紫外-可見分光光度法教案

1、 第五章紫外一可見分光光度法紫外一可見吸收光譜的產(chǎn)生（分子的能級及光譜、有機物及無機物電子能級躍遷的類型和特點）吸收定律及其發(fā)射偏差的原因.儀器類型、各部件的結(jié)構(gòu)、性能以及儀器的校正.分析條件的選擇5.應(yīng)用（定性及結(jié)構(gòu)分析、定量分析的各種方法、物理化學(xué)常數(shù)的測定及其它方面的應(yīng)用二.重點與難點比較有機化合物和無機化合物各種電子躍遷類型所產(chǎn)生吸收帶的特點及應(yīng)用價值.進行化合物的定性分析、結(jié)構(gòu)判斷.定量分析的新技術(shù)（雙波長法、導(dǎo)數(shù)光譜法、動力學(xué)分析法）4.物理化學(xué)常數(shù)的測定三.教學(xué)要求1.較為系統(tǒng)、深入地掌握各種電子躍遷所產(chǎn)生的吸收帶及其特征、應(yīng)用熟練掌握吸收定律的應(yīng)用及測量條件的選擇較為熟練儀器的

2、類型、各組件的工作原理運用各種類型光譜及入町的經(jīng)驗規(guī)則，判斷不同的化合物.掌握定量分析及測定物理化學(xué)常數(shù)的常見基本方法.一般掌握某些新的分析技術(shù)四.學(xué)時安排5學(xué)時研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的分子吸收光譜的分析方法稱為紫外-可見分光光度法。紫外可見分光光度法是利用某些物質(zhì)的分子吸收200800nm光譜區(qū)的輻射來進行分析測定的方法。這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價電子和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷，廣泛用于無機和有機物質(zhì)的定性和定量測定。第一節(jié)紫外可見吸收光譜一、分子吸收光譜的產(chǎn)生在分子中，除了電子相對于原子核的運動外，還有核間相對位移引起的振動和轉(zhuǎn)動。這三種運動能量都是量子化的，并對應(yīng)有一定能級。在

3、每一電子能級上有許多間距較小的振動能級，在每一振動能級上又有許多更小的轉(zhuǎn)動能級。若用E、E、E分別表示電子能級、振動能電子振動轉(zhuǎn)動級轉(zhuǎn)動能級差，即有EEE。處在同一電子電子振動轉(zhuǎn)動能級的分子，可能因其振動能量不同，而處在不同的振動能級上。當(dāng)分子處在同一電子能級和同一振動能級時，它的能量還會因轉(zhuǎn)動能量不同，而處在不同的轉(zhuǎn)動能級上。所以分子的總能量可以認(rèn)為是這三種能量的總和：E=E+E+E分子電子振動轉(zhuǎn)動當(dāng)用頻率為v的電磁波照射分子，而該分子的較高能級與較低能級之差厶E恰好等于該電磁波的能量hv時，即有E=hv（h為普朗克常數(shù)）此時，在微觀上出現(xiàn)分子由較低的能級躍遷到較高的能級；在宏觀上則透射光的

4、強度變小。若用一連續(xù)輻射的電磁波照射分子，將照射前后光強度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并記錄下來，然后以波長為橫坐標(biāo)，以電信號（吸光度A）為縱坐標(biāo)，就可以得到一張光強度變化對波長的關(guān)系曲線圖分子吸收光譜圖。二、分子吸收光譜類型根據(jù)吸收電磁波的范圍不同，可將分子吸收光譜分為遠紅外光譜、紅外光譜及紫外、可見光譜三類。分子的轉(zhuǎn)動能級差一般在0.0050.05eV。產(chǎn)生此能級的躍遷，需吸收波長約為25025pm的遠紅外光，因此，形成的光譜稱為轉(zhuǎn)動光譜或遠紅外光譜。分子的振動能級差一般在0.051eV，需吸收波長約為251.25pm的紅外光才能產(chǎn)生躍遷。在分子振動時同時有分子的轉(zhuǎn)動運動。這樣，分子振動產(chǎn)生的吸收

