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紫外-可见光光谱

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紫外-可见吸收光谱缩写

紫外-可见吸收光谱缩写

紫外-可见吸收光谱缩写
紫外-可见吸收光谱缩写简称为UV-Vis。

UV-Vis吸收光谱是一种用来研究物质电子能级变化的分析技术，通过对物质在紫外-可见光区域内的吸收特性进行研究，可以获得物质的信息，如分子结构、电子能级等。

在UV-Vis吸收光谱中，可见光部分波长一般在400nm～800nm之间，紫外光
波长则在200nm～400nm之间。

物质的吸收光谱可以通过光谱仪进行测定，常用
的光谱仪有分光光度计、紫外分光光度计等。

在测量时，需要用空气或溶液做基准，再将待测溶液放入光谱仪测量，获得吸收光谱曲线，进而获得物质的信息。

除了在化学、材料科学等领域中广泛应用外，UV-Vis吸收光谱还在生物科学
中得到了广泛应用，如用于测定DNA或蛋白质含量、分析酶的活性等。

此外，在
环境科学中，UV-Vis吸收光谱也可用于监测水质、大气污染等。

总之，作为一种重要的分析技术，UV-Vis吸收光谱在各个领域中都扮演着重
要的角色，为研究物质的性质和应用提供了重要手段。

紫外–可见吸收光谱原理

紫外–可见吸收光谱原理

紫外–可见吸收光谱原理
紫外-可见吸收光谱是一种常用的光谱分析技术，用于分析物
质的化学结构和浓度。

它基于物质对紫外-可见光的吸收特性。

紫外-可见光谱是通过将被测物质溶解在适当的溶剂中，然后
用一束紫外-可见光照射样品，并测量样品对光的吸收来进行的。

紫外-可见吸收光谱的原理基于被测物质分子电子的激发和跃迁。

当物质处于基态时，其分子处于低能级的电子轨道上。

当紫外-可见光照射被测物质时，光子的能量能够被物质中的电
子吸收，使其跃迁到高能级的轨道上。

这种电子跃迁导致了紫外-可见光谱的吸收峰。

每种物质都有其特定的吸收特性，这是由其分子结构和化学键决定的。

不同的分子或化学键对不同波长的光具有不同的吸收能力。

通过测量光通过样品后的强度变化，可以得到吸收光谱。

紫外-可见吸收光谱通常以波长（nm）为单位进行测量。

在可
见光范围内，波长较长的光产生红色的吸收峰，而波长较短的光产生紫色的吸收峰。

在紫外光范围内，波长较长的光产生较低能级的吸收峰，而波长较短的光产生较高能级的吸收峰。

通过分析样品吸收光谱的形状和位置，可以确定样品中的物质种类和浓度。

此外，紫外-可见吸收光谱还可以用于分析反应
动力学、鉴定物质和定量测量等应用。

有机波谱分析--紫外-可见光谱法

有机波谱分析--紫外-可见光谱法
λmax=230～270nm； εmax=200～7000 L·mol-1·cm-1。
②呈一宽峰，且有精细结构。 ③当苯环被烷基以外的基团取代或溶剂极性增大时，精细
结构将会减弱甚至消失。
（4）E 带：芳香族化合物的特征谱带。
Ethylene
●E1带：苯环中“乙烯键”的π→π*跃迁产生的吸收带。 λmax=180～200nm，远紫外区； εmax=5×104L·mol-1·cm-1，强吸收。（不常用）
3.互变异构
4.氢键效应 1）溶质分子间氢键
使n→*共轭受限，轨道能差增大，波长蓝移。
2）分子内氢键：能差减小，波长红移。
例如：邻硝基苯酚和间硝基苯酚
分子内氢键
max=278nm =6.6103
无分子内氢键
max=273nm =6.6103
邻硝基苯酚， 由于分子内氢键的形成，红移了5nm。
3）溶质与溶剂间形成的氢键（属于溶剂效应）
波谱范围：10~800nm
（1）远紫外光区10~200nm （2）近紫外光区200~400nm （3）可见区400~800nm.
一般的紫外光谱是指近紫外区。
1、紫外光谱产生的条件
2、有机分子的化学键类型
★构成分子的化学键主要有 键、 键，还 有未成键孤
对电子构成的非键（n 键）。
★ 5种轨道分别是：
54
2）单环共轭烯烃(乙醇溶剂) ◆母体值： ①共轭二烯不在同一环内
217nm
②共轭二烯在同一环内
◆扩展共轭： ◆取代基增加值： 烷基 卤素 ◆环外双键
253nm
＋30nm
＋5nm ＋17nm ＋5nm
55
●注意： (1)母体值只是指共轭二烯母体本身的λ值,不包括C=C-C=C

