紫外可見吸收光譜分析法詳解演示文稿

紫外可見吸收光譜分析法詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7（優(yōu)選）紫外可見吸收光譜分析法目前二頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/72.紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生當分子吸收外界的輻射能量（電磁輻射）時，會發(fā)生運動狀態(tài)的變化，亦即發(fā)生能級的躍遷，其中含電子能級、振動能級和轉動能級的躍遷。

分子吸收光譜：用一連續(xù)波的電磁輻射以波長大小順序分別照射分子，并記錄物質分子對輻射吸收程度隨輻射波長變化的關系曲線。紫外-可見光：紫外-可見吸收光譜。

目前三頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7電子能級躍遷的能量：1～20eV振動能級躍遷的能量：

0.05～1eV轉動能級間的能量：

0.005～0.050eV電子能級間躍遷的同時，總伴隨有振動和轉動能級間的躍遷。1～20eV的能量相對應的波長是1230-62nm。目前四頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7二、紫外、可見吸收光譜1、吸收曲線特點連續(xù)的帶狀光譜原子光譜：線狀譜目前五頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7

定性分析：分子的紫外-可見光譜在宏觀上呈現(xiàn)帶狀，稱為帶狀光譜。吸收帶的峰值波長為最大吸收波長，常表示為λmax，各種化合物由于組成和結構上的不同都有各自特征的紫外-可見吸收光譜，因此可以從吸收光譜的形狀、波峰的位置及強度、波峰的數(shù)目等進行定性分析

。

定量分析：根據(jù)A可用來定量分析，A=-lgT=εbc。

2、紫外-可見吸收光譜的作用目前六頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/73、Lambert-Beer定律目前七頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7ε:摩爾吸光系數(shù)

c單位為mol?L-1時，摩爾吸光系數(shù)ε(L?mol-1?cm-1)。l

:吸收光程（液層厚度），cm。c:吸光物質濃度。目前八頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/71)吸收物質在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù),不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時,僅與吸收物質本身的性質有關。

c單位為mol?L-1時，摩爾吸光系數(shù)(L?mol-1?cm-1)。2)可作為定性鑒定的參數(shù)目前九頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/73)可用來估量定量分析方法的靈敏度。ε

max越大，定量分析的靈敏度越高。εmax~104：強吸收，測量濃度范圍為10-6~10-5mol?L-1。例如：目前十頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7第六章

紫外吸收光譜分析法一、基本組成二、分光光度計的類型第二節(jié)

紫外-可見分光光度計目前十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7儀器

紫外-可見分光光度計目前十二頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7一、基本組成與工作原理光源碘鎢燈氘燈單色器光電倍增管數(shù)據(jù)處理和儀器控制光源樣品池單色器檢測器數(shù)據(jù)處理儀器控制參比池樣品池目前十三頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7一、基本組成與工作原理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，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。分光光度計中常用的光源有兩類:鎢燈、鹵鎢燈等：熱輻射光源

，可見光區(qū)，其輻射波長范圍在320～2500nm。氫燈、氘燈等:

氣體放電光源，紫外光區(qū)，可使用波長的有效范圍為200～375nm。

目前十四頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7

2.單色器

將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進入單色器；②準光裝置：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。目前十五頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/73.樣品室樣品池、吸收池（比色皿）。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。氣體測量池兩面透光微量測量池兩面透光流動測量池兩面透光可拆卸圓形測量池兩面透光圓形測量池兩面透光1cm長方形測量池兩面透光目前十六頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/75.結果顯示記錄系統(tǒng)作用是放大信號并以適當?shù)姆绞街甘净蛴涗?。直流檢流計、電位調零裝置、數(shù)字顯示及自動記錄裝置等。4.檢測器

檢測器的作用

檢測器是一種光電轉換元件，是檢測單色光通過溶液被吸收后透射光的強度，并把這種光信號轉變?yōu)殡娦盘柕难b置。

對檢測器的要求

檢測器應在測量的光譜范圍內具有高的靈敏度；對輻射能量的響應快、線性關系好、線性范圍寬；對不同波長的輻射響應性能相同且可靠；有好的穩(wěn)定性和低的噪音水平等。

檢測器有光電池、光電管和光電倍增管等。

目前十七頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7二、分光光度計的類型1.單光束經(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。結構簡單，操作方便，維修容易，適用于常規(guī)分析。一般不能作全波段光譜掃描。2.雙光束光源發(fā)出光經(jīng)單色器分光后，分解為強度相等的兩束光，一束通過參比池，另一束通過樣品池，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，因而能自動消除光源強度變化所引起的誤差。

