紫外可见分光光度法1

第4节 溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响 溶剂对紫外1．溶剂效应： 对λmax影响： next n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↓蓝移 跃迁：溶剂极性↑ π-π*跃迁：溶剂极性↑ ，λmax↑红移 跃迁：溶剂极性↑ 对吸收光谱精细结构影响 next 溶剂极性↑ 溶剂极性↑，苯环精细结构消失 溶剂的选择——化学光化学稳定；极性小；无吸收； 溶剂的选择——化学光化学稳定；极性小；无吸收； 纯度高；
续前 5．红移和蓝移： 由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基） 由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基） 或采用不同溶剂后 6．增色效应和减色效应 7．强带和弱带： εmax>105 → 强带 εmin<103 → 弱带
第2节 有机化合物的紫外-可见吸收光谱 有机化合物的紫外1.饱和烃及其取代衍生物 1.饱和烃及其取代衍生物
一、分子吸收光谱的产生
1．分子吸收光谱的产生——由能级间的跃迁引起 ．分子吸收光谱的产生——由能级间的跃迁引起 能级：电子能级、振动能级、 能级：电子能级、振动能级、转动能级 跃迁：电子受激发， 跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程
E分 = E电 + E振 + E转
能级差 ∆E = h ⋅ν = h ⋅ c
2、单波长、双光束分光光度计 单波长、 λλλ λ I 0′
I I0 A～ λ
续前
3．双波长分光光度计
• •
特点： 利用吸光度差值定量 消除干扰和吸收池不匹配引起的误差
第6节 定性和定量分析
一、定性分析 定性鉴别 纯度检查和杂质限量测定 单组分的定量方法 多组分的定量方法
二、定量分析
一、定性分析 （一）定性鉴别
A总 = Aa + Ab + Ac +L
2．吸光系数两种表示法： 吸光系数两种表示法： 1）摩尔吸光系数ε： 摩尔吸光系数ε 在一定λ 在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度 C=1mol/L，L=1cm时的吸光度
A = εbc
2）吸收系数a 吸收系数a A = -lgT = a b c lgT 在一定λ 在一定λ下，C=1g/l，L=1cm时的吸光度 C=1g/l，L=1cm时的吸光度
紫外紫外-可见分光光度法 UVUV-VIS UltraVioletUltraViolet-Visible absorption spectrometry
三、光谱法仪器——分光光度计 三、光谱法仪器——分光光度计
主要特点：五个单元组成 光源
单色器
样品池
记录装置
检测器
第二节 紫外-可见吸收光谱 紫外5-1 分子吸收光谱 5-2有机化合物的紫外-可见吸收光谱 有机化合物的紫外5-3无机化合物的紫外-可见吸收光谱 无机化合物的紫外5-4溶剂对紫外-可见吸收光谱 溶剂对紫外5-5紫外-可见分光光度计 紫外5-6紫外-可见吸收光谱的应用 紫外-
λ
若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的 光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光强 度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱
续前
2．分子吸收光谱的分类： 分子内运动涉及三种跃迁能级， 分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序
∆E电 > ∆E振 > ∆E转
∆E电 =1 ~ 20ev ↔ λ = 0.06 ~1.25µm ⇒紫外− 可见吸收光谱 ∆E振 = 0.05 ~1ev ↔ λ = 25 ~1.25µm ⇒红外吸收光谱 ∆E转 = 0.005 ~ 0.05ev ↔ λ = 250 ~ 25µm ⇒远红外吸收光谱
二、紫外二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型
预备知识： 预备知识： 价电子：σ 价电子：σ电子 → 饱和的σ键 饱和的σ π电子 不饱和的π 不饱和的π键 n电子 轨道：电子围绕原子或分子运动的几率 轨道：电子围绕原子或分子运动的几率 轨道不同， 轨道不同，电子所具有能量不同 基态与激发态：电子吸收能量，由基态→ 基态与激发态：电子吸收能量，由基态→激发态 c 成键轨道与反键轨道：σ<π<n 成键轨道与反键轨道：σ<π<n <π*<σ*
