仪器分析 第5章 紫外-可见光分光光度法

第五章紫外—可见分光光度法一．教学内容1．紫外－可见吸收光谱的产生（分子的能级及光谱、有机物及无机物电子能级跃迁的类型和特点）2．吸收定律及其发射偏差的原因3．仪器类型、各部件的结构、性能以及仪器的校正4．分析条件的选择5．应用（定性及结构分析、定量分析的各种方法、物理化学常数的测定及其它方面的应用二．重点与难点1．比较有机化合物和无机化合物各种电子跃迁类型所产生吸收带的特点及应用价值2．进行化合物的定性分析、结构判断3．定量分析的新技术（双波长法、导数光谱法、动力学分析法）4．物理化学常数的测定三．教学要求1．较为系统、深入地掌握各种电子跃迁所产生的吸收带及其特征、应用2．熟练掌握吸收定律的应用及测量条件的选择3．较为熟练仪器的类型、各组件的工作原理4．运用各种类型光谱及的经验规则，判断不同的化合物5．掌握定量分析及测定物理化学常数的常见基本方法6．一般掌握某些新的分析技术四．学时安排5学时研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称为紫外-可见分光光度法。

紫外—可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。

这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。

第一节紫外—可见吸收光谱一、分子吸收光谱的产生在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。

这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。

在每一电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。

若用△E电子、△E振动、△E转动分别表示电子能级、振动能级转动能级差，即有△E电子>△E振动>△E转动。

处在同一电子能级的分子，可能因其振动能量不同，而处在不同的振动能级上。

当分子处在同一电子能级和同一振动能级时，它的能量还会因转动能量不同，而处在不同的转动能级上。

所以分子的总能量可以认为是这三种能量的总和：E分子=E电子+ E振动+ E转动当用频率为ν的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能级之差△E恰好等于该电磁波的能量hν时，即有△E= hν（h为普朗克常数）此时，在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。

实验五色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的紫外吸收光谱分析一、实验目的1. 掌握紫外-可见分光光度计的工作原理和基本操作。

2. 掌握紫外-可见吸收光谱的绘制（包括导数光谱）以及定量测定方法。

3. 掌握。

4. 了解氨基酸类物质的紫外吸收光谱特点。

二、实验原理1. 紫外-可见吸收光谱法测定蛋白质含量的基本原理紫外-可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法，也称作紫外和可见吸收广度法，它包括比色分析法和紫外-可见分光光度法。

紫外-可见分光光度法属于吸收光谱法，分子中的电子总是处在某一种运动状态中，每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。

电子由于受到光、热、电等的激发，从一个能级转移到另一个能级，称为跃迁。

当这些电子吸收了外来辐射的能量，就从一个能量较低的能级跃迁到另一个能量较高的能级。

图1 电子跃迁示意图物质对不同波长的光线具有不同的吸收能力，如果改变通过某一吸收物质的入射光的波长，并纪录该物质在每一波长处的吸光度(A),然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，这样得到的谱图为该物质的吸收光谱或吸收曲线。

当一定波长的光通过某物质的溶液时，入射光强度I。

与透过光强度I之比的对数与该物质的浓度c及样品池厚度b成正比。

其数学表达式为:此式为Lambert-Beer定律，是分光光度法定量分析的基础，其中A为吸光度。

由于不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收，具有不同的吸收光谱，因而，我们可以利用紫外-可见吸收光谱法对物质结构进行鉴定和进行定量分析、根据被测量物质分子对紫外-可见波段范围(150~800nm)单色辐射的吸收或反射强度来进行物质的定性、定量或结构分析的一种方法。

氨基酸(amino acid)：含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称，是蛋白质的基本组成单位。

氨基酸类物质的一个重要光学性质是对光有吸收作用。

20种氨基酸在可见光区域均无光吸收，在远紫外区均有光吸收，而在近紫外区(220nm-300nm)只有三种AA有光吸收能力，这三种氨基酸分别是色氨酸(Try)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)因为它们的结构均含有芳香共轭π键系统。