紫外可见光光谱

紫外可见光光谱
可见光
波长: 400 — 800 nm，1.5 — 3 eV
一般的电子跃迁能量变化在1 – 20 eV。
10
能级 跃迁
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。即 电子光谱中总包 含有振动能级和 转动能级间跃迁 产生的若干谱线 而呈现宽谱带。
11
物质对光的选择性吸收
物质吸收光之后
Bisdisulizole disodium: UVA 苯基二苯并咪唑四 磺酸酯二钠
7
化学防晒霜成分特点
苯环 不饱和键多 杂原子化合物 不饱和键越多，吸收往UVA移
为什么？
8
防晒霜的使用
该涂抹多少？或 是防晒霜的浓度 多高才有效？
9
紫外线为什么会伤害？---- 能 量
紫外光
近紫外： 200 — 400 nm, 3 — 6 eV 真空紫外：100 — 200 nm, 6 — 12 eV
光谱的来源主要是在这些有机分子中s、 p和n轨道上的电子的跃迁。(The observed transitions involve electrons engaged in s or p or nonbonding n electron orbitals.
43
分子轨道(molecular orbitals)
41

Electronic Transitions of organic compounds etc.
紫外可见光谱和分子轨道的跃迁
42
概要
紫外可见光谱研究的主要对象是有机分 子 (Organic compounds represent the majority of the studies made in UV/Vis.)
Ce（IV）离子的吸收光谱 A：使用玻璃比色皿 B：使用石英比色皿 虚假峰的出现（虚假吸收）

材料表征方法 第六章 紫外可见光光谱

材料表征方法 第六章 紫外可见光光谱

CH2=CH－CH=CH2
217
~4
烯类紫外光谱有下列特点:
在双键碳原子上的氢被助色基团取代后, n - *发生 红移。如被含氢的烷基取代时，由于超共轭效应，吸收 峰向长波方向移动。
H c H c H H
max=171nm 助色基团取代 n - *发生红移。
-NR2 40(nm) -OR 30(nm) -Cl 5(nm) CH3 5(nm)
E1带的吸收峰在184nm左右，吸收特别强， εmax＞104，是由苯环内乙烯键上的π电子被激发
所致。
E2带在203nm处，中等强度吸收（εmax=7
400）是由苯环的共轭二烯所引起。当苯环上有发
色基团取代并和苯环共轭时，E带和B带均发生红 移，E2带又称为K带。
苯的紫外吸收光谱（异辛烷）
紫外光谱谱带有： B带 ε 值约250 ~ 3000 E带 ε 值约2000 ~ 10000 K带 ε 值约10000 (或大于10000) R带 ε 值<100
二、 紫外光谱仪
（一）、紫外分光光度计: 由光源(紫外光和可见光)、单色器、样品池、检测器 和记录仪及计算机等几个部分组成。 1. 光 源 ： 可 见 光 光 源 可 选 择 钨 灯 （ 波 长 范 围 为 325~2500nm) ； 紫 外 光 源 可 选 择 氘 灯 ， 氢 灯 （ 氢 弧 灯 165~375nm）。 2. 单色器：把复色光分解为单色光。由入射狭缝、 色散（分光）系统、出射狭缝组成。常用的色散元件是棱 镜或全息光栅。
max
291nm, 315nm,
ε= 11 ε= 14
λmax
(2) K带 :(Konjugierte德文，共轭的 ) ，由 π→π* 跃迁引 起的吸收带，产生该吸收带的发色团是分子中共轭系统。 该带的特点是吸收峰强度很强，ε≥10000 孤立双键的π→π* 跃迁一般在< 200 nm，共轭双键 增加时，不但发生红移，而且强度也加强。 CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=CH-CH=CH2