5、光譜中，包括轉(zhuǎn)動光譜，故常稱為振-轉(zhuǎn)光譜。由于它吸收的能量處于紅外光區(qū)，故又稱紅外光譜。電子的躍遷能差約為120eV，比分子振動能級差要大幾十倍，所吸收光的波長約為12.50.06pm，主要在真空紫外到可見光區(qū)，對應(yīng)形成的光譜，稱為電子光譜或紫外、可見吸收光譜。通常，分子是處在基態(tài)振動能級上。當(dāng)用紫外、可見光照射分子時，電子可以從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)的任一振動（或不同的轉(zhuǎn)動能級上。因此，電子能級躍遷產(chǎn)生的吸收光譜，包括了大量譜線，并由于這些譜線的重疊而成為連續(xù)的吸收帶，這就是為什么分子的紫外、可見光譜不是線狀光譜，而是帶狀光譜的原因。又因為絕大多數(shù)的分子光譜分析，都是用液體樣品，加之儀器的分辨率有

6、限因而使記錄所得電子光譜的譜帶變寬。由于氧、氮、二氧化碳、水等在真空紫外區(qū)（60200nm）均有吸收，因此在測定這一范圍的光譜時，必須將光學(xué)系統(tǒng)抽成真空，然后充以一些惰性氣體，如氦、氖、氬等。鑒于真空紫外吸收光譜的研究需要昂貴的真空紫外分光光度計，故在實際應(yīng)用中受到一定的限制。我們通常所說的紫外可見分光光度法，實際上是指近紫外、可見分光光度法。第二節(jié)化合物紫外可見光譜的產(chǎn)生在紫外和可見光譜區(qū)范圍內(nèi)，有機化合物的吸收帶主要由T*、，,*、nT*、nT,*及電荷遷移躍遷產(chǎn)生。無機化合物的吸收帶主要由電荷遷移和配位場躍遷（即dd躍遷和ff躍遷）產(chǎn)生.由于電子躍遷的類型不同，實現(xiàn)躍遷需要的能量不同，因

7、此吸收光的波長范圍也不相同。其中T*躍遷所需能量最大，nT,*及配位場躍遷所需能量最小，因此，它們的吸收帶分別落在遠紫外和可見光區(qū)。從圖中可知，兀T,*（電荷遷移）躍遷產(chǎn)生的譜帶強度最大，T*、nT,*、nT*躍遷產(chǎn)生的譜帶強度次之，（配位躍遷的譜帶強度最?。?。一、有機化合物的紫外一可見吸收光譜（一）、躍遷類型反鍵J軌道反犍十軌道口非鍵軌道成犍鬭反鍵J軌道反犍十軌道口非鍵軌道成犍鬭I道成犍軌道基態(tài)有機化合物的價電子包括成鍵電子、成鍵兀電子和非鍵電子（以n表示）。分子的空軌道包括反鍵*軌道和反鍵,*軌道，因此，可能的躍遷為T*、兀T,*、nT*nT,*等。1，T*躍遷它需要的能量較高，一般發(fā)生在

8、真空紫外光區(qū)。飽和烴中的一cc鍵屬于這類躍遷，例如乙烷的最大吸收波長九為135nm。111a.X2，nT*躍遷實現(xiàn)這類躍遷所需要的能量較高，其吸收光譜落于遠紫外光區(qū)和近紫外光區(qū)，如CH3OH和CH3NH2的nT*躍遷光譜分別為183nm和213nm。3,兀T*躍遷它需要的能量低于,T,*躍遷，吸收峰一般處于近紫外光區(qū)，在200nm左右，其特征是摩爾吸光系數(shù)大，一般14，為強吸收帶。如乙烯（蒸氣）的最大吸收波長Xmax為162nm。4，nT*躍遷這類躍遷發(fā)生在近紫外光區(qū)。它是簡單的生色團如羰基、硝基等中的孤對電子向反鍵軌道躍遷。其特點是譜帶強度弱，摩爾吸光系數(shù)小，通常小于100，屬于禁阻躍遷。5

9、，電荷遷移躍遷所謂電荷遷移躍遷是指用電磁輻射照射化合物時，電子從給予體向與接受體相聯(lián)系的軌道上躍遷。因此，電荷遷移躍遷實質(zhì)是一個內(nèi)氧化還原的過程，而相應(yīng)的吸收光譜稱為電荷遷移吸收光譜。例如某些取代芳烴可產(chǎn)生這種分子內(nèi)電荷遷移躍遷吸收帶。電荷遷移吸收帶的譜帶較寬，吸收強度較大，最大波長處的摩爾吸光系數(shù)max可大于104。mdx（二）、常用術(shù)語1，生色團從廣義來說，所謂生色團，是指分子中可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團。但是，人們通常將能吸收紫外、可見光的原子團或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)定義為生色團。2，助色團助色團是指帶有非鍵電子對的基團，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等，它們本身

