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4 紫外吸收光谱法

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实验4紫外光谱法纯度检查及苯含量的测定

实验4紫外光谱法纯度检查及苯含量的测定

实验4 紫外吸收光谱法测定苯的含量一、实验目的1、了解紫外光谱法测定苯的原理及方法。

2、了解TU-1901双光束紫外可见分光光度计的使用。

3、学习利用吸收光谱曲线进行化合物鉴定和纯度检查。

二、实验原理许多有机化合物或其衍生物，在可见光或紫外光区有吸收光谱，各种物质分子有其特征的分子吸收光谱（吸收曲线）。

吸收光谱的形状和物质的特性有关，可作为定型鉴定的依据，而在某选定的波长下，测量其吸收光度即可对物质进行定量分析。

紫外吸收光谱用于定量分析时，符合朗伯--比尔定律，即A=κbc，式中A为吸光度，κ为摩尔吸收系数，b为液层厚度。

三、仪器和试剂1、仪器：TU-1901型紫外-可见分光光度计，1cm石英比色皿，5ml吸量管，10ml容量瓶。

2、试剂：苯（色谱纯），乙醇（AR、95%），0.1g/L苯标准溶液。

四、实验内容1、准备工作依次打开主机、计算机以及显示器的电源开关，预热30min。

2、吸收曲线的绘制将装有参比溶液和标准试样的比色皿放入光路中，在紫外分光光度计上，从波长200-300nm，每隔0.5nm扫描出苯的吸收曲线。

指出苯的B吸收带，找出B吸收带的最大吸收波长。

3、试样中苯含量的测定（1）苯标准曲线的绘制分别吸取1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL 0.1g/L的苯标准溶液于5只10ml容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。

用1ml石英比色皿，以乙醇做参比溶液，在最大吸收波长处分别测定其吸光度。

以吸光度为纵坐标，苯的含量为横坐标绘制标准曲线。

（2）测定乙醇试样中苯的含量准确吸取含苯的试样5mL于10mL容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀，用1cm石英比色皿，以乙醇做参比溶液，在最大吸收波长处测定试样溶液的吸光度，根据苯标准曲线查得相应的样品浓度。

4、结束工作（1）实验结束，关闭紫外工作软件、电脑电源。

（2）取出吸收池，清洗晾干放入盒内保存。

（3）清理台面，填写仪器使用记录。

五、实验结果序号峰/谷波长(nm) Abs 注释1 峰261.00 0.1432 峰255.00 0.2073 峰249.00 0.1664 峰244.00 0.106最大吸收波长λmax=255.00nm在255.00nm下分别测定苯标准溶液的吸光度数据记录序号编号类型浓度[g/L] Abs 波长255.00nmSD RSD [%]1 标准样品1标准样品0.1000 0.210 0.210 0.0000 0.0000 2 标准样品2标准样品0.2000 0.383 0.383 0.0000 0.0000 3 标准样品3标准样品0.3000 0.556 0.556 0.0000 0.0000 4 标准样品4标准样品0.4000 0.711 0.711 0.0000 0.0000 5 标准样品5标准样品0.5000 0.925 0.925 0.0000 0.0000 数据处理在255.00nm波长下测得苯试样溶液的吸光度为0.460 由标准曲线可得：序号编号类型浓度[g/L] Abs 波长255.00nmSD RSD [%]1 未知样品1未知样品0.3780 0.695 0.695 0.0000 0.0000 从标准曲线上可查得乙醇试样中苯的实际含量c=0.3780g/L。