紫外-可见分光光度法测定1. 引言1.1 引言紫外-可见分光光度法是一种常用的分析化学方法，通常用于测定物质的浓度或测定物质的吸光度。

该方法利用紫外-可见光谱仪测量样品对紫外和可见光的吸收情况，从而推断样品中所含物质的浓度或结构。

在化学分析实验中，紫外-可见分光光度法具有灵敏度高、准确性高和简便易行的优点，因此被广泛应用于药物分析、环境监测、食品检测等领域。

本实验旨在通过该方法测定样品中目标物质的浓度，并探讨影响测定结果的因素。

通过对仪器原理、操作步骤、实验结果、数据分析和影响因素的详细讨论，我们将深入了解紫外-可见分光光度法的原理和应用，并为今后在相关领域的研究提供参考和借鉴。

希望本实验能够为我们提供更多关于分光光度法的实际操作经验，提升我们的实验技能和分析能力。

1.2 背景介绍紫外-可见分光光度法是一种广泛应用于化学分析领域的分析方法，通过测定物质在紫外-可见光区域的吸收特性，从而确定物质的浓度或者进行定性分析。

紫外-可见分光光度法具有操作简单、灵敏度高、选择性强的特点，被广泛应用于环境监测、食品安全检测、药品质量控制等领域。

随着科学技术的不断发展，紫外-可见分光光度法在实验室分析中扮演着越来越重要的角色。

通过测定物质在特定波长范围内的光吸收情况，我们可以获得关于物质性质的重要信息，如浓度、溶解度、稳定性等。

掌握紫外-可见分光光度法的原理和操作方法，对于提高实验准确性和效率具有重要意义。

在本文中，我们将介绍紫外-可见分光光度法的仪器原理、操作步骤、实验结果、数据分析和影响因素，希望能够为读者提供一份系统全面的紫外-可见分光光度法测定指南。

通过总结和展望，我们也希望能够进一步探讨该方法在化学分析领域的应用前景。

1.3 研究目的紫外-可见分光光度法是一种常用的分析化学技术，可以用于测定物质的吸光度，从而推断物质的浓度。

本实验的研究目的主要分为以下几点：1. 研究紫外-可见分光光度法在测定物质浓度方面的应用。

01. 溶液有颜色是因为它吸收了可见光中特定波长范围的光。

若某溶液呈蓝色，它吸收的是什么颜色的光？若溶液无色透明，是否表示它不吸收光？答：溶液呈蓝色，表明其吸收了蓝光的互补光，即黄光（若答是吸收了黄光外的所有可见光，不能说错，但是这样的情况过于巧合，少见！）。

若溶液无色透明，仅能说明其不吸收可见波段的光。

2. 分别在己烷和水中测定某化合物UV-Vis 光谱，发现该化合物的某个吸收峰由285 nm （己烷）蓝移至275 nm （水），（1）判断产生该吸收峰的跃迁类型；（2）试估算该化合物与水生成氢键的强度。

答：（1）溶剂极性增大，λmax 蓝移，表明该吸收峰是由n →π*跃迁产生的。

（2）()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛λ-λ⋅⋅=己烷氢键max O H max A 11hc N E 2 ⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--99834-23102851-102751100.31063.61002.61mol J 28.15-⋅=3. 按从小到大顺序对下列化合物的λmax 排序，并简单说明理由（不要想得太复杂）A. NO 2B. NO 2t-C 4H 9t-C 4H 9 C.NO 2CH 3 D. NO 2C 2H 5答：B<D<C<A （空间位阻依次减小，共轭程度依次增加，λmax 红移）4. 某化合物分子式为C 10H 16，用其他仪器方法已经证明有双键和异丙基存在，其紫外光谱λmax =230 nm （ε=9000），1mol 该化合物只能吸收2 mol H 2，加氢后得到1-甲基-4异丙基环己烷，试确定该化合物的可能结构。

答： 1mol 该化合物只能吸收2 mol H 2，且其紫外光谱λmax =230 nm （ε=9000）可知该化合物含两个共轭但非同环双键（同环共轭双键基值为253 nm ）；该化合物含异丙基（双键不会出现在异丙基上），根据加氢后产物结构可推出该化合物可能结构如下：根据Woodward 规则可计算出该化合物的λmax =214+5（环外双键）+5⨯2（烷基取代）=229 nm ，与所测值相符。