10、不能吸收大于200nm的光，但是當(dāng)它們與生色團相連時，會使生色團的吸收峰向長波方向移動，并且增加其吸光度。3，紅移與藍移（紫移）某些有機化合物經(jīng)取代反應(yīng)引入含有未共享電子對的基團（-OH、-OR、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-SR、-NR2）之后，吸收峰的波長將向長波方向移動，這種效應(yīng)稱為紅移效應(yīng)。這種會使某化合物的最大吸收波長向長波方向移動的基團稱為向紅基團。在某些生色團如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波長會向短波方向移動，這種效應(yīng)稱為藍移（紫移）效應(yīng)。這些會使某化合物的最大吸收波長向短波方向移動的基團（如-CH2、-CH2CH3、-OCOCH3）稱為向藍（紫）基團。（三

11、）有機化合物紫外-可見吸收光譜1，飽和烴及其取代衍生物飽和烴類分子中只含有鍵，因此只能產(chǎn)生T*躍遷，即電子從成鍵軌道（）躍遷到反鍵軌道（*）。飽和烴的最大吸收峰一般小于150nm,已超出紫外、可見分光光度計的測量范圍。飽和烴的取代衍生物如鹵代烴，其鹵素原子上存在n電子，可產(chǎn)生nT*的躍遷。nT*的能量低于T*。例如，CH3Cl、CH3Br和CH31的nT*躍遷分別出現(xiàn)在173、204和258nm處。這些數(shù)據(jù)不僅說明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相應(yīng)的吸收波長發(fā)生了紅移，顯示了助色團的助色作用。直接用烷烴和鹵代烴的紫外吸收光譜分析這些化合物的實用價值不大。但是它們是測定紫外和（或）可見吸收光譜的良

12、好溶劑。2，不飽和烴及共軛烯烴在不飽和烴類分子中，除含有鍵外，還含有,鍵，它們可以產(chǎn)生T*和,T,*兩種躍遷。兀T,*躍遷的能量小于T*躍遷。例如，在乙烯分子中，兀T,*躍遷最大吸收波長為180nm在不飽和烴類分子中，當(dāng)有兩個以上的雙鍵共軛時，隨著共軛系統(tǒng)的延長，T,*躍遷的吸收帶將明顯向長波方向移動，吸收強度也隨之增強。在共軛體系中，兀T,*躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為K帶。3，羰基化合物羰基化合物含有c=o基團。c=o基團主要可產(chǎn)生,T,*、nG*、n,*三個吸收帶，n,*吸收帶又稱R帶，落于近紫外或紫外光區(qū)。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮這類物質(zhì)與羧酸及羧酸的衍

13、生物在結(jié)構(gòu)上的差異，因此它們n,*吸收帶的光區(qū)稍有不同。羧酸及羧酸的衍生物雖然也有n,*吸收帶，但是，羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接連結(jié)含有未共用電子對的助色團，如-OH、-Cl、-OR等，由于這些助色團上的n電子與羰基雙鍵的，電子產(chǎn)生n,共軛，導(dǎo)致,*軌道的能級有所提高，但這種共軛作用并不能改變n軌道的能級，因此實現(xiàn)n,*躍遷所需的能量變大，使n,*吸收帶藍移至210nm左右。4，苯及其衍生物苯有三個吸收帶，它們都是由,*躍遷引起的。E帶出現(xiàn)在180nm(smax=60,000)；E2帶出現(xiàn)在204nm(sMax=8,000);B帶出現(xiàn)在255nm(sMAX=200)。在氣態(tài)或非極性

14、溶劑中，苯及其許多同系物的B譜帶有許多的精細結(jié)構(gòu)，這是由于振動躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加而引起的。在極性溶劑中，這些精細結(jié)構(gòu)消失。當(dāng)苯環(huán)上有取代基時，苯的三個特征譜帶都會發(fā)生顯著的變化，其中影響較大的是E2帶和B譜帶。5，稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物稠環(huán)芳烴，如奈、蒽、芘等，均顯示苯的三個吸收帶，但是與苯本身相比較，這三個吸收帶均發(fā)生紅移，且強度增加。隨著苯環(huán)數(shù)目的增多，吸收波長紅移越多，吸收強度也相應(yīng)增加。當(dāng)芳環(huán)上的-CH基團被氮原子取代后，則相應(yīng)的氮雜環(huán)化合物(如吡啶、喹啉)的吸收光譜，與相應(yīng)的碳化合物極為相似，即吡啶與苯相似，喹啉與奈相似。此外，由于引入含有n電子的N原子的，這類雜環(huán)化合物還