紫外吸收光谱法名词解释

紫外吸收光谱法名词解释

紫外吸收光谱法名词解释
紫外吸收光谱法是一种分析化学技术，通过测量样品在紫外光波
长范围内对光的吸收程度来确定其物质成分。

在紫外光谱法中，使用
紫外可见光谱仪或分光光度计测量样品溶液或气体在紫外光波长范围
内的吸收光强。

紫外吸收光谱法的原理是，当紫外光照射到物质样品时，部分光
会被物质吸收，而其余光会通过或反射。

吸收的光的数量与物质的浓
度成正比，因此可以利用吸收光的强度来推断物质的浓度。

通过测量
不同波长下的吸收光强，可以绘制出物质的吸收光谱图，帮助确定物
质的成分。

紫外吸收光谱法广泛应用于许多领域，包括生物化学、药物分析、环境监测和食品安全等。

在生物化学中，紫外吸收光谱法常用于测量
核酸、蛋白质和酶的浓度。

在药物分析中，紫外吸收光谱法可用于药
物纯度和含量的检测。

在环境监测中，可以利用紫外吸收光谱法测量
水中污染物的含量。

在食品安全方面，紫外吸收光谱法可用于检测食
品中的添加剂和农药残留。

总之，紫外吸收光谱法是一种常用的分析技术，可以用于快速、准确地分析物质的成分和浓度。

它具有灵敏度高、无损伤性、操作简便等优点，广泛应用于各个领域的科学研究和工业生产中。

紫外可见吸收光谱法基本原理和解析

紫外可见吸收光谱法基本原理和解析
★用不同波长的单色光照射，测吸光度-- 吸
收曲线(最大吸收波长 max)。
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蓝 ➢黄 450~480nm 580~600nm
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★吸收曲线的讨论
（1）同一种物质对不同波 长光的吸光度不同。 吸光度最大处
对应的波长称为最大吸收波长λmax。
（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线 形状相似、λmax不变。而对于不同物 质，它们的吸收曲线形状和λmax则不 同。
物质可能达到的最大灵敏度。
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3.偏离朗白—比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现： 标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高 时），这种现象称为对朗伯-比耳定律的偏离。
引起这种偏离的原因： （1）入射光非单色光。
仪器的非理想引起的 （2）溶液不均匀。 （3）溶液中发生了化学变化
布格(Bouguer)和朗白(Lambert)先后于1729年
和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度
的关系。A∝b
1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸
收物浓度之间也具有类似的关系
A∝ c
二者的结合称为朗白—比耳定律，其数学表达
式为： A＝lg（I0 / It)= εb c
T It
AlgT
特征常数。 （2）不随浓度c和光程长度b的改变而改
变。在温度和波长等条件一定时，ε 仅与吸收物质本身的性质有关，与待 测物浓度无关。 （3）可作为定性鉴定的参数。
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（4）同一吸收物质在不同波长下的ε值 是不同的。在最大吸收波长λmax 处的摩尔吸光系数以εmax表示。
εmax表明了该吸收物质最大限度的 吸光能力，也反映了光度法测定该

仪器分析 第三章 紫外可见吸收光谱法

仪器分析 第三章 紫外可见吸收光谱法

第三章紫外可见吸收光谱法1.定义2.紫外吸收光谱的产生3.物质对光的选择性吸收4.电子跃迁与分子吸收光谱第一节概述11. 定义根据溶液中物质的分子或离子对紫外、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，包括比色分析法与分光光度法。

◆比色分析法：比较有色溶液颜色深浅来确定物质含量的方法。

◆分光光度法：使用分光光度计进行吸收光谱分析测量的方法。

2/紫外-可见波长范围：（真空紫外区）◆远紫外光区：10-200 nm；◆近紫外光区：200-400 nm；◆可见光区：400-780 nm。

◆O2、N2、CO2、H2O等可吸收远紫外区(60-200 nm)电磁辐射。

◆测定远紫外区光谱时，须将光学系统抽真空，并充入惰性气体。

◆准确：近紫外-可见分光光度法(200-780 nm)。

3/方法特点：◆仪器较简单，价格较便宜；◆分析操作简单；◆分析速度较快。

4/紫外可见吸收光谱：分子中价电子能级跃迁（伴随着振动能级和转动能级跃迁）。

2. 紫外可见吸收光谱的产生价电子的定义?AB 电磁辐射5/◆分子内部三种运动形式：电子相对于原子核的运动；原子核在其平衡位置附近的相对振动；分子本身绕其重心的转动。

◆分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级（量子化，具有确定能量值）。

◆分子内能：包括电子能量E e、振动能量E v、转动能量Er 。

2.1 电子跃迁与分子吸收光谱6/分子的各能级：◆转动能级能量差：0.005~0.05 eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区（远红外光谱或分子转动光谱）。

◆振动能级能量差：0.05~1 eV，跃迁产生吸收光谱位于红外区（红外光谱或分子振动光谱）。

◆电子能级能量差：1~20 eV。

电子跃迁产生的吸收光谱在紫外-可见光区（紫外-可见光谱或分子的电子光谱）。

7/8/◆电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。

◆电子光谱中总包含有振动/转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带（带状光谱）。

紫外可见吸收光谱法

紫外可见吸收光谱法

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常见生色团的吸收光谱
生色团
烯
C6H13CH=CH2
炔
C5H11C≡C-CH3
羧基 CH3COOH 酰胺基 CH3CONH2 羰基 CH3COCH3
偶氮基 CH3N=NCH3 硝基 CH3NO2 亚硝基 C4H9NO 硝酸酯 C2H5ONO2
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷
σ→σ*、π→π*、
n→σ*、n→ π*
跃迁能量：
* n * * n *
<20
11
2、跃迁类型
1) * 跃迁
分子成键轨道中的一个电子通过吸收辐射而被激 发到相应的反键轨道。
化合物种类：饱和烃 特点：需要的能量较高 位置：远紫外光区 <200nm
乙醇 异辛酯 乙醚 二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 280 339，665 280 300，665 270
max 13000 10000 41 60 1000 16 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n* n*
n* n* n* n*
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例：1,3-丁二烯(己烷)
217nm, 21，000
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4）n* 跃迁 孤对电子向反键轨道跃迁 化合物种类：含有杂原子的不饱和基团 特点：谱带强度弱，ε<100 位置：近紫外光区
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【例】：
λmax
carbanyls
186
Carboxylic acids 204
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4
末
最大吸收峰
端
吸
收 肩峰

