复旦大学分析化学AII第二章紫外可见光谱

紫外可见光谱法紫外可见光谱法在分析化学领域中，紫外可见光谱法是一种非常常见的分析方法。

它是利用化合物的吸收和反射能力来确定它们的化学结构和浓度。

该方法可以被广泛应用于许多不同领域，例如生物化学、食品科学、环境科学和医学等。

本文将通过以下五大方面介绍紫外可见光谱法的应用和原理。

一、紫外可见光谱法的基本原理紫外可见光谱法是一种分析方法，它利用化合物吸收和反射光谱的差异性来确定其化学结构和浓度。

在包括紫外线和可见光线在内的一定波长范围内照射样品时，如果样品中存在带有π电子的化合物，它们会吸收一定波长范围内的紫外线或可见光线，所以样品的吸收谱呈现出一定的规律性。

其中最大吸收峰的位置和强度可以用来确定样品中不同化合物的存在和浓度。

二、紫外可见光谱法在生物化学中的应用紫外可见光谱法在生物化学研究中被广泛应用。

例如，该方法可以用于检测DNA、RNA和蛋白质等生物分子的含量和损伤。

此外，生物样品的吸收谱也可以用来确定其空间构象和相互作用。

三、紫外可见光谱法在食品科学中的应用在食品科学中，紫外可见光谱法可以用来检测食品中的营养成分和添加剂。

例如，通过检测胡萝卜素的吸收谱，可以确定食品中维生素A 的含量。

利用这种方法可以提高食品的质量和安全性。

四、紫外可见光谱法在环境科学中的应用紫外可见光谱法在环境科学中也有着重要的应用。

例如，它可以用于检测水中污染物的含量和种类。

此外，该方法还可以用来检测空气中的有机化合物和大气污染物。

五、紫外可见光谱法在医学中的应用紫外可见光谱法在医学研究中也被广泛应用。

例如，它可以用来检测血清或尿液中的代谢产物和蛋白质分析。

此外，该方法还可以用来检测药物的吸收、分布和代谢过程。

结论：综上所述，紫外可见光谱法是一种广泛应用的分析方法。

它在生物化学、食品科学、环境科学和医学等领域中都有着重要的应用。

它的原理是基于化合物吸收和反射光谱的差异性，这使得该方法可以用来确定样品中不同化合物的存在和浓度。

收强度都有较大的影响
A、溶剂极性的对光谱的影响
随着溶剂极性的增大: π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动，即发生红移
n→π*跃迁吸收峰向短波方向移动，即发生蓝移
例：异亚丙基丙酮
O
CH3 C
溶剂正己烷CH3 CC来自HCH3氯仿 水
极性越大
π→π* 230 nm 238 nm 243 nm 红移
n→π* 329 nm 315 nm 305 nm 蓝移
C=C
、
C=O 、
O C=N- 、 -N=N- 、 -N
O、
等
π→ π*（孤立双键）跃迁在200nm，而n → π*跃 迁则在200-400nm，由π→ π*跃迁引起的吸收强度 一般比n→ π*跃迁强10-100倍。
由于不同的有机分子所含有的发色团不同，组 成它们的分子轨道不同，能级不同，发生价电子跃 迁的能量不同，故λmax 是UV用于结构分析的主要 依据。
H CO
H3C
入max 289nm
跃迁类型
n → *
H3C CO
H3C
280nm n → *
H CO
H2C HC
310nm
n → *
5、芳香族有机化合物的紫外吸收
芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系， 一般来讲，它们都有三个吸收带。最重要的芳 香化合物苯的吸收带为：
lmax= 184 nm (e = 47000） E带 lmax= 204 nm (e = 6900） K带 lmax= 255 nm (e = 230） B带 苯环最重要的吸收带是B带，虽然强度不高但具有 精细结构很典型。
• 峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收 系数εmax。
• 分子的结构不同，分子UV吸收的λmax和εmax 不同。 因而可根据λmax和εmax了解一些分子结构的

助色团：某些基团本身不能吸收大于200nm的光波， 但它与一定的发色团相连时，可使发色团所产生的 吸收峰向长波方向移动，同时使吸收强度也增加， 这些基团称为助色团。
常见的助色团有 -OH 、-NH2 、-OR 、-NR2 、-SR 、-X 等 特点：助色团一般是带有p电子的基团。例如：
B带：lmax 255nm( e 230) OH B带：lmax 270nm( e 1450)
l、 *跃迁 它需要的能量较高，一般发生在真空
紫外光区。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁，例如乙 烷的最大吸收波长λmax为 135nm。
2、 n*跃迁 实现这类跃迁所需要的能量较高，其
吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区，如 CH3OH或
CH3NH2的n*分别为 183nm和 213nm。
3、 *跃迁 它需要的能量低于*的跃迁，吸
一般的紫外光谱是指近紫外区，即 200-400nm， 那么就只能观察 *和 n *跃迁。也就是说 紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化 合物。
三、影响紫外光谱的因素
1、发色团与助色团对λmax的影响
发色团：是指在200-800nm的近紫外区和可见光区 有吸收的基团。
π→ π* , n→ π*跃迁一般在此区域，因此 在紫外光谱中发色团主要是指那些具有不饱和键或 不饱和键上连有杂原子的基团，
• 峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收 系数εmax。
• 分子的结构不同，分子UV吸收的λmax和εmax 不同。 因而可根据λmax和εmax了解一些分子结构的信来自。二、紫外光谱的基本原理
紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从
低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长

分子吸收电磁辐射而发生电子能级间的跃 迁和振动能级间的跃迁时，总伴有转动能 级间的跃迁。由于转动能级间隔太小，一 般光谱仪的分辨能力不足以把这些谱线分 开，诸谱线便连成一片，表现为带状。所 以，分子吸收光谱时一种带状光谱。
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在分子中，除了原子的核能En，质心在空 间的平动能Et外，还有电子运动能Ee，原子 之间的相对振动能Ev以及分子转动能Er等。 分子的总能量可写为： E=En + Ee+ Ev+ Er+ Et 由于En在一般化学实验条件下不发生变化， 分子的平动能Et又比较小，因此当分子能 级发生跃迁时，能量的改变为： DE=DEe + DEr +DEv
紫外-可见分光光度法优点： 较高的灵敏度； 较好的准确度； 选择性好； 操作简便、快速； 仪器设备简单、价格低廉。
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10-2 nm 10 nm
1.远紫外（真空紫外）吸收带
烷烃化合物的吸收带，如C-C、C-H基团中，为s→s*跃迁，λmax < 170nm，范围在10-
200nm。
2.末端吸收带
饱和卤代烃、胺或杂原子的单键化合物的吸收带，为n→s*跃迁，其范围从远紫外区末端
到近紫外区，在200nm附近。
3.R带
共轭分子的含杂原子基团的吸收带，如C=O，N=O，NO2，N=N等。为n→p*跃迁，弱吸 收带， emax<100 ，随溶剂极性增加，R带会发生蓝移，附近如有强吸收带，R带有时会红 移。