15、可能產(chǎn)生n,*吸收帶。二、無機化合物的紫外-可見吸收光譜產(chǎn)生無機化合物紫外、可見吸收光譜的電子躍遷形式，一般分為兩大類：電荷遷移躍遷和配位場躍遷。（一）電荷遷移躍遷無機配合物有電荷遷移躍遷產(chǎn)生的電荷遷移吸收光譜。在配合物的中心離子和配位體中，當(dāng)一個電子由配體的軌道躍遷到與中心離子相關(guān)的軌道上時，可產(chǎn)生電荷遷移吸收光譜。不少過度金屬離子與含生色團的試劑反應(yīng)所生成的配合物以及許多水合無機離子，均可產(chǎn)生電荷遷移躍遷。此外，一些具有dio電子結(jié)構(gòu)的過度元素形成的鹵化物及硫化物，如AgBr、HgS等，也是由于這類躍遷而產(chǎn)生顏色。電荷遷移吸收光譜出現(xiàn)的波長位置，取決于電子給予體和電子接受體相應(yīng)電子軌道的能

16、量差。（二）配位場躍遷配位場躍遷包括d-d躍遷和f-f躍遷。元素周期表中第四、五周期的過度金屬元素分別含有3d和4d軌道，鑭系和錒系元素分別含有4f和5f軌道。在配體的存在下，過度元素五個能量相等的d軌道和鑭系元素七個能量相等的f軌道分別分裂成幾組能量不等的d軌道和f軌道。當(dāng)它們的離子吸收光能后，低能態(tài)的d電子或f電子可以分別躍遷至高能態(tài)的d或f軌道，這兩類躍遷分別稱為d-d躍遷和f-f躍遷。由于這兩類躍遷必須在配體的配位場作用下才可能發(fā)生，因此又稱為配位場躍遷。三、溶劑對紫外、可見吸收光譜的影響溶劑對紫外可見光譜的影響較為復(fù)雜。改變?nèi)軇┑臉O性，會引起吸收帶形狀的變化。例如，當(dāng)溶劑的極性由非極

17、性改變到極性時，精細結(jié)構(gòu)消失，吸收帶變向平滑。改變?nèi)軇┑臉O性，還會使吸收帶的最大吸收波長發(fā)生變化。下表為溶劑對亞異丙酮紫外吸收光譜的影響。正己烷CHCl3CH3OHH2O兀T*,/nmmax230238237243nT*,/nmmax329315309305由上表可以看出，當(dāng)溶劑的極性增大時，由nT*躍遷產(chǎn)生的吸收帶發(fā)生藍移，而由T*躍遷產(chǎn)生的吸收帶發(fā)生紅移。因此，在測定紫外、可見吸收光譜時，應(yīng)注明在何種溶劑中測定。由于溶劑對電子光譜圖影響很大，因此，在吸收光譜圖上或數(shù)據(jù)表中必須注明所用的溶劑。與已知化合物紫外光譜作對照時也應(yīng)注明所用的溶劑是否相同。在進行紫外光譜法分析時，必須正確選擇溶劑。選

18、擇溶劑時注意下列幾點：（1）溶劑應(yīng)能很好地溶解被測試樣，溶劑對溶質(zhì)應(yīng)該是惰性的。即所成溶液應(yīng)具有良好的化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性。（2）在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性較小的溶劑。（3）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無明顯吸收。第三節(jié)紫外-可見分光光度計一、組成部件紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)是由五個部分組成：即光源單色器、吸收池、檢測器和信號指示系統(tǒng)。（一）光源對光源的基本要求是應(yīng)在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)能夠發(fā)射連續(xù)輻射，有足夠的輻射強度和良好的穩(wěn)定性，而且輻射能量隨波長的變化應(yīng)盡可能小。分光光度計中常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源兩類。熱輻射光源用于可見光區(qū)，如鎢絲燈和鹵鎢燈；氣體放電光源用于

19、紫外光區(qū)，如氫燈和氘燈。鎢燈和碘鎢燈可使用的范圍在3402500nm。這類光源的輻射能量與施加的外加電壓有關(guān)，在可見光區(qū)，輻射的能量與工作電壓4次方成正比。光電流與燈絲電壓的n次方（nl）成正比。因此必須嚴(yán)格控制燈絲電壓，儀器必須配有穩(wěn)壓裝置。在近紫外區(qū)測定時常用氫燈和氘燈。它們可在160375nm范圍內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)光源。氘燈的燈管內(nèi)充有氫的同位素氘，它是紫外光區(qū)應(yīng)用最廣泛的一種光源，其光譜分布與氫燈類似，但光強度比相同功率的氫燈要大35倍。（二）單色器單色器是能從光源輻射的復(fù)合光中分出單色光的光學(xué)裝置，其主要功能：產(chǎn)生光譜純度高的波長且波長在紫外可見區(qū)域內(nèi)任意可調(diào)。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（