（整理）紫外吸收光谱法

（整理）紫外吸收光谱法

（整理）紫外吸收光谱法第8章紫外吸收光谱法紫外-可见分⼦吸收光谱法(ultraviolet-visible molecular absorption spectrometry,UV-VIS ），⼜称紫外-可见分光光度法（ultraviolet-visible spectrophotometry ）。

它是研究分⼦吸收190~750nm 波长范围内的吸收光谱。

紫外-可见吸收光谱主要产⽣与分⼦价电⼦在电⼦能级间的跃迁，是研究物质电⼦光谱的分析⽅法。

通过测定分⼦对紫外-可见光的吸收，可以⽤于鉴定和定量测定⼤量的⽆机化合物和有机化合物。

在化学和临床实验室所采⽤的定量分析技术中，紫外-可见分⼦吸收光谱法是应⽤最⼴泛的⽅法之⼀。

§9-1 光吸收定律⼀、朗伯-⽐尔定律分⼦吸收光谱法是基于测定在光程长度为b （cm ）的透明池中，溶液的透射⽐T 或吸光度A 进⾏定量分析。

通常被分析物质的浓度c 与吸光度A 呈线性关系，可⽤下式表⽰：0lg tI A abc I == (9-1）式中各参数的定义如表9-1所⽰。

该式是朗伯-⽐尔定律的数学表达式，它指出：当⼀束单⾊光穿过透明介质时，光强度的降低同⼊射光的强度、吸收介质的厚度以及光路中吸光微粒的数⽬呈正⽐。

由于被分析物质的溶液是放在透明的吸收池中测量，在空⽓/吸收池壁以及吸收池壁/溶液的界⾯间会发⽣反射，因⽽导致⼊射光和透射光的损失。

如当黄光垂直通过空⽓/玻璃或玻璃/空⽓界⾯时，约有8.5%的光因反射⽽被损失。

此外，光束的衰减也来源于⼤分⼦的散射和吸收池的吸收。

故通常不能按表9-1所⽰的定义直接测定透射⽐和吸光度。

为了补偿这些影响，在实际测量中，采⽤在另⼀等同的吸收池中放⼊溶剂与被分析溶液的透射强度进⾏⽐较。

⼆、吸光度的加和性当溶液中含有多种对光产⽣吸收的物质，且各组分间不存在相互作⽤时，则该溶液对波长λ光的总吸收光度A 等于溶液中每⼀成分的吸光度之和，即吸光度具有加和性。

紫外-可见吸收光谱法

紫外-可见吸收光谱法

助色团： （Auxochromous group） 有一些含有n电子的基团(如—OH、— OR、—NH２、—NHR、—X等)，它们本身 没有生色功能(不能吸收λ>200nm的光) ，但当它们与生色团相连时，就会发生 —π*共轭作用，增强生色团的生色能 力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强 度增加)，这样的基团称为助色团。
(四) *跃迁
所需能量较小，吸收波长处于远紫外区 的近紫外端或近紫外区，最大吸收波长 λ在200nm左右，摩尔吸光系数εmax一般 在104L· －1· －1以上，属于强吸收。 mol cm 不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类均可发 生该类跃迁。
相关术语
生色团：（Chromogenesis group） 最有用的紫外—可见光谱是由π→π*和 n→π*跃迁产生的。这两种跃迁均要求有 机物分子中含有不饱和基团。这类含有π 键的不饱和基团称为生色团。简单的生 色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、 羰基、亚硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔 基、腈基等。
当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度 A与其浓度和比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。 当浓度以 g/L 表示时，称 k 为吸光系数，以 a 表示，即
A abc
当浓度以mol/L表示时，称 k 为摩尔吸光系数，以 表示， 即
A bc
比 a 更常用。 越大，表示方法的灵敏度越高。 与波长有关，因 此， 常以表示。
摩尔吸光系数ε 的讨论 • 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； • 不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温 度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身 的性质有关； 可作为定性鉴定的参数； 同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。 在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以 εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的 吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达 到的最大灵敏度。

紫外光谱4

紫外光谱4
共轭体系。 κmax在(1～20)104 L·mol-1·cm-1 ，通常是α,β-不饱和醛酮或 共轭二烯骨架结构。 κmax在1000 ～ 104 L·mol-1·cm-1 ，一般含有芳环骨架结构。 κmax<100 L·mol-1·cm-1 ，一般含有非共轭的醛酮羰基。
应用1：确定未知结构中的共轭单元
一、定性分析
定性依据 :
吸收峰形状，位置 （λ max），吸收强度（max）
只能定性分析化合物所具有的生色团与助色团， 结构确定的辅助工具。
定性方法: 计算吸收峰波长：确定共轭体系等；
与标准物质的吸收谱图进行比较： max ， max
都相同，可能具有相同的生色团或助色团。
测定未知化合物是否含有与某一已知化合物具有相 同的共轭体系
要求
基本要求：电磁波谱；
电子跃迁能级； 吸收带的四种类型；
吸收曲线，最大吸收波长的影响因素，红移与蓝移
，发色团与助色团等术语。
重点掌握：紫外吸收光谱产生的原理；