紫外可见光谱原理

紫外可见光谱原理

紫外可见光谱原理
紫外可见光谱是一种常用的分析技术，它利用物质对紫外可见光的吸收特性来
进行定性和定量分析。

在紫外可见光谱中，紫外光谱和可见光谱是两种不同的谱区，分别对应着不同的波长范围。

紫外光谱通常指的是波长在200-400纳米范围内的光谱，而可见光谱则是指波长在400-800纳米范围内的光谱。

紫外可见光谱的原理是基于物质分子的电子结构和能级跃迁规律。

当物质受到
紫外可见光照射时，部分分子中的电子会发生跃迁，从低能级跃迁到高能级，这个过程会吸收一定波长的光。

而吸收的波长与物质的分子结构和电子能级密切相关，因此可以通过检测物质对不同波长光的吸收情况来推断物质的成分和结构特征。

在紫外可见光谱仪中，光源会发出一定波长范围内的光，经过样品后，检测器
会测量透射光的强度。

通过比较样品前后光的强度差异，可以得到样品对不同波长光的吸收情况。

根据吸收峰的位置和强度，可以推断出样品中存在的化学成分以及它们的浓度。

紫外可见光谱在化学、生物、药物、环境等领域都有着广泛的应用。

在有机化
学中，可以通过紫外可见光谱来确定化合物的结构和纯度；在生物学中，可以用于蛋白质和核酸的定量分析；在药物研发中，可以用来监测反应过程和产品纯度；在环境监测中，可以用来检测水和大气中的污染物。

总的来说，紫外可见光谱原理简单易懂，操作方便快捷，是一种非常有用的分
析技术。

通过对样品吸收光谱的测量和分析，可以获取大量有关样品成分和结构的信息，为科研和生产提供重要的数据支持。

在今后的研究和实践中，紫外可见光谱技术将继续发挥重要作用，为不同领域的分析问题提供解决方案。

紫外可见


波长在400～800 nm范围的 称为可见光谱
紫外-可见光谱法的特点
（1）灵敏度高， 常用于测定试样中1%-10-3 %的微量组分，甚至可测定低至 10-4 %-10-5 %的痕量组分。
（2）准确度较高， 相对误差为2%-10%。如采用精密分光光度计测量，相对
误差可减少至1%-2%。 （3）应用广泛， 几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接地用 此法测定。 （4）操作简便快速，仪器设备也不复杂
紫外-可见吸收光谱
Ultraviolet and visible spectrophotometry; UV-vis
目录
概述
基本原理 光谱图 紫外-可见吸收光谱常用概念 影响吸收的因素 介绍紫外可见光谱仪 紫外吸收光谱图的应用
1 概述
紫外-可见吸收光谱属于分子光谱。是通过分子中的价电子在分子轨道之
间的跃迁而产生的（包括振动和转动能级的跃迁）。利用物质的分子或离子 对紫外和可见光的吸收所产生的紫外-可见光谱及吸收程度可以对物质的组成、 含量和结构进行分析、测定、推断。
紫外光的波长范围是100～400 nm
可见光的波长范围是400～800 nm
远紫外区 这个区域的 吸收光谱 称真空紫外
近紫外区 一般的紫外光谱 是指这一区域的 吸收光谱
3.样品室
——又称吸收池——放置各种类型的比色皿和相应 的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。
在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池
4.检测器
——利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可
测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管 （CCD）。
5. 结果显示记录系统 ——检流计、数字显示、微机进行仪
d 轨道电子云分布及在

仪器分析-紫外可见光光谱分析

1,3,5-己三烯
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
03
02
04
05
分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。

紫外～可见光谱分析

4、n→π* 跃迁：主要是既含有C=C双 键，又含有C＝O、C=S、N=O、N=N等杂原子的 有机分子，由于n与π*这两种分子轨道的能量 间距较小，因此，产生这种跃迁需要吸收的光 子在石英紫外区，其波长范围较宽，能被普通 的紫外可见光谱分析所利用。这类跃迁的几率 更低，其摩尔吸光系数约101~102 。
出射狭缝：使分析所需波长的单色光通过。
准光镜 光源
棱镜
成像物镜
入射狭缝
出射狭缝
光
电
管
棱镜单色器的结构原理示意
狭缝大小的影响
紫外－可见分光光度计
单色器中入射狭缝越窄，则光谱带上任 意一点的波长成分越纯，光谱的质量就越高； 出射狭缝越小，则产生单色光的带宽小、单色 性好、但能量小，影响仪器的信噪比。
第三章
第三章 紫外—可见吸收光谱分析(分子)
第一节 概述:
第二节 紫外－可见吸收光谱 与分子结构的关系
第三节 紫外－可见分光光度计的 基本组成与结
构
第四节 紫外－可见分光光度计的 性能
第五节 紫外－可见吸收光谱法的
第一节 概 述:
紫外～可见吸收光谱分析，简称UV-V IS。
利用分光光度计测量物质对紫外～可 见光的吸光度和通过物质的紫外～可见吸收光 谱来确定物质的组成、含量，推断物质结构的 分析方法，称紫外～可见吸收光谱分析，又称 为紫外～可见分光光度法。
(1)单色器的组成:
紫外－可见分光光度计
入射狭缝：只许光源分一束光进入。
准光镜：将光源产生的光转变为平行光束， 使其照射在色散元件上的入射角均相等。
色散元件：为棱镜或光栅，将复合光色散成 按一定波长顺序排列的单色光。
成像物镜：将色散原件产生的单色平行光， 在其焦平面的不同位置聚焦，成为出射狭缝对应波长 的单色光。

