紫外可見光譜法

*第三章

紫外－可見分子吸收光譜法一、紫外吸收光譜的產(chǎn)生formationofUV二、有機(jī)物紫外吸收光譜ultravioletspectrometryoforganiccompounds三、影響紫外可見吸收光譜的因素influencefactorofUV第一節(jié)紫外－可見吸收光譜的產(chǎn)生Ultraviolet-visiblemolecularabsorptionspectrometry,UV-VisformationofUV*一、紫外可見光譜的產(chǎn)生*動畫演示*能級躍遷電子能級間躍遷時，總伴隨有振動和轉(zhuǎn)動能級間的躍遷。*電子躍遷類型

基態(tài)有機(jī)化合物的價電子：σ電子、π電子、n電子分子軌道理論：成鍵軌道—反鍵軌道。當(dāng)外層電子吸收紫外或可見光輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)（反鍵軌道）躍遷。有六種躍遷所需能量ΔE大小順序?yàn)椋簄→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→π＊<π→σ＊<σ→σ＊

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*nECOHnH動畫演示*1.σ→σ＊躍遷

所需能量最大；σ電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷；飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)；吸收波長λ<200nm；

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*nE例：甲烷的λmax＝125nm，乙烷的λmax＝135nm。只能被真空紫外分光光度計(jì)檢測到；因此常作為溶劑用。*2.→＊躍遷任何具有雙鍵或三鍵的不飽和有機(jī)化合物都可能發(fā)生這種躍遷。

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*nE*3.n→＊躍遷所需能量較小。吸收波長為200～800nm，大部分在紫外區(qū)-可見區(qū)。含雜原子的不飽和烴衍生物呈現(xiàn)n→*躍遷。

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*nE*4.n→σ＊躍遷所需能量較大。吸收波長為150～250nm，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和烴衍生物(含N、O、S和鹵素等雜原子)均呈現(xiàn)n→σ*躍遷。600215CH3NH2365258CH3I200173CH3Cl150184CH3OH1480167H2Omaxmax（nm）化合物*常用的幾個術(shù)語發(fā)色團(tuán)（生色團(tuán)）：最有用的紫外-可見光譜是由π→π＊和n→π＊躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類可以吸收紫外或可見光，產(chǎn)生π→π＊和n→π＊躍遷的結(jié)構(gòu)單元稱為發(fā)色團(tuán)。簡單的發(fā)色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、偶氮基－N＝N－、羰基、乙炔基、腈基－CN≡等。*助色團(tuán)：有一些含有n電子的基團(tuán)（如-OH、-SH、-NH2、-X等），它們本身并不吸收光，當(dāng)它們與發(fā)色團(tuán)相連時，可使發(fā)色團(tuán)吸收波長變長、強(qiáng)度增強(qiáng)（發(fā)生n-π共軛作用，增強(qiáng)發(fā)色團(tuán)的發(fā)色能力）。這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。*紅移與藍(lán)移

有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩLλmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化。

*λmax向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為藍(lán)移(或紫移)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如上圖所示。在紫外吸收光譜中，吸收峰的波帶位置稱為吸收帶。*吸收帶二、有機(jī)物的紫外可見光譜*R吸收帶：是n－π*躍遷產(chǎn)生的，其吸收峰位于300～400nm之間，吸收強(qiáng)度弱。*K吸收帶：是共軛雙鍵中π－π*躍遷而產(chǎn)生的，其吸收峰位于217～280nm之間。吸收強(qiáng)度較大，隨著共軛體系的增長，K吸收帶的波長向長波方向移動，吸收強(qiáng)度也隨之加強(qiáng)。*B吸收帶：是芳香族化合物的π－π*躍遷而產(chǎn)生的精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶，其吸收峰位于230～270nm之間，B吸收帶的精細(xì)結(jié)構(gòu)常用于判斷芳香族化合物，但是當(dāng)苯環(huán)上有與苯環(huán)共軛的取代基或在極性溶劑中測定時，這些精細(xì)結(jié)構(gòu)會簡化或消失。**E吸收帶：是芳香族化合物的特征吸收，由芳香族化合物的π－π*躍遷而產(chǎn)生。E吸收帶常分為E1和E2吸收帶。E1帶常出現(xiàn)在185nm處強(qiáng)吸收，E2帶為出現(xiàn)在204nm處較強(qiáng)吸收。三、影響紫外――可見吸收光譜的因素influencefactorofUV*（1）共軛（超共軛）效應(yīng)：當(dāng)兩個或兩個以上的發(fā)色團(tuán)被一個單鍵隔開形成共軛體系時，由于大π鍵的形成使各能級之間能量差減小，躍遷所需能量降低，從而使吸收峰的波長向長波方向移動，吸收強(qiáng)度增加的效應(yīng)稱為共軛效應(yīng)。三、影響紫外――可見吸收光譜的因素influencefactorofUV*（2）助色效應(yīng)：當(dāng)助色團(tuán)與發(fā)色團(tuán)相連時，助色團(tuán)的n電子與發(fā)色團(tuán)的π電子共軛，使吸收峰向長波方向移動，吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的現(xiàn)象稱為助色效應(yīng)。*（3）溶劑效應(yīng)：由溶劑的極性強(qiáng)弱引起的吸收峰波長發(fā)生移動，吸收強(qiáng)度和形狀發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為溶劑效應(yīng)。改變?nèi)軇┑臉O性，會引起吸收帶形狀的變化?；衔镎和棣薽ax氯仿λmax甲醇λmax水λmaxn→*329315309305