一般有机化合物的紫外吸收特点；

最大波长的求解方法。
1、紫外吸收光谱和可见吸收光谱同属电子光谱，都是由于价 电子跃迁而产生的。
2、有机化合物分子的跃迁有四大类： → * 、 n → * 、 → * 、 n → *，各类跃迁所需能量也按以上顺序逐一 减少。
3、吸收带分为四种类型：R带、K带、B带、E带不同类型 吸收带其最大吸收波长、形状均不相同且具有一定的特征性。
4、芳香族化合物的特征吸收带是B带，其最大吸收峰波长 在230-270nm；具有共轭的双键化合物具有K带，其波长和 强度与共轭体系的长短、位置、取代基种类等有关，可初步 判断结构。
5、 在极性溶剂 中 → *跃迁产生的吸收带红移，而n → *跃迁产生的吸收带则发生蓝移。

紫外光吸收法

紫外光吸收法

紫外吸收光谱法
紫外吸收光谱法]是通过研究物质分子对紫外光的吸收情况进行定性、定量和结构分析的一种常用光谱分析方法。

利用紫外吸收光谱进行定量分析的由来已久，公元60年古希腊已知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量。

这一古老的方法由于最初是运用人的眼睛来进行检测，所以叫比色法。

此法所用仪器为紫外吸收分光光度计或紫外-可见吸收分光光度计。

光源发出的紫外光经光栅或棱镜分光后，分别通过样品溶液及参比溶液，再投射到光电倍增管上，经光电转换并放大后，由绘制的紫外吸收光谱可对物质进行定性分析。

由于紫外线能量较高，故紫外吸收光谱法灵敏度较高；同时，本法对不饱和烯烃、芳烃、多环及杂环化合物具有较好的选择性，故一般用于这些类别化合物的分析及相关污染物的监测。

如，水和废水统一检测分析法中，紫外分光光度法测定矿物油、硝酸盐氮；以可变波长紫外检测器作为检测器的高压液相色谱法测多环芳烃等。

第9章-紫外可见吸收光谱法

第9章-紫外可见吸收光谱法

第九章紫外可见吸收光谱法§9-1 概述利用紫外可见分光光度计测量物质对紫外可见光的吸收程度〔吸光度〕和紫外可见吸收光谱来确定物质的组成、含量，推测物质结构的分析方法，称为紫外可见吸收光谱法或紫外可见分光光度法〔ultraviolet and visible spectrophotometry,UV-VIS〕。

它具有如下特点：〔1〕灵敏度高适于微量组分的测定，一般可测定10-6g级的物质，其摩尔吸收系数可以到达104~105数量级。

(2) 准确度较高其相对误差一般在1%~5%之。

(3) 方法简便操作容易、分析速度快。

(4) 应用广泛不仅用于无机化合物的分析，更重要的是用于有机化合物的鉴定与结构分析〔鉴定有机化合物中的官能团〕。

可对同分异构体进展鉴别。

此外，还可用于配合物的组成和稳定常数的测定。

紫外可见吸收光谱法也有一定的局限性，有些有机化合物在紫外可见光区没有吸收谱带，有的仅有较简单而宽阔的吸收光谱，更有个别的紫外可见吸收光谱大体相似。

例如，甲苯和乙苯的紫外吸收光谱根本一样。

因此，单根据紫外可见吸收光谱不能完全决定这些物质的分子结构，只有与红外吸收光谱、核磁共振波谱和质谱等方法配合起来，得出的结论才会更可靠。

§9-2 紫外可见吸收光谱法的根本原理当一束紫外可见光〔波长围200~760nm〕通过一透明的物质时，具有某种能量的光子被吸收，而另一些能量的光子那么不被吸收，光子是否被物质所吸收既决定于物质的部结构，也决定于光子的能量。

当光子的能量等于电子能级的能量差时〔即ΔE电 = h f〕，那么此能量的光子被吸收，并使电子由基态跃迁到激发态。

物质对光的吸收特征，可用吸收曲线来描述。

以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标作图，得到的A-λ曲线即为紫外可见吸收光谱〔或紫外可见吸收曲线〕。

它能更清楚地描述物质对光的吸收情况〔图9-1〕。

从图9-1中可以看出：物质在某一波长处对光的吸收最强，称为最大吸收峰，对应的波长称为最大吸收波长〔λmax〕；低于高吸收峰的峰称为次峰；吸收峰旁边的一个小的曲折称为肩峰；曲线中的低谷称为波谷其所对应的波长称为最小吸〕；在吸收曲线波长最短的一端，吸收强度相当大，但不成峰形的收波长〔λmin局部，称为末端吸收。