20、透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。單色器的性能直接影響入射光的單色性，從而也影響到測定的靈敏度度、選擇性及校準(zhǔn)曲線的線性關(guān)系等。能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的色散原理是依據(jù)不同的波長光通過棱鏡時有不同的折射率而將不同波長的光分開。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱鏡只能用于3503200nm的波長范圍，即只能用于可見光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長范圍較寬，可從1854000nm，即可用于紫外、可見和近紅外三個光域。光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域

21、，而且在整個波長區(qū)具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力。它具有色散波長范圍寬、分辨本領(lǐng)高、成本低、便于保存和易于制備等優(yōu)點。缺點是各級光譜會重疊而產(chǎn)生干擾。入射、出射狹縫，透鏡及準(zhǔn)光鏡等光學(xué)元件中狹縫在決定單色器性能上起重要作用。狹縫的大小直接影響單色光純度，但過小的狹縫又會減弱光強。（三）吸收池吸收池用于盛放分析試樣，一般有石英和玻璃材料兩種。石英池適用于可見光區(qū)及紫外光區(qū)，玻璃吸收池只能用于可見光區(qū)。為減少光的損失，吸收池的光學(xué)面必須完全垂直于光束方向。在高精度的分析測定中（紫外區(qū)尤其重要），吸收池要挑選配對。因為吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程長度的精度等對分析結(jié)果都有影響。（四）

22、檢測器檢測器的功能是檢測信號、測量單色光透過溶液后光強度變化的一種裝置。常用的檢測器有光電池、光電管和光電倍增管等。硒光電池對光的敏感范圍為300800nm,其中又以500600nm最為靈敏。這種光電池的特點是能產(chǎn)生可直接推動微安表或檢流計的光電流,但由于容易出現(xiàn)疲勞效應(yīng)而只能用于低檔的分光光度計中。光電管在紫外-可見分光光度計上應(yīng)用較為廣泛。光電倍增管是檢測微弱光最常用的光電元件,它的靈敏度比一般的光電管要高200倍,因此可使用較窄的單色器狹縫,從而對光譜的精細結(jié)構(gòu)有較好的分辨能力。（五）信號指示系統(tǒng)它的作用是放大信號并以適當(dāng)方式指示或記錄下來。常用的信號指示裝置有直讀檢流計、電位調(diào)節(jié)指零裝

23、置以及數(shù)字顯示或自動記錄裝置等。很多型號的分光光度計裝配有微處理機,一方面可對分光光度計進行操作控制,另一方面可進行數(shù)據(jù)處理。二、紫外-可見分光光度計的類型紫外-可見分光光度計的類型很多，但可歸納為三種類型，即單光束分光光度計、雙光束分光光度計和雙波長分光光度計。1，單光束分光光度計經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過參比溶液和樣品溶液，以進行吸光度的測定。這種簡易型分光光度計結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，維修容易，適用于常規(guī)分析。2，雙光束分光光度計經(jīng)單色器分光后經(jīng)反射鏡分解為強度相等的兩束光，一束通過參比池，一束通過樣品池。光度計能自動比較兩束光的強度，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸

24、光度并作為波長的函數(shù)記錄下來。雙光束分光光度計一般都能自動記錄吸收光譜曲線。由于兩束光同時分別通過參比池和樣品池，還能自動消除光源強度變化所引起的誤差。3，雙波長分光光度計由同一光源發(fā)出的光被分成兩束，分別經(jīng)過兩個單色器，得到兩束不同波長（1和2）的單色光；利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，然后經(jīng)過光電倍增管和電子控制系統(tǒng)，最后由顯示器顯示出兩個波長處的吸光度差值A(chǔ)（A=AA2）。對于多組分混合物、混濁試樣（如生物組織液）分析，以及存在背景干擾或共存組分吸收干擾的情況下，利用雙波長分光光度法，往往能提高方法的靈敏度和選擇性。利用雙波長分光光度計，能獲得導(dǎo)數(shù)光譜。通過光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換