→*230238237243*（4）空間效應(yīng)順反異構(gòu)：順式：λmax＝280nm反式：λmax＝295.5nm*內(nèi)容選擇第一節(jié)紫外吸收光譜基本原理principlesofultravioletspectrometry第二節(jié)紫外-可見光譜儀ultravioletspectrometer第三節(jié)紫外-可見光譜的應(yīng)用applicationofultravioletspectrometry**一、基本組成光源單色器樣品室檢測器顯示1.光源

在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在360～2500nm。

紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射190～400nm的連續(xù)光譜。*2.單色器

將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；②準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；③色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；

④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；⑤出射狹縫。**3.樣品室樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見光區(qū)一般用玻璃池。4.檢測器利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。5.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動控制和結(jié)果處理*二、分光光度計(jì)的類型

typesofspectrometer1.單光束

簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。（動畫演示）2.雙光束可消除光源不穩(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價格較高。自動記錄，快速全波段掃描。動畫演示*3.雙波長

將不同波長的兩束單色光(λ1、λ2)快束交替通過同一吸收池而后到達(dá)檢測器。產(chǎn)生交流信號。無需參比池?！?1～2nm。兩波長同時掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。*內(nèi)容選擇第一節(jié)紫外吸收光譜基本原理principlesofultravioletspectrometry第二節(jié)紫外-可見光譜儀ultravioletspectrometer第三節(jié)紫外-可見光譜的應(yīng)用applicationofultravioletspectrometry*第三章

紫外－可見分子吸收光譜法一、定性分析Qualitativeanalysis二、定量分析quantitativeanalysis第三節(jié)紫外－可見光譜的應(yīng)用Ultraviolet-visiblemolecularabsorptionspectrometry,UV-VisapplicationsofUV*max，max化合物特性參數(shù)，可作為定性依據(jù)；有機(jī)化合物紫外吸收光譜：反映結(jié)構(gòu)中生色團(tuán)和助色團(tuán)的特性，不完全反映分子特性；max，max都相同，可能是一個化合物；標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫：46000種化合物紫外光譜的標(biāo)準(zhǔn)譜圖。一、定性分析qualitativeanalysis*二、定量分析quantitativeanalysis

依據(jù)：朗伯－比爾定律

吸光度：A=bc透光度：-lgT=bc

靈敏度高：max：104～105L·mol-1·

cm-1*1.單組分定量方法

1．標(biāo)準(zhǔn)曲線法：實(shí)際工作中最常用的一種方法。步驟如下：

首先配制一系列不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以不含目標(biāo)組分的空白溶液為參比，在相同條件下測定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制吸光度—濃度曲線即標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下測定未知試樣的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可以找到與之對應(yīng)的未知試樣的濃度。

*根據(jù)吸光度具有加和性的特點(diǎn)，在同一試樣中可以測定兩個以上的組分。假設(shè)試樣中含有x，y兩種組分，將它們轉(zhuǎn)化為有色化合物，分別繪制其吸收光譜，會出現(xiàn)以下三種情況：2.多組分定量方法

*（c）情況下組分x和組分y相互干擾，要通過解方程組方法實(shí)現(xiàn)分別測定。具體方法如下：首先在λ1

和λ2處分別測定混合物吸光度和用x和y的純組分，可以分別測得λ1

時的和以及λ2時的和根據(jù)吸光度的加和性原則，可列出方程式組：Cx和Cy值可通過解聯(lián)立方程求得。*對于組分x和組分y相互干擾，如下圖所示，還可以通過雙波長法實(shí)現(xiàn)分別測定，具體方法如下：當(dāng)x、y組分共存時，如要測定組分x的含量，組分y的干擾可以通過選擇對y組分具有等吸收的兩個波長λ1和λ2加以消除。以λ2為參比波長，λ1為測定波長，對混合物進(jìn)行測定，可得：Aλ1＝Aλ1x＋Aλ1y＋Aλ1b

Aλ2＝Aλ2x＋Aλ2y＋Aλ2b式中Aλ1b

、Aλ2b分別為波長λ1和λ2下的背景吸收，當(dāng)λ1和λ2相距不太遠(yuǎn)時，可以認(rèn)為二者相等；λ2λ1*Aλ1、Aλ2

、Aλ1x

、Aλ1y

、Aλ2x、Aλ2y分別為混合物、組分x和y在波長λ1和λ2下的吸光度，且Aλ1y＝Aλ2y，則：A＝Aλ1－Aλ2＝Aλ1x

－A