紫外可见光吸收光谱法学习教案

紫外可见光吸收光谱法学习教案
第19页/共36页
第二十页，共36页。
9.3.1.1 比较法
所谓比较法，就是在相同(xiānɡ tónɡ)的测定条件 （仪器、溶剂、pH等）下，比较未知纯试样与已 知标准物的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲 线完全等同，则可以认为待测样品与已知化合物有 相同(xiānɡ tónɡ)的生色团。
借助于前人汇编的以实验结果为基础的各种有机化 合物的紫外-可见光谱标准谱图，或有关电子光谱数 据表。
M为取代烷基(wán jī)数，n为共轭双键数，R环内为有环 内双键的环数，R环外为有环外双键的环数。
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9.3.1.2 最大吸收(xīshōu)波长计算法
第24页/共36页
第二十五页，共36页。
9.3.1.2 最大吸收波长(bōcháng)计算法
3．Scott经验(jīngyàn)规则
增色效应和减色效应：最大吸收带的摩尔吸光系数 max增加时称为增色效应；反之称为减色效应。
强带和弱带： max 104的吸收带称为强带； max 103的吸收带称为弱带。
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第九页，共36页。
9.1.3 常用(chánɡ yònɡ)术语
R带：由含杂原子的生色团的n *跃迁所产生的 吸收带。它的特点是强度较弱，一般 100，吸收 峰通常位于200 ~ 400 nm之间。
电荷转移吸收光谱出现的波长位置取决于电子给予体和电子接受体相应电子轨道的能量中心离子的氧化能力越强或配体的还原能力越强相反若中心离子的还原能力越强或配体的氧化能力越强则发生电荷转移跃迁时所需能量越小吸收光谱波长红移
紫外 可见光吸收光谱(xī shōu ɡuānɡ pǔ)法
会计学
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第一页，共36页。

紫外-可见吸收光谱法精选全文完整版

紫外-可见吸收光谱法精选全文完整版

溶剂极性增大
吸收峰呈规律性蓝移
3、溶剂效应
O
异丙叉丙酮（CH3-C-CH=C
CH3
CH3 ）的溶剂效应
吸收带
p → p*
正己烷
230nm
CH3Cl
238nm
CH3OH
237nm
H2 O
243nm
波长
红移
n→ p*
329nm
315nm
309nm

电子跃迁类型主要有四种：σ→σ*、n→σ*、π→π*和
n→π*，各种跃迁所需的能量大小不同，次序为：
σ→σ*> n→σ*≥ π→π* > n →π*，
因此，形成的吸收光谱谱带的位置也不相同。

σ→σ*跃迁：
需要能量最大， λ<200nm ，真空紫外区，εmax ＞ 104
饱和烃（远紫外区）；
C－H共价键，如CH4（ λmax 125nm）
(I) 顺式二苯乙烯 (II)反式二苯乙烯
2、跨环效应的影响
助色基团虽不共轭，但由于空间排列使电子
云相互影响，使 n→π*吸收峰长移。
O
CH3－C － CH3
O
C
S
lmax156，279 nm
lmax238nm
3、溶剂效应影响
溶剂的极性增大时，n p* 跃迁吸收带蓝移
p p* 跃迁吸收带红移
少，分析速度快。
2 灵敏度高。如在紫外区直接检测抗坏血酸时，其最低检出浓度可
达到10-6g/mL。
3 选择性好。通过适当的选择测量条件，一般可在多种组分共存的
体系中，对某一物质进行测定。
4 精密度和准确度较高。在仪器设备和其他测量条件较好的情况下，

紫外吸收光谱法

紫外吸收光谱法

(5) 电荷转移跃迁 当分子形成络合物或分子内的两大π体系相互 接近时，可发生电荷由一个部分跃迁到另一部分产 生电荷转移吸收光谱，这种跃迁的一般表达式为：
络合物或分子中的两 个体系，D是给电子体， A是受电子体
D + A
D+A-
O Cl Cl O Cl
O
=
Cl Cl O
Cl Cl
(黄色)
(无色)
长也会引起红移。
• 例如 乙醛，π→π*，170 nm
n→π*，290nm
• 丙烯醛(存在着双键与羰基共轭)，
π→π*，210nm
n→π*，315nm
• 共轭引起红移的原因可用分子轨道来解释：即共轭
引起π*轨道能量降低，导致吸收带波长红移。 • 见图2-6、2-7、P12
π*
π4* π* π3* ΔE1 π2 ΔE2 ΔE1 π π1
π
C
C
C
C
π*
π4* π* π3* n π2
n
π π1 C C C
π
O
§2.3 影响紫外吸收光谱的主要因素
• 主要影响因素可归纳为两类：
1、分子结构的变化而引起的吸收波长位移。
2、分子与分子间相互作用或与溶剂分子之间的作
用而引起的吸收波长位移或吸收强度的变化。
§2.3-1 溶剂的影响
增加溶剂的极性：使π→π*吸收带波长红移，而 使n→π*蓝移。
• 电磁波具有一定的能量，它可以被物质的分子或原 子所吸收。 • 电磁波的能量E与波长或频率的关系为： • E = hυ = hc/λ • h：普朗克常数 6.626×10-34J、S
Байду номын сангаас
• 波长λ与波数υ的关系：υ = 1/λ