25、，使雙波長分光光度計能很方便地轉(zhuǎn)化為單波長工作方式。如果能在1和2處分別記錄吸光度隨時間變化的曲線，還能進行化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究。三、分光光度計的校正通常在實驗室工作中，驗收新儀器或?qū)嶒炇沂褂眠^一段時間后都要進行波長校正和吸光度校正。建議采用下述的較為簡便和實用的方法來進行校正：錯銣玻璃或欽玻璃都有若干特征的吸收峰，可用來校正分光光度計的波長標(biāo)尺，前者用于可見光區(qū)，后者則對紫外和可見光區(qū)都適用。也可用K2CrO4標(biāo)準(zhǔn)溶液來校正吸光度標(biāo)度。定性分析紫外一可見分光光度法是一種廣泛應(yīng)用的定量分析方法，也是對物質(zhì)進行定性分析和結(jié)構(gòu)分析的一種手段，同時還可以測定某些化合物的物理化學(xué)參數(shù)，例如摩爾質(zhì)量、配合

26、物的配合比和穩(wěn)定常數(shù)、以及酸、堿的離解常數(shù)等。紫外一可見分光光度法在無機元素的定性分析應(yīng)用方面是比較少的，無機元素的定性分析主要用原子發(fā)射光譜法或化學(xué)分析法。在有機化合物的定性分析鑒定及結(jié)構(gòu)分析方面，由于紫外一可見光譜較為簡單，光譜信息少，特征性不強，而且不少簡單官能團在近紫外及可見光區(qū)沒有吸收或吸收很弱，因此，這種方法的應(yīng)用有較大的局限性。但是它適用于不飽和有機化合物，尤其是共軛體系的鑒定，以此推斷未知物的骨架結(jié)構(gòu)。此外，它可配合紅外光譜法、核磁共振波譜法和質(zhì)譜法等常用的結(jié)構(gòu)分析法進行定量鑒定和結(jié)構(gòu)分析，是不失為一種有用的輔助方法。一般定性分析方法有如下兩種：比較吸收光譜曲線法吸收光譜的形狀

27、、吸收峰的數(shù)目和位置及相應(yīng)的摩爾吸光系數(shù)，是定性分析的光譜依據(jù)，而最大吸收波長九遜及相應(yīng)的是定性分析的最主要參數(shù)。比較法有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比較法和標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較法兩種。利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比較，在相同的測量條件下，測定和比較未知物與已知標(biāo)準(zhǔn)物的吸收光譜曲線，如果兩者的光譜完全一致，則可以初步認(rèn)為它們是同一化合物。為了能使分析更準(zhǔn)確可靠，要注意如下幾點：一、是盡量保持光譜的精細結(jié)構(gòu)。為此，應(yīng)采用與吸收物質(zhì)作用力小的非極性溶劑，且采用窄的光譜通帶；二、是吸收光譜采用眩山對作圖。這樣如果未知物與標(biāo)準(zhǔn)物的濃度不同，則曲線只是沿軸平移，而不是象曲線那樣以的比例移動，更便于比較分析。三、是往往還需要用其它方法進行證實，如紅

28、外光譜等。利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖或光譜數(shù)據(jù)比較。常用的標(biāo)準(zhǔn)譜圖有以下表中的四種：1SadtlerStandardSpectra（Ultraviolet）,Heyden,London,1978.薩特勒標(biāo)準(zhǔn)圖譜共收集了46000種化合物的紫外光譜。R.A.FriedelandM.Orchin,“UltravioletandVisibleAbsorptionSpectraofAromaticCompounds”,Wiley,NewYork,1951.本書收集了597種芳香化合物的紫外光譜。KenzoHirayama:“HandbookofUltravioletandVisibleAbsorptionSpect

29、raaofOrganicCompounds.”,NewYork,Plenum,1967。“OrganicElectronicSpectralData”。計算不飽和有機化合物最大吸收波長的經(jīng)驗規(guī)則有伍德沃德（Woodward）規(guī)則和斯科特（Scott）規(guī)則。當(dāng)采用其它物理或化學(xué)方法推測未知化合物有幾種可能結(jié)構(gòu)后，可用經(jīng)驗規(guī)則計算它們最大吸收波長，然后再與實測值進行比較，以確認(rèn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。伍德沃德規(guī)則它是計算共軛二烯、多烯烴及共軛烯酮類化合物nn*躍遷最大吸收波長的經(jīng)驗規(guī)則，如表13.7和表13.9所示。計算時，先從未知物的母體對照表得到一個最大吸收的基數(shù)，然后對連接在母體中n電子體系（即共軛體系

