-紫外-可見分光光度法

1、第3章紫外-可見分光光度法、內(nèi)容提要1、電子躍遷類型f*躍遷、 f*躍遷、n- *躍遷、n- *躍遷、電荷遷移躍遷、配位場躍遷。2、常用術(shù)語1）最大吸收波長：曲線上的峰 （吸收峰）所對應的波長，以 max表示。2）最小吸收波長：曲線上的谷 （吸收谷）所對應的波長，以 min表示。3）肩峰：在吸收峰旁邊存在一個曲折，對應的波長以sh表示。4）末端吸收：在200nm附近，吸收曲線呈現(xiàn)強吸收卻不成峰形的部分。5）生色團：分子中可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團。有機化合物的生色團主要是含有 f*或 nf * 躍遷的基團（ C= C V、 C = 0、 C= S、- N = N 、 N = O 等）

2、。6）助色團：含有非鍵電子的雜原子飽和基團（如一 OH、一 SH、一OR、一SR、一 NH2、 一 Cl、一 Br、一I等），它們本身不能吸收波長大于200nm的光，但當它們與生色團相連時，能使該生色團的吸收峰向長波長方向移動，并使吸收強度增強。7）紅移和藍移：化合物常因結(jié)構(gòu)的變化（發(fā)生共軻作用、引入助色團等）或溶劑的改變而導致吸收峰的最大吸收波長max發(fā)生移動。max向長波長方向移動稱為紅移；max向短波長方向移動稱為藍移。8）增色效應和減色效應：因化合物的結(jié)構(gòu)改變或其他原因而導致吸收強度增強的現(xiàn)象稱 為增色效應，有時也稱為濃色效應；反之，導致吸收強度減弱的現(xiàn)象稱為減色效應，有時也 稱為淡色

3、效應。9）吸收帶：不同類型的電子躍遷在紫外-可見光譜中呈現(xiàn)的不同特征的吸收峰。10）強帶和弱帶：摩爾吸收系數(shù)大于104的吸收帶為強帶；摩爾吸收系數(shù)小于102的吸收 帶為弱帶。3、吸收帶1） R帶：躍遷類型為n- *,波長范圍為250500nm,吸收強度 K102。溶劑極性增大 時藍移。R帶是雜原子的不飽和基團（ C=O、一NO、一 NO2、一 N=N等）的特征。2） K帶：躍遷類型為 f* （共軻），波長范圍為 210250nm,吸收強度 104。共軻 雙鍵延長時紅移，且吸收強度增大。溶劑極性增大時紅移。3） B帶：躍遷類型為苯環(huán)的骨架伸縮振動與苯環(huán)內(nèi)的f*躍遷，波長范圍為 230270nm,

4、吸收強度 產(chǎn)200。蒸氣狀態(tài)下可呈現(xiàn)精細結(jié)構(gòu)。B帶是芳香族（包括雜芳香族）化合物的特征吸收帶之一4） E帶：Ei帶的躍遷類型為苯環(huán)上孤立乙烯基的一 *躍遷，E2帶的躍遷類型為苯環(huán)上共軻二烯基的 一 *躍遷，Ei帶波長約為l80nm, E2帶波長為200nm以上，吸收強度 行104 （Ei 帶），子 103 （E2 帶）。5）影響吸收帶的因素影響吸收帶的囚素4、測量條件的選擇1）測量波長的選擇最大吸收原則吸收最大、干擾最小2）吸光度范圍的選擇為了減小吸光度或濃度測定結(jié)果的相對誤差，應控制吸光度在0.20.7范圍內(nèi)，最好為0.434。3）參比溶液的選擇包括溶劑空白、試劑空白、試樣空白等。5、顯色反

5、應本身無吸收或只有弱吸收的物質(zhì)，在一定條件下加入試劑，經(jīng)過適當?shù)幕瘜W反應定量轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锖笤傩袦y定。這種選用適當?shù)脑噭┡c不吸收紫外-可見光的被測物質(zhì)定量反應 生成對紫外-可見光有較大吸收的物質(zhì)的反應稱為顯色反應，反應中所加試劑稱為顯色劑。對顯色反應的要求包括：靈敏度較高、定量關(guān)系確定、選擇性好、顯色產(chǎn)物穩(wěn)定性好、顯色劑與顯色產(chǎn)物之間應有顯著的顏色差別（顯色產(chǎn)物與顯色劑的最大吸收波長的差別應在60nm以上）。6、顯色條件的選擇影響顯色反應的主要因素有顯色劑用量、溶液酸度、反應時間、溫度、溶劑等。通常采用單因素變化法確定各影響因素的最佳取值范圍。7、紫外-可見分光光度計1）主要部件光源單色-吸