紫外吸收光谱分析(UV)

紫外吸收光谱分析(UV)

1 紫外光谱法的特点
（1）所对应的电磁波长较短，能量大，它反映了分 子中价电子能级跃迁情况。主要应用于共轭体系 （共轭烯烃和不饱和羰基化合物）及芳香族化合物 的分析。
（2）电子光谱图比较简单，但峰形较宽。一般来说， 利用紫外吸收光谱进行定性分析信号较少。
（3）紫外吸收光谱常用于共轭体系的定量分析，灵 敏度高，检出限低。
(4) 吸收带分类
5.3 分子结构与紫外吸收光谱
1 有机化合物的紫外吸收光谱
(1) 饱和烃化合物 如甲烷和乙烷的吸收带分别在125nm和135nm。
（2）简单的不饱和化合物
最简单的乙烯化合物，在165nm处有一个强 的吸收带。
（3）共轭双烯
(4) α，β-不饱和羰基化合物
(5)芳香族化合物
1 紫外-可见分光光度计的基本结构 紫外-可见分光光度计由光源、单色器、吸收池、
检测器以及数据处理及记录（计算机）等部分组成。
图2.30 双光束分光光度计的原理图
5.6 紫外吸收光谱的应用
物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色 团的特征，而不是整个分子的特征。如果物质组成的变化 不影响生色团和助色团，就不会显著地影响其吸收光谱， 如甲苯和乙苯具有相同的紫外吸收光谱。另外，外界因素 如溶剂的改变也会影响吸收光谱，在极性溶剂中某些化合 物吸收光谱的精细结构会消失，成为一个宽带。所以，只 根据紫外光谱是不能完全确定物质的分子结构，还必须与 红外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱以及其他化学、物理 方法共同配合才能得出可靠的结论。
ii 二取代苯
在二取代苯中，由于取代基的性质和取代位置 不同，产生的影响也不同。
a 当一个发色团（如 —NO2，—C=O）及 一个助色团（如—OH，—OCH3，—X）相 互处于（在苯环中）对位时，由于两个取代 基效应相反，产生协同作用，故λmax产生 显著的向红位移。效应相反的两个取代基若 相互处于间位或邻位时，则二取代物的光谱 与各单取代物的区别是很小的。