30、）上的各種取代基以及其他結(jié)構(gòu)因素按上所列的數(shù)值加以修正，得到該化合物的最大吸收波長心。結(jié)構(gòu)分析紫外一可見分光光度法可以進行化合物某些基因的判別、共軛體系及構(gòu)型、構(gòu)象的判斷。某些特征集團的判別有機物的不少基團（生色團），如羰基、苯環(huán)、硝基、共軛體系等，都有其特征的紫外或可見吸收帶，紫外一可見分光光度法在判別這些基團時，有時是十分有用的。如在270300nm處有弱的吸收帶，且隨溶劑極性增大而發(fā)生藍移，就是羰基nn*躍遷所產(chǎn)生R吸收帶的有力證據(jù)。在184nm附近有強吸收帶（E1帶），在204nm附近有中強吸收帶（E2帶），在260nm附近有弱吸收帶且有精細結(jié)構(gòu)（B帶），是苯環(huán)的特征吸收，等等?？梢詮?/p>

31、有關(guān)資料中查找某些基團的特征吸收帶。共軛體系的判斷共軛體系會產(chǎn)生很強的K吸收帶，通過繪制吸收光譜，可以判斷化合物是否存在共軛體系或共軛的程度。如果一化合物在210nm以上無強吸收帶，可以認(rèn)為該化合物不存在共軛體系；若在215250nm區(qū)域有強吸收帶，則該化合物可能有兩至三個雙鍵的共軛體系，女口13丁二烯，九曲為217nm,為21,000；若260350nm區(qū)域有很強的吸收帶，則可能有三至五個雙鍵的共軛體系，如癸五烯有五個共軛雙鍵，為335nm，為118,000。異構(gòu)體的判斷包括順反異構(gòu)及互變異構(gòu)兩種情況的判斷。順反異構(gòu)體的判斷生色團和助色團處在同一平面上時，才產(chǎn)生最大的共軛效應(yīng)。由于反式異構(gòu)體

32、的空間位阻效應(yīng)小，分子的平面性能較好，共軛效應(yīng)強。因此，及都大于順式異構(gòu)體。例如，肉桂酸的順、反式的吸收如下：=280nm=13500=295nm=27000同一化學(xué)式的多環(huán)二烯，可能有兩種異構(gòu)體：一種是順式異構(gòu)體；另一種是異環(huán)二烯，是反式異構(gòu)體。一般來說，異環(huán)二烯的吸收帶強度總是比同環(huán)二烯來的大?；プ儺悩?gòu)體的判斷某些有機化合物在溶液中可能有兩種以上的互變異構(gòu)體處于動態(tài)平衡中，這種異構(gòu)體的互變過程常伴隨有雙鍵的移動及共軛體系的變化，因此也產(chǎn)生吸收光譜的變化。最常見的是某些含氧化合物的酮式與烯醇式異構(gòu)體之間的互變。例如乙酰乙酸乙酯就是和烯醇式兩種互變異構(gòu)體：它們的吸收特性不同：酮式異構(gòu)體在近紫外

33、光區(qū)的j為272nm（為16）,是nn*躍遷所產(chǎn)生R吸收帶。烯醇式異構(gòu)體的為243nm（為16000）,是nn*躍遷出共軛體系的K吸收帶。兩種異構(gòu)體的互變平衡與溶劑有密切關(guān)系。在象水這樣的極性溶劑中，由于可能與H2O形成氫鍵而降低能量以達到穩(wěn)定狀態(tài)，所以酮式異構(gòu)體占優(yōu)勢：而象乙烷這樣的非極性溶劑中，由于形成分子內(nèi)的氫鍵，且形成共軛體系，使能量降低以達到穩(wěn)定狀態(tài)，所以烯醇式異構(gòu)體比率上升：此外，紫外一可見分光光度法還可以判斷某些化合物的構(gòu)象（如取代基是平伏鍵還是直平鍵）及旋光異構(gòu)體等。定量分析紫外一可見分光光度法定量分析的方法常見到的有如下幾種：1.單組分的定量分析如果在一個試樣中只要測定一種組