6、收池-檢胃器馬指不系統(tǒng)光源：鴇燈或鹵鴇燈（可見光區(qū)）、氫燈或笊燈（紫外光區(qū)）。單色器：常用的色散元件有棱鏡和光柵。吸收池：玻璃吸收池只能用于可見光區(qū)；而石英吸收池既適用于紫外光區(qū)，也適用于可 見光區(qū)。檢測器：包括光電池、光電管、光電倍增管、光二極管陣列檢測器。2）類型外見光度 紫可分光計"""單光束分光光度計雙光束分光光度計雙波長分光光度計光二極管降列檢測的分光光堂計3）分光光度計的校正波長的校正、吸光度的校正、比色皿的校正（在測定波長處比較盛有空白溶液的各比色皿的百分透光率，要求相互間不應超過0.5%）。8、分析方法1）定性分析對比法：在相同條件下分別測得未知1

7、3t樣和標準樣品的紫外-可見吸收光譜，將兩者進行對照、比較，如果它們完全相同，則待測試樣與標準樣品可能是同一種化合物；反之，如果 存在明顯差別，則肯定不是同一種化合物。計算法：Woodward-Fieser規(guī)則可用于計算共軻體系和頭3不飽和醛酮類化合物的最大吸收波長；Scott規(guī)則可用于計算芳香族默基的衍生物在乙醇中的最大吸收波長。2）單組分的定量分析A羊吸收系數(shù)法:c樣f二或E1cm b對照法：c樣A# c對A雙波長分光光度法一一等吸收法:AA2A,A2AxExE1x cxb標準曲線法：配制一系列不同濃度c的對照品溶液，在相同條件下分別測定吸光度A,利用最小二乘法計算 A-c線性回歸方程，根

8、據(jù)回歸方程對被測物質(zhì)進行定量分析。3）多組分的定量分析解線性方程組法：Ax y Ax AyE xCE yC1111 x 1 J y4）結(jié)構(gòu)分析不飽和有機化合物分子的一 *和n- *躍遷的吸收譜帶處于紫外-可見光區(qū)，因此，紫外-可見吸收光譜可以提供這些化合物的共軻體系和某些生色團、助色團的特征信息， 從而用來推斷化合物的骨架結(jié)構(gòu)和官能團、判斷異構(gòu)體等。、重點和難點本章重點：電子躍遷類型、吸收帶、測量條件的選擇、定量分析方法。本章難點：影響吸收帶的因素、顯色條件的選擇、多組分定量分析方法。三、思考題與習題選解10 .某有色溶液在1cm比色皿中測得吸光度為0.5000將該溶液稀釋到原濃度的一半，并轉(zhuǎn)

9、移至3cm的比色皿中，試計算在相同波長下測得的吸光度和透光率。解AbiCiAb2 c2b2c2-2 0.500 0.750 1T 18%11 .測定電鍍廢水中的銘（W）,取500mL水樣，經(jīng)濃縮及預處理后，轉(zhuǎn)移至 100mL容量瓶中定容，移取20mL試液，調(diào)節(jié)酸度后，加入二苯碳酰二腫溶液顯色，并定容為25mL。在5.00cm比色皿中于 540nm波長處測得吸光度為 0.680。已知 4.2 104L/（mol cm） o求水樣中銘（V1）的質(zhì)量濃度。解Cr(VI)0.6804.2 104 5.00mol /L3.24 10 6mol/L3.24 106 51.9961 25 100.02050

10、0103mg/L0.042mg/L12.用硅鋁藍比色法測定鋼中硅的含量。根據(jù)下列數(shù)據(jù)繪制標準曲線mg/mL0.0500.1000.1500.2000.250A0.2120.4190.6300.8411.011測定試樣時，稱取鋼樣0.500g,溶解后轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用與標準溶液相同的測量條件測得吸光度為0.521。求試樣中硅的質(zhì)量分數(shù)。解以最小二乘法進行線性回歸，得A 4.0400.01661.11.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.r2 ' 0.04 ' 0.06 ' 0.080.10 ' 0.12 ' 0.14 

11、9; 0.16 ' 0.18 ' 0.200.22 ' 0.24 ' 0.26 - 0.28將A 0.521代入上式，得0.125mg/mLWSi13.用磺基水楊酸比色法測鐵，以0.125 50.0 ,于 100% 1.25%0.500 1031.000g 鐵俊磯(NH4Fe(SO4)2 12H2O)溶于 500mL 水制成鐵的標準溶液。取 6.0mL該標準溶?夜,于 50mL容量瓶中顯色，測得吸光度為0.480。吸取5.00mL待測試液，稀釋至 250mL,移取2.00mL至50mL容量瓶中，與標準溶液同樣顯色，測得吸光度為0.500。求試液中鐵的質(zhì)量濃度。解