紫外吸收光谱分析UVPPT课件

紫外吸收光谱分析UVPPT课件
21
当取代基上具有的非键电子的基团与苯环的π电子体系共轭相 连时，无论取代基具有吸电子作用还是供电子作用，都将在不同 程度上引起苯的E2带和B带的红移。
当引入的基团为助色基团时，取代基对吸收带的影响大小与 取代基的推电子能力有关。推电子能力越强，影响越大。顺序为 －O－＞－NH2＞－OCH3＞－OH＞－Br＞－Cl＞CH3
2.3.1 概述
紫外-可见吸收光谱（Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-VIS）统称为电 子光谱。
紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸 收200～800nm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，广泛用于有机和无 机物质的定性和定量测定。
图2.23 紫外—可见吸收曲线
3
2.3.2 紫外吸收光谱的基本原理
1 电子跃迁类型
（1）σ→σ* 跃迁 指处于成键轨道上的σ电子吸收
光子后被激发跃迁到σ*反键轨道
（2）n→σ* 跃迁 指分子中处于非键轨道上的n电
子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁
（3）π→π* 跃迁 指不饱和键中的π电子吸收光波
能量后跃迁到π*反键轨道。
9
iii B—带 B带（取自德文：benzenoid band, 苯型谱带）。它
是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及π→π*
重叠引起的。在230～270nm之间出现精细结构吸收， 又称苯的多重吸收，如图2.20。 iv E-带 E带（取自德文：ethylenic band，乙烯型谱带）。 它也是芳香族化合物的特征吸收之一（图2.25）。E带 可分为E1及E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环
对位—OCH3取代 +25
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反射光强度一般很小。可忽略, Io=Ia+It
则:
待测溶液对此波长的光的吸收程度可 以透光率T和 吸光度A来表示。
透光率——表示透过光强度与入射光强度 的比值，用T来表示，计算式为： T= It /Io T常用百分比（T%）表示。 吸光度——透光率的倒数的对数叫吸光度。 用A表示： A=-lgT
• 3为电池，其作用是在阴、阳极之间加上 一电压； • 4为放大器，放大由光电管产生的电信号.
光电管产生光电效应的原理： 当一定强度的光照射到阴极上时，光 敏物质放出电子，放出电子的多少与照 射的光的大小成正比，而放出的电子在 电场的作用下要流向阳极，从而造成在 整个回路中有电流通过。此电流的大小 与照射到光敏物质上的光的强度的大小 成正比。
例题 ：
已知某化合物的相对分子量为251，将此 化合物用已醇作溶剂配成浓度为0.150 m mol ·L-1溶液，在480nm处用2.00cm吸收 池测得透光率为39.8%，求该化合物在上述 条件下的摩尔吸光系数。
解：已知溶剂浓度c=0.150mmo l.L-1， b=2.00cm, T=0.398, 由Lambert-Beer定律 得：
=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbcn
4)吸收定律对紫外光、可见光、红外光都 适用
• ２．紫外可见吸收光谱： • 吸收光谱（吸收曲线）是以波长为横 坐标，以吸光度为纵坐标所绘制的图线． • 如图：（见教材）
• 峰位－取决于电子能级差．即电子能级差 越大，跃迁时吸收能量就越多，产生的吸 收峰就在短波长范围．
热辐射光源用于可见光区，如钨丝 灯和卤钨灯； 气体放电光源用于紫外光区，如氢 灯和氘灯。 钨灯和碘钨灯：在360 ~ 2500nm。 氢灯和氘灯：在150 ~ 400nm范围内产 生连续光源。
（2）分光系统： 分光系统也叫单色器。单色器是能从 光源辐射的复合光中分出单色光的光学 装置， 功能： 产生光谱纯度高的光波且波长在紫 外可见区域内任意可调。
光电管
红敏管 625-1000 nm 蓝敏管 200-625 nm
光电倍增管： 是一个非常灵敏的光电器件，可以把 微弱的光转换成电流。其灵敏度比光电 池、光电管都要高得多。它是利用二次 电子发射以放大光电流，放大倍数可达 到108倍。
光 电 倍 增 管
1个光电子可产生106～107个电子
（５）信号指示系统 作用： 放大信号并以适当方式指示或记录下 来。 常用的信号指示装置有直读检流计、 电位调节指零装置以及数字显示或自动 记录装置等。很多型号的分光光度计装 配有微处理机，一方面可对分光光度计 进行操作控制，另一方面可进行数据处 理。
跃迁类型:
σ→σ*、n→σ*、n→π* 、π→π*
* n*
*
n* * *
n