紫外-可见光谱


204nm
230～270nm
在230～270nm处有较弱 的一系列吸收带，称为精细 结构吸收带，亦称为B吸收 带。B吸收带的精细结构常 用来辨认芳香族化合物。
苯在乙醇中的紫外吸收光谱
22
苯环上有发色团且与苯环共轭时，E带与K带 合并，向长波方向移动，形成K—E合并带 例：
E1 E2 B
O
185 nm 204 nm 254 nm 245 278 319
18
例： 1-己烯 1.5-己二烯 1.3-己二烯 1.3.5-己三烯
λmax 177 178 217 258
104 2×104 2.1 × 104 4.3 × 104
• K 吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断 共轭结构——应用最多的吸收带
19
（3）B 吸收带和E吸收带 —苯环带 B吸收带：有苯环必有B带。230-270 nm 之间 有一系列吸收峰，中吸收，芳香族化合物的特征 吸收峰。 苯环上有取代基并与苯环共轭，精细结构消失
5.4 芳香族化合物 a. 苯及取代苯： 苯分子有三个共轭双键，因此有三个成键及三个反 键轨道， π→π* 跃迁较复杂，可以有不同的激发态。苯 有三个吸收带。
取代苯 • 烷基取代苯：影响小，由于超共轭效应，导致红移， 降低B- 带的精细结构； • 助色团取代苯：n 电子与苯环形成 p-π共轭，导致红移， 增强B-带的强度，降低B- 带的精细结构 连有推电子基团的红移强弱顺序为： CH3 < Cl < Br < OH < OCH3 < NH2 < O-
• 常用的是π→π*跃迁和n→π*，这两种跃迁都 需要分子中有不饱和基团提供π轨道。 • n→π*跃迁与π→π*跃迁的比较如下： π→π*
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光聚焦至出射狭缝； 出射狭缝: 光源进入吸收池。
紫外-可见光光度计
吸收池
也叫比色皿，有玻璃的，有石英的，在紫外区须 采用石英池，可见区一般用玻璃池。 。要求自身对 光的吸收要小。
紫外-可见光光度计
利用光电效应将透过吸收池的光
检测器
信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或
光电倍增管。
石英套
E=h=hc/
（Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J × S ) ➢ 光的波长越短（频率越高），其能量越大。 ➢ 白光（太阳光）：由各种单色光组成的复合光 ➢ 单色光：单波长的光（由具有相同能量的光子组成）
光
光
电磁波包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外 光、x射线等。按照其频率或波长的的大小排列，可见光 只是电磁波中一个很小的波段。
方法名称
激发方式
作用物质或机理
检测信号
原子发射 光谱法
电弧、火花、 等离子炬等
气态原子的外层电子 紫外、可见光
原子荧光 光谱法
高强度紫外、可见光 气态原子的外层电子
原子荧光
分子荧光 光谱法
紫外、可见光
分子
荧光 （紫外、可见光）
物质对光的选择性吸收
当光束 照射到物质 上时，光与 物质发生相 互作用，于 是产生反射、 散射、吸收 或透射。
可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在 320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯，发射185～400 nm的连续 光谱。
紫外-可见光光度计
单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出 任一波长单色光的光学系统。 入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； 聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色
光谱分析法
光谱分析法
吸收光谱法
当辐射光通过固体、液体或气体样品中的一个透明层时，样品 的粒子(分子、原于或离子)会选择性地吸收某种频率的辐射能，从 低能态M(基态)跃迁至高能态M*(激发态)，这种现象称为光的吸收。