目前十八頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7目前十九頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/73.雙波長適用多組分混合物、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分析，還能進行化學反應動力學研究。目前二十頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7第六章

紫外吸收光譜分析法第三節(jié)

吸收帶類型與溶劑效應目前二十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7nπσ電子類型目前二十二頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7一、電子躍遷與吸收帶類型1.電子躍遷類型

外層電子

成鍵的價電子

非成鍵的價電子—n電子—

n軌道σ鍵，σ電子—σ成鍵軌道π鍵，π電子—π成鍵軌道有機分子的電子躍遷躍遷類型：

能量大小順序：

σ<π<n<

π*<σ**、n

*、n

*、*四種類型。σ*反鍵軌道（激發(fā)態(tài)電子）π*反鍵軌道(激發(fā)態(tài)電子)目前二十三頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7有機化合物中的電子躍遷類型***反鍵軌道*反鍵軌道n非鍵軌道成鍵軌道成鍵軌道n

*

*n

**nE激發(fā)態(tài)基態(tài)其中：σ，π，n鍵軌道為基態(tài)軌道

σ*，π*為激發(fā)態(tài)軌道目前二十四頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7(1)σ→σ＊躍遷

所需能量最大,吸收的輻射波長最短，如飽和的碳氫化合物，吸收波長處于小于200nm的真空紫外區(qū)。例：甲烷的λmax為125nm,乙烷λmax為135nm?？勺鳛槿軇┦褂?，如己烷、庚烷、環(huán)己烷等。（2）n→σ＊躍遷含非鍵電子的飽和烴衍生物(含N、O、S（鹵素）)均呈現(xiàn)n→σ*

躍遷。所需能量較大。吸收波長為150～250nm，大部分在遠紫外區(qū)200nm以下。

雜原子電負性越大，躍遷所需的能量越大。λmax

CH3Cl：173nm，CH3Br：204nm，CH3I：

258nm

目前二十五頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7（3）n→π＊躍遷由n電子從非鍵軌道向π*反鍵軌道的躍遷(R帶)，基團中既有π電子，也有n電子，可以發(fā)生這類躍遷。如:C=O,N=N,N=O,C=S特點:

(a).

與組成π鍵的雜原子有關,雜原子的電負性越強，

λmax

越小;(b).

n→π*躍遷所需能量最小，大部分吸收在200~700nm；(c).n→π*

躍遷的幾率比較小，所以摩爾吸光系數(shù)比較小，一般~102。目前二十六頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7(4)π→π*躍遷是π電子從成鍵π軌道向反鍵π*軌道的躍遷，含有π電子基團的不飽和有機化合物，都會發(fā)生π→π*躍遷。如含有碳碳雙鍵、碳碳叁鍵的化合物。吸收一般在200nm附近。

特點：

(a)

吸收波長一般受組成不飽和鍵的原子影響不大，如

及

的λmax

都是175nm(b)

εmax一般在104

L·mol-1·cm-1以上，屬于強吸收。摩爾吸光系數(shù)的顯著差別，是區(qū)別π→π*躍遷和n→π*躍遷的方法之一。

目前二十七頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7根據(jù)π→π*

躍遷產(chǎn)生的體系不同，其吸收帶可以表示為以下幾種：（1）K帶在共軛非封閉體系中π→π*

產(chǎn)生的吸收帶。其特征是εmax

>104,為強吸收帶。（2）B帶(苯吸收帶)芳香族和雜環(huán)芳香族化合物光譜的特征吸收帶，也是由π→π*

產(chǎn)生的。芳環(huán)的B帶在230～270nm,躍遷幾率較小，屬于弱吸收帶εmax

≈200，其中包含精細結構。（3）E帶封閉共軛體系中（芳香族和雜環(huán)芳香族化合物）中π→π*

產(chǎn)生的K

帶，屬于中等吸收帶。B帶和E帶為芳香結構的特征譜帶。目前二十八頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7芳香族的吸收帶目前二十九頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7有機物各種電子躍遷吸收光譜的波長分布圖

目前三十頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7二、常用術語A.發(fā)色團是指分子中產(chǎn)生吸收帶的主要官能團；吸收帶的λmax＞210nm,屬于π→π*