π→π* 跃迁吸收的波长较短，孤立的π→π* 跃迁一般在200nm（近紫外区）。
σ→σ* 跃迁吸收的波长更短，波长小于 150nm(真空紫外区)。
n→π* 跃迁吸收的波长较长，波长200 ~ 400 nm(近紫外区)，吸光强度较小． n→σ* 跃迁吸收波长在150 ~ 250 nm范围，因此 在紫外区不易观察到这类跃迁。
（２）溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响 在极性溶剂中，由于溶剂化作用，限 制了分子的振动和转动，使精细结构完全 消失． 参见教材240页（苯的B吸收带）
（３）正确选择溶剂 要有良好的化学和光化学稳定性； 尽量选择极性小的溶剂； 溶剂在测定范围内无明显吸收．
注：在吸收光谱图上或数据表中必须注 明所用的溶剂。与已知化合物紫外光谱 作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。 在进行紫外光谱法分析时，必须正确选 择溶剂。
• 吸收系数－取决于跃迁几率．即电子跃迁 几率越大，吸收光子就越多，产生的吸收 峰强度就越大，峰越高．
５－２ 有机化合物的紫外-可见吸收光谱 1.电子跃迁类型 与紫外吸收光谱有关的电子有三种: (1)形成单键的σ电子 (2)形成双键的π电子 (3)未成键的n电子
跃迁类型:
• σ→σ*、n→σ*、n→π* 、π→π*
单色器一般由入射狭缝、准光器（透 镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色 散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组 成。其核心部分是色散元件，起分光的作 用。 能起分光作用的色散元件主要是棱镜和 光栅。
棱镜： 玻璃棱镜－可吸收紫外光，用于350 ~ 3200 nm的波长范围可见光域内。 石英棱镜－可使用的波长范围较宽，可从 185 ~ 4000nm，即可用于紫外、可见和 近红外三 个光域。 色散原理－是依据不同的波长光通过棱镜 时有不同的折射率而将不同波长的光分 开。
（４）光检测系统：
利用光电效应将光强度信号转换成 电信号的装置，也叫光电器件。
分光光度法中，得到的是一定强度 的光信号，这个信号需要用一定的部件 检测出来。检测时，需要将光信号转换 成电信号才能测量得到。光检测系统的 作用就是进行这个转换。
常用的光检测系统主要有光电池、 光电管和光电倍增管。 光电池： 用半导体材料制成的光电转换器。 用得最多的是硒光电池。其结构和作用 原理为：
定律内容： 当用一束强度为Io的单色光垂直通过厚 度为b、吸光物质浓度为c的溶液时，溶液 的吸光度正比于溶液的厚度b和溶液中吸光 物质的浓度c的乘积。数学表达式为： A=-lgT=Kbc
百分吸光系数：
在一定波长下：c＝1%(w/v), b＝1cm时 的吸光度，用E1%1cm表示，称百分吸光系 数． A= E1%1cm
５－４紫外-可见分光光度计 • １．分光光度计的主要部件和工作原理：
0.575
光源
单色 器
吸收 池
检测 器
显 示
１）分光光度计的主要部件 （１）光源： 要求：能发射强度足够，稳定的，具有 连续光谱且发光面积小的光源． 用于提供足够强度和稳定的连续光 谱。分光光度计中常用的光源有热辐射 光源和气体放电光源两类。
ε=4.7×104 E2 : λ=200nm ε=7.0×103
５－３紫外吸收光谱与分子结构的关系
１.各类有机化合物的紫外吸收光谱 （１）饱和烃及其取代衍生物 含有C-C C-H单键: 产生σ→σ* 跃迁 当有助色团相连饱和烃时： 产生σ→σ* n →π*跃迁
（２）不饱和烃及共轭稀烃 碳碳双键： 产生σ→σ* π→π* 跃迁，含有杂原子时 还有： n→σ* n→π* 跃迁． 共轭双键： 由于共轭降低了π→π*跃迁需要的能量， 故吸收峰波长长移，吸收带强度增加．
(4)蓝移(短移): 在某些生色团如羰基的碳原子一端引 入一些取代基之后，吸收峰的波长会向 短波方向移动，这种效应称为蓝移（紫 移）效应。如-R，-OCOR，
3.吸收带 吸收带: 吸收峰在光谱中的波带位置. (1)R吸收带： 由n →π*跃迁引起的吸收带是R带． (2)K吸收带： 是共轭双键中π→π*跃迁引起的吸收带是K 带．是共轭双键的特征吸收带．
（３）醛和酮 有n→σ* n→π* π→π*跃迁， n→π* （R带) 是醛和酮的特征吸收带． （４）芳香族化合物 苯：由π→π*跃迁引起的三个吸收带 （B带E1和E2带），其中B带是苯环精细吸 收带．
取代苯： 当取代基团中有n电子或π电子时，使B 带向长波长方向移动，并吸收增强． 稠环芳香族化合物： 当共轭体系增加时，波长长移，并吸收 增强．
(2).助色团: 是指带有非键电子对的基团；可使生 色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收 强度的一些官能团.常见助色团助色顺序 为： -F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<NHCH3<-NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-
• (3).红移(长移) • 某些有机化合物经取代反应引入含 有未共享电子对的基团之后，吸收峰的 波长将向长波方向移动，这种效应称为 红移效应。
第五章 紫外可见 分光光度法
５-1
概述
紫外可见分光光度法:
利用被测物质的分子对紫外-可见光
(200-750nm)选择性吸收的特性而建 立起来的方法。
200-400nm:近紫外线
400-750nm:可见光
光吸收定律和紫外吸收光谱
1.Beer—Lambert定律 是说明物质对单色光吸收的强度与吸 光物质的浓度和吸光厚度间关系的定律． 当强度为I0的一定波长的单色入射光束 通过装有均匀待测溶液时，该光束将被部 分吸收Ia，部分反射I r ，通过待测溶液It ， 即有： • I0=Ia + It +Ir
硒光电池
光电管： 它是在抽成真空或充有惰性气体的玻 璃或石英泡内装上2个电极构成，其结构 如图：
1
2
3
4
1是光电管的阳极，它由一个镍环或镍片 组成； 2是光电管的阴极，它由一个金属片上涂 一层光敏物质构成，如涂上一层氧化铯。 涂上的光敏物质具有这样一个特性：当 光照射到光敏物质上时，它能够放出电 子；
A= E1%1cmcb
摩尔吸光系数：
在一定波长下： C＝１mol/L，b＝１cm时，A=ε 用ε表示，叫“摩尔吸光系数”，单位为 L/mol· cm，
A=εbc
两种表示方法之间的关系为： • ε=M/10* E1%1cm M:吸光物质的摩尔质量 摩尔吸光系数和吸光强度的关系： ε= 104~105 强吸收 ε = 102~104 中强吸收 ε ＜ 102 弱吸收
ε（480nm）=A/ cb
A = -lgT
ε = -lg0.398/0.150×10-3 ×2.00
=1.33 ×103 ( L ·mol-1 ·cm-1)
ห้องสมุดไป่ตู้
吸收定律的适用条件： 1)必须是使用单色光为入射光； 2)溶液为稀溶液；
3)吸收定律能够用于彼此不相互作用的多 组分溶液。它们的吸光度具有加合性， 且对每一组分分别适用，即： A总= A1+ A2+ A3…+ An