紫外可见习题一、填空题1．朗伯定律是说明光的吸收与液层厚度正比，比耳定律是说明光的吸收与溶液浓度成正比，二者合为一体称为朗伯一比尔定律，其定义为A=KCL。

2．摩尔吸光系数的单位是L.mol-1，它表示物质的浓度为1mol.L-1液层厚度为1cm时溶液的吸光度。

常用符号ε表示，故光的吸收定律的表达式可写为A=εcL。

3.吸光度和透射比〔τ%〕关系式是A=2-logT。

4.一般分光光度分析，使用波长在35Onm以上时可用玻璃比色皿，在350nm以下时应选用石英比色皿。

5.紫外吸收光谱法大多应用于鉴定含有双键尤其是共轭体系的化合物，如含羰基、羧基、硝基等的脂肪族化合物，以及含有苯环的芳香族化合物。

6.752型分光光度计，采用自准式光路，其波长围为200—1000nm，在波长320—1000nm围200-320nm围用氢弧灯作光源。

1．当有色溶液浓度为C时，其投射比τ，当其浓度增大1倍时，仍符合比耳定律，那么此时溶液投射比为2τ。

〔×〕2.可见、紫外光吸收光谱的产生，是由于分子中原子的振动和分子的转动。

〔×〕3.比色分析中显色时间越长越好。

〔×〕4.摩尔吸光系数与溶液的浓度，液层厚度没有关系。

〔√〕5.摩尔吸光系数ε越大，说明该物质对某波长光透过的能力越强。

〔×〕6.摩尔吸光系数越大，表示某物质对某波长的光吸收能力越强。

〔√〕7.722型分光光度计和752型分光光度计都是以钨灯作为光源的。

〔×〕8.拿比色皿时只能拿毛玻璃面，不能拿透光面，擦拭时必须用擦镜纸擦透光面，不能用滤纸擦。

〔√〕9.饱和碳氢化合物在紫外光区不产生光谱吸收，所以常以饱和碳氢化合物作为紫外吸收光谱分析的溶剂。

〔√〕三、选择题1.人眼能感觉到的光称为可见光，其波长围是〔 D 〕。

A.400～70Onm；B.2O0～40Onm；C.20O～6O0nm；D.4O0～76Onm；2.物质与电磁辐射相互作用后，产生紫外一可见吸收光谱，这是由于〔 C 〕。

紫外-可见分光光度法1 简述紫外-可见分光光度法是在190-800nm 波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和含量测定的方法。

定量分析通常选择物质的最大吸收波长处测出吸光度，然后用对照品或吸收系数求算出被测物质的含量，多用于制剂的含量测定；对已知物质定性可用吸收峰波长或吸光度比值作为鉴别方法；若该物质本身在紫外光区无吸收，而其杂质在紫外光区有相当强度的吸收，或杂质的吸收峰处该物质无吸收，则可用本法作杂质检查。

物质对紫外辐射的吸收是由于分子中原子的外层电子跃迁所产生，因此，紫外吸收主要决定于分子的电子结构，故紫外光谱又称电子光谱。

有机化合物分子结构中如含有共轭体系、芳香环等发色基团，均可在紫外区（200~400nm ）或可见光区（400~850nm ）产生吸收。

通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长范围为190~900nm 。

紫外吸收光谱为物质对紫外区辐射的能量吸收图。

朗伯-比尔（Lambert-Beer ）定律为光的吸收定律，它是紫外-可见分光光度法定量分析的依据，其数学表达式为: A=logT1=ECL 式中 A 为吸光度;T 为透光率;E 为吸收系数;C 为溶液浓度;L 为光路长度。

如溶液的浓度（C ）为1%（g/ml ），光路长度（L ）为lcm ，相应的吸光度即为吸收系数以%11cm E 表示。

如溶液的浓度（C ）为摩尔浓度（mol/L ），光路长度为lcm 时，则相应有吸收系数为摩尔吸收系数，以ε表示。

2 仪器紫外-可见分光光度计主要由光源、单色器、样品室、检测器、记录仪、显示系统和数据处理系统等部分组成。

为了满足紫外-可见光区全波长范围的测定，仪器备有二种光源，即氘灯和碘钨灯，前者用于紫外区，后者用于可见光区。

单色器通常由进光狭缝、出光狭缝、平行光装置、色散元件，聚焦透镜或反射镜等组成。

色散元件有棱镜和光栅二种，棱镜多用天然石英或熔融硅石制成，对200~40Onm波长光的色散能力很强，对600nm以上波长的光色散能力较差，棱镜色散所得的光谱为非匀排光谱。

第五章紫外—可见分光光度法一．教学内容1 ．紫外－可见吸收光谱的产生（分子的能级及光谱、有机物及无机物电子能级跃迁的类型和特点）2 ．吸收定律及其发射偏差的原因3 ．仪器类型、各部件的结构、性能以及仪器的校正4 ．分析条件的选择5 ．应用（定性及结构分析、定量分析的各种方法、物理化学常数的测定及其它方面的应用二．重点与难点1 ．比较有机化合物和无机化合物各种电子跃迁类型所产生吸收带的特点及应用价值2 ．进行化合物的定性分析、结构判断3 ．定量分析的新技术（双波长法、导数光谱法、动力学分析法）4 ．物理化学常数的测定三．教学要求1 ．较为系统、深入地掌握各种电子跃迁所产生的吸收带及其特征、应用2 ．熟练掌握吸收定律的应用及测量条件的选择3 ．较为熟练仪器的类型、各组件的工作原理4 ．运用各种类型光谱及的经验规则，判断不同的化合物5 ．掌握定量分析及测定物理化学常数的常见基本方法6 ．一般掌握某些新的分析技术四．学时安排 5 学时研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称为紫外 - 可见分光光度法。

紫外—可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收 20 0 ~ 80 0 nm 光谱区的辐射来进行分析测定的方法。

这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。

第一节紫外—可见吸收光谱一、分子吸收光谱的产生在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。

这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。

在每一电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。

若用△ E 电子、△ E 振动、△ E 转动分别表示电子能级、振动能级转动能级差，即有△ E 电子△ E 振动△ E 转动。

处在同一电子能级的分子，可能因其振动能量不同，而处在不同的振动能级上。

当分子处在同一电子能级和同一振动能级时，它的能量还会因转动能量不同，而处在不同的转动能级上。