、n→π*

等躍遷類型。生色團為不飽和基團：C=C、N=O、C=O、C=S等；生色團吸收帶的位置受相鄰取代基或溶劑效應的影響，吸收峰向長波或短波移動。B.助色團是指分子中的一些帶有非成鍵電子對的基團。本身在紫外-可見光區(qū)不產(chǎn)生吸收，但是當它與生色團連接后，使生色團的吸收帶向長波移動，且吸收強度增大。-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I目前三十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7C.紅移是指一些帶有非成鍵電子對的基團與生色團連接后，使生色團的吸收帶向長波移動，這種效應成為紅移，該基團稱為紅移基團：-OH、-OR、-NH2、-NR2、-SH、-SR、-Cl、-BrD.藍移是指一些基團與某些生色團(C=O)連接后，使生色團的吸收帶向短波移動，這種效應成為藍移，該基團稱為藍移基團：-CH3、-CH2CH3、-O-COCH3目前三十二頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7E.增色效應最大吸收帶的εmax

增加時稱為增色效應。F.減色效應最大吸收帶的εmax

減小時稱為減色效應。G.強帶最大吸收帶的εmax

≥104的吸收帶為強帶。H.弱帶最大吸收帶的εmax

＜103的吸收帶為弱帶。目前三十三頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7目前三十四頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7三、溶劑對紫外可見吸收光譜的影響

1.選擇溶劑考慮因素（1）溶劑本身的透明范圍；（2）溶劑對溶質的惰性；（3）溶劑對溶質要有良好的溶解性。極性化合物選擇極性溶劑，非極性化合物選擇非極性溶劑。相似相溶原理目前三十五頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/72.溶劑的影響溶劑的極性不同也會引起某些化合物的吸收帶位置和強度的變化，這種作用稱為溶劑效應。藍移:△

En→π*

＜△

En→π*

紅移:

△

Eπ→π*

＞△

Eπ→π*

ππ*nππ*n△

En→π*

△

Eπ→π*

△

En→π*

△

Eπ→π*

無溶劑化作用溶劑化作用目前三十六頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7非極性極性

n

np

n<p

n

p

非極性極性n>pn

→

*躍遷：藍移；；

→*躍遷：紅移；；正己烷CHCl3CH3OHH2Oπ→π*

λmax/nm230238237243n→π*λmax/nm329315309305亞異丙酮的溶劑效應n目前三十七頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7A.飽和烴及其衍生物：σ→σ*、n→σ*直接用烷烴獲鹵代烴的吸收光譜來分析這些化合物的實用價值不大，是極好的溶劑。σ→σ*：λmax＜

150nm

n→σ*H2OCH3CICH3BrCH3Iλmax/nm：167173204258取代元素的極性四、有機化合物的紫外-可見吸收光譜

目前三十八頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7165nm217nm

?

?

?

(HOMOLVMO)

max

基-----是由非環(huán)或六環(huán)共軛二烯母體決定的基準值；無環(huán)、非稠環(huán)二烯母體：

max=217nm共軛烯烴（不多于四個雙鍵）

*躍遷吸收峰位置可由伍德沃德——菲澤規(guī)則估算。

max=基+nii

B、不飽和脂肪烴目前三十九頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7異環(huán)（稠環(huán)）二烯母體：

max=214nm同環(huán)（非稠環(huán)或稠環(huán)）二烯母體：

max=253nmniI:由雙鍵上取代基種類和個數(shù)決定的校正項

(1)每增加一個共軛雙鍵+30(2)環(huán)外雙鍵+5(3)雙鍵上取代基：?；?OCOR）0鹵素（-Cl，-Br）+5烷基（-R）+5烷氧基（-OR）+6目前四十頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7C、羰基化合物共軛烯烴中的→*①Y=H,R

n→*

180-190nm

→

*

150-160nm

n→*

275-295nm②Y=

-NH2,-OH,-OR

等助色基團K帶紅移，R帶蘭移；R帶max=205nm；10-100K

K

R

R

n

n

165nm

n

③不飽和醛酮K帶紅移：165250nmR

帶蘭移：290310nm

目前四十一頁\總數(shù)四十八頁\編于十九點2023/5/7

苯：E1帶180184nm；

=47000E2帶200204nm=7000

苯環(huán)上三個共扼雙鍵的→*躍遷特征吸收帶；B帶230-270nm

=200

→

*與苯環(huán)振動引起；含取代基時，B帶簡化，紅移。

max（nm）

max苯25