为了使吸收现象发生，电磁辐射的能量必须与吸收粒子的基态 与激发态的能级差相当。由于各种粒子的结构不同，造成能级差不 尽相同，所以各种粒子吸收线的波长或频率不同。因此．对吸收线 波长及强度的研究，可以提供样品的性质，结构及含量的信息。
物质对光的选择性吸收
有色溶液对光的吸收情况， 常用光吸收曲线来描述。
将不同波长的单 色光通过一定的 有色溶液，分别 测出对各种波长 的光的吸收程度 （A）。以波长 为横坐标，吸光 程度为纵坐标作 图，所得的曲线 称为吸收曲线或 吸收光谱曲线。
物质对光的选择性吸收
从吸收曲线可以看到：
1.同一浓度的有色溶液 对不同波长的光有不 同的吸光度;
2.对于同一有色溶液， 浓度愈大，吸光度也 愈大；
3. 对于同一物质，不论 浓度大小如何，最大 吸收峰所对应的波长 (最大吸收波长 λmax) 不变.并且曲线的形状 也完全相同。
分析原理
朗伯定律
1729年波格尔在实验中发 现物质对光的吸收与吸光物 质的厚度有关。朗伯—波格 尔的学生进一步研究指出： 当溶液的浓度一定，光的吸 收程度与液层厚度成正比， 这就是朗伯定律。
气态原子 外层的电子
吸收后的紫外 可见光
红外光谱法
红外光 （1.5～2.5μ ）
分子的振动
吸收后的红外光
光谱分析法
发射光谱法
当粒子(分子、原子或离子)吸收能量后，从低能态跃迁至高能 态，处于高能态的粒子是不稳定的，在短暂的时间内(约10-8s)，又 从高能态返回低能态或基态，在此过程中，将吸收的能量释放出来， 若以光的形式释放能量，则得到发射光谱。
由于各种元素的原子结构或化合物的分子结构不同，造成能级 差不同，发射光谱的特征波长也各不相同。根据发射光谱所在的光 谱区和激发方法的不同以及待测物质粒子的差别，主要可分为：原 子发射光谱法、原子荧光光谱法及分子荧光光谱法，此外还有X射 线荧光分析法、磷光光谱法及化学发光分析法等。
光谱分析法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发射光谱法
第8章 紫外-可见光光谱分析
光 光谱分析法 物质对光的选择性吸收 分析原理 紫外-可见光光度计 分析应用
光
光
➢ 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用
波长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述： = c ； 波数 = 1/ = /c
光是由光子流组成，光子的能量：
光
光
能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。 物质所显示的颜色是吸收光的互补色。
光谱分析法
光谱分析法
吸收光谱法
发射光谱法
荧光光谱法
拉曼光谱法
光谱分析法是根据物质发射、吸收电磁辐射或电磁辐
射与物质间相互作用而建立起来的一类分析方法。电磁辐 射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散 射、干涉、衍射、偏振等。
A = log（ I0 / I ) = log（ 1/ T) = kcb
k－吸光系数
A－吸光度.为无因次量 b－液层厚度.一般单位为cm
T = I / I0 －透光率
紫外-可见光光度计
原理
光源
0.575
单色器
吸收池 检测器 显示
紫外-可见光光度计
光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光 谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的 使用寿命。
光 电 倍 增 管
阳极
1个光子产生106~107个电子
栅极，Grill
光束 屏蔽
紫外-可见光光度计
检测器
阴极
e
抽真空
光束 阳极丝（Ni）
根据吸收光谱所在的光谱区域及吸收粒子的差别，主要可分为： 紫外—可见吸收光谱法、原子吸收光谱法及红外光谱法，此外还有 核磁共振波谱法及X射线吸收光谱法。
光谱分析法
吸收光谱法
方法名称
辐射能
作用物质
检测信号
紫外--可见分光 光度法
紫外、可见光
分子外层的电子
吸收后的紫外 可见光
原子吸收光谱法
紫外、可见光
表示为： A=k1b
A——吸光度
K1——比例常数
分析原理
1852年比尔（beer）在研 究各种无机盐对红光的吸 收后又指出：当单色光通 过溶液层的厚度一定时， 溶液的吸光度与溶液的浓 度成正比，即比尔定律， 表示为： A = log（ I0/ I ) = K2c
分析原理
将朗伯定律和比尔定律合并，即为朗伯比尔定律。