12、由題意可知，鐵標準溶液的濃度為1.000Fe l / 3500 1055.845 , g/L 0.2316g/L482.22顯色液中鐵的濃度為Fe0.23166.0-g/L 0.02779g/L50.0因此,0.5000.4800.02779g/L 0.02895g/L試液中鐵的濃度為0.02895 502.00250至0 g/L 36.2g/L5.0014.稱取維生素 C試樣0.0500g,溶于100mL 0.02mol/L H2SO4溶液中，精密吸取此溶液2.00mL,定容至100mL,以1cm石英比色皿于 243nm波長下測得吸光度為 0.551。已知 維生素C的吸收系數(shù)E；* 560。

13、求維生素C的質(zhì)量分數(shù)。解VC1% hE1cm b0.551560 1g/100 mL一-49.84 10 g/100mL15.甲基紅的酸式體（HIn）和堿式體（In-）的最大吸收波長分別為 528nm和400nm,在不同實驗條件下以1cm比色皿測得吸光度如下表，求甲基紅的濃度Cxomol/LA528A4001.22X 10-50.1mol/L HCl1.7830.0771.09X 10-50.1mol/L NaHCO 30.000.753CxpH = 4.181.4010.1669.84 10 4Wvc1002000.0500100%98.4%HIn,528HIn,400In ,528In ,

14、4001.7831.22 100.0771.22 100.7531.09 105 L/(mol5 L /(molL/(molcm)cm)cm)51.46 10 L/(mol cm)6.31 103L/(mol cm)6.91 104L/(mol cm)解根據(jù)吸光度的加和性，得A400A528HIn ,528cHInHIn,400cHInm ,400cIn代入數(shù)據(jù)，得cHIncIn1.4011.46 105mol /LA400HIn,400cHIn9.60 10 6 mol/LIn ,400mol / L0.166 6.31 103 9.60 106.91 1041.53 10 6mol/Lcx

15、 cH1n cIn (9.60 10 6 1.53 10 6)mol/L 1.11 10 5mol/L16.某藥物濃度為1.0x10-3mol/L ,在270nm波長下測得吸光度為 0.400,在345nm波長下 測得吸光度為0.010。已知此藥物在人體內(nèi)的代謝產(chǎn)物濃度為1.0 x 10-4mol/L時，在270nm波長處無吸收，而在 345nm波長下吸光度為 0.460?，F(xiàn)取尿樣10mL,稀釋至100mL, 同樣條件下，在270nm波長下測得吸光度為 0.325,在345nm波長下測得吸光度為 0.720。 以上吸光度均以1cm比色皿測定。試計算 100mL尿樣稀釋液中代謝產(chǎn)物的濃度。d,2

16、70d,3450.4001.0 100.0101.0 103 L/(mol3 L/(molm,270m,3450.460- L/(mol1.0 10 4根據(jù)吸光度的加和性，得代入數(shù)據(jù)，得cd17.18.cm)cm)cm)24.0 10 L/(mol cm)10L /(mol cm)4.6A345103L/(mol cm)d,270cl0d,345cdm,345cm0.32542 mol/L 8.125 10 4mol/L4.0 1020.720 8.125 10 4 1046m ；mol / L 1.5 10 mol / L4.6 103以示差分光光度法測定高鎰酸鉀溶液的濃度，用含鎰10.0m

17、g/mL的標準溶液作為參比溶液，該溶液對水的透光率為 溶液中KMnO4的濃度。20.0% 0測得未知濃度高鎰酸鉀溶液的透光率為40%。求該Asb s畋20 0.069910.0lg0.400.0699(5.692-硝基-4-氯酚是一種有機弱酸，準確稱取 同介質(zhì)中，配制成3份試液，在25c時于mg/mL 5.69mg/mL10.0)mg/mL 15.7mg/mL3份相同量的該物質(zhì)，置于相同體積的3種不427nm波長處分別測量其吸光度。在0.01mol/LHCl溶液中，該酸不解離，吸光度為0.062；在0.01mol/L NaOH溶液中，該酸完全解離，吸光度為0.855；在pH 6.22的緩沖溶液中吸光度為0.356。試計算該酸在 25c時的離解常數(shù)。10 7Aha A0.062 0.3566.22K a H I 103.55A Aa0.356 0.855A19.配合物ML 2的最大吸收波長在 480nm處。當配位劑5倍以上過量時，吸光度只與金屬 離子的總濃度有關(guān)，并遵守Lambert-Beer定律，金屬離子和配位劑在 480nm波長處無吸 收。今有一含 M2+ 0.000230mol/L和L- 0.00860mol/L的溶液，在480nm波長處用1cm比 色皿測得吸光度為 0.690。另有一含 M2+ 0.000230mol/L和L- 0.000500mol/L的溶液，