34、分，且在選定的測量波長下，試樣中其它組分對該組分不干擾，這種單組分的定量分析較簡單。一般有標(biāo)準(zhǔn)對照法和標(biāo)準(zhǔn)曲線法兩種。標(biāo)準(zhǔn)對照法在相同條件下，平行測定試樣溶液和某一濃度Cs（應(yīng)與試液濃度接近）的標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度Ax和As則由Cs可計算試樣溶液中被測物質(zhì)的濃度CxCAAs=KCsJ時令標(biāo)準(zhǔn)對照法因知使用單個標(biāo)準(zhǔn)，引起誤差的偶然因素較多，故往往較不可靠。標(biāo)準(zhǔn)曲線法這是實際分析工作中最常用的一種方法。配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以不含被測組分的空白溶液作參比，測定標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的吸光度，繪制吸光度一濃度曲線，稱為校正曲線（也叫標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作曲線）。在相同條件下測定試樣溶液的吸光度，從校正曲線上找出與

35、之對應(yīng)的未知組分的濃度。此外，有時還可以采用標(biāo)準(zhǔn)加入法。2.多組分的定量分析根據(jù)吸光度具有加和性的特點，在同一試樣中可以同時測定兩個或兩個以上組分。假設(shè)要測定試樣中的兩個組分A、B，如果分別繪制A、B兩純物資的吸收光譜，繪出三種情況，如圖13.20所示。（a）情況表明兩組分互不干擾，可以用測定單組分的方法分別在九、九2測定A、B兩組分；(b)情況表明A組分對B組分的測定有干擾，而B組分對A組分的測定無干擾，則可以在九1處單獨測量A組分，求得A組分的濃度CA。然后在九2處測量溶液的吸光度也及A、B純物質(zhì)的和值，根據(jù)吸光度的加和性，即得則可以求出CB；(C)情況表明兩組分彼此互相干擾，此時，在九、

36、九2處分別測定溶液的吸光度及，而且同時測定A、B純物質(zhì)的、及、。然后列出聯(lián)立方程解得CA、CB。顯然，如果有n個組分的光譜互相干擾，就必須在n個波長處分別測定吸光度的加和值，然后解n元一次方程以求出各組分的濃度。應(yīng)該指出，這將是繁瑣的數(shù)學(xué)處理，且n越多，結(jié)果的準(zhǔn)確性越差。用計算機處理測定結(jié)果將使運算大為方便。雙波長分光光度法當(dāng)試樣中兩組分的吸收光譜較為嚴(yán)重時，用解聯(lián)立方程的方法測定兩組分的含量可能誤差較大，這時可以用雙波長分光光度法測定。它可以進行一組分在其它組分干擾下，測定該組分的含量，也可以同時測定兩組分的含量。雙波長分光光度法定量測定兩混合物組分的主要方法有等吸收波長法和系數(shù)倍率法兩種。

37、等吸收波長法試樣中含有A、B兩組分，若要測定B組分，A組分有干擾，采用雙波長法進行B組分測量時方法如下：為了要能消除A組分的吸收干擾，一般首先選擇待測組分B的最大吸收波長九2為測量波長，然后用作圖法選擇參比波長兒，作法如圖所示。在九2處作一波長軸的垂直線，交于組分B吸收曲線的另某一點，再從這點作一條平行于波長軸的直線，交于組分B吸收曲線的另一點，該點所對應(yīng)的波成為參比波長九1?？梢娊M分A在九2和九1處是等吸收點，由吸光度的加和性可見，混合試樣在九2和九1處的吸光度可表示為雙波長分光光度計的輸出信號為AA，可見儀器的輸出訊號AA與干擾組分A無關(guān)，它只正比于待測組分B的濃度，即消除了B的干擾。系數(shù)

38、倍率法當(dāng)干擾組分A的吸收光譜曲線不呈峰狀，僅是陡坡狀時，不存在兩個波長處的等吸收點時，如圖所示。在這種情況下，可采用系數(shù)倍率法測定B組分，并采用雙波長分光光度計來完成。選擇兩個波長九1、九2，分別測量A、B混合液的吸光度、，利用雙波長分光光度計中差分函數(shù)放大器，把、分別放大k1、k2倍，獲得、兩波長處測得的差示信號S:調(diào)節(jié)放大器，選取和，使之滿足得到系數(shù)倍率K為差示信號S與待測組分B的濃度CB成正比，與干擾組分A無關(guān)，即消除了A的干擾。導(dǎo)數(shù)分光光度計法采用不同的實驗方法可以獲得各種導(dǎo)數(shù)光譜曲線。不同的實驗方法包括雙波長法、電子微分法和數(shù)值微分法。將對波長九求導(dǎo)：在整個波長范圍內(nèi)可控制在恒定值，則dX上式表明，第一，導(dǎo)數(shù)