不饱和基团（—C＝C—，—C ＝ O ） E较小，λ~ 200nm 较小， 体系共轭， 更小， 体系共轭，E更小，λ更大
4. n→ ̟*跃迁： 跃迁：
含杂原子不饱和基团（—C ≡N ，C＝ O ） E最小，λ 200~400nm（近紫外区） 最小， 近紫外区） 按能量大小： 按能量大小：σ→ σ* > n → σ* > ̟→ ̟* > n→ ̟*
σ→ σ*小于150nm 小于150nm 取代衍生物 σ→ σ* ， n → σ*跃迁
饱和烃 向红移动
2.不饱和烃及共轭烯烃 2.不饱和烃及共轭烯烃
不饱和烃 ̟→ ̟*跃迁 共轭烯烃 由共轭双键的π→ π*跃迁产生K带 由共轭双键的π→ 跃迁产生K
• •
(—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO— CH＝CH— CH＝ CO— λmax >200nm，εmax>104 200nm， 共轭体系增长， 共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑ ↑→红移，
图示
back
I ⇒ Lamber − Beer定律表达式 − lg = E ⋅ C ⋅ l I0
1．Lamber-Beer定律的适用条件（前提） Lamber-Beer定律的适用条件（前提） 入射光为单色光 溶液是稀溶液 2．该定律适用于固体、液体和气体样品 该定律适用于固体、 3．在同一波长下，各组分吸光度具有加和性 在同一波长下， 应用：多组分测定
前提：固定仪器和测定 条件
A = K ⋅ C ⇒ A∝C
过程： 配制标准系列 →分别测定 ⇒C ~ A曲线 A
同 样品 上条件→测定 样 ⇒查得 样 A C 固 条 定 件
（二）多组分的定量方法
定量依据：A = Aa + A + Ac +L b 总
三种情况： 1．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰） 两组分吸收光谱不重叠（互不干扰） 两组分在各自λ 下不重叠→ 两组分在各自λmax下不重叠→分别按单组分定量
2）峰位重叠：
主成分强吸收， 主成分强吸收，杂质无吸收 / 弱吸收→与纯品比较，E↓ 弱吸收→与纯品比较， 杂质强吸收 >> 主成分吸收→与纯品比较，E↑，光谱变形 主成分吸收→与纯品比较，E↑，
定量分析
（一）单组分的定量方法
1．吸光系数法 2．标准曲线法 3．对照法：外标一点法
续前
2．标准曲线法
基本术语
1．生色团：使化合物在紫外-可见光区产生吸收的基团 生色团：使化合物在紫外有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和π电子的基团 电子和π 产生n→ 跃迁和π→ 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 跃迁E 跃迁E较低 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— 注：当出现几个生色团共轭， 注：当出现几个生色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带， 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长， 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强 2．助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收 助色团：本身无紫外吸收， 峰加强同时使吸收峰长移的基团 有机物：连有杂原子的饱和基团 例：—OH， OR， NH— 例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X
D—A → D+—A− 电子给予体 电子接受体
hν
特点：▲谱带较宽的强带 特点：
▲谱带处于长波长处 ▲
εmax>104
例如： 例如：
Fe3+—SCN → Fe2+—SCN
hν
2. 无机物中配位体场吸收带
为什么在配位场作用下才可能发生d 为什么在配位场作用下才可能发生 -d ，f-f 跃迁呢 过渡元素、镧系和锕系元素在真空下，原子、离子的d轨道 ▲ 过渡元素、镧系和锕系元素在真空下，原子、离子的 轨道 轨道是简并的。 和f轨道是简并的。 轨道是简并的 在配位体场影响下，简并能级发生分裂成不同能量组轨道。 ▲ 在配位体场影响下，简并能级发生分裂成不同能量组轨道。
定性鉴别的依据→ 定性鉴别的依据→吸收光谱的特征 吸收光谱的形状 吸收峰的数目 吸收峰的位置（波长） 吸收峰的位置（波长） 吸收峰的强度 相应的吸光系数
续前
（二）纯度检查和杂质限量测定
1．纯度检查（杂质检查） 纯度检查（杂质检查） 1）峰位不重叠：
找λ→使主成分无吸收，杂质有吸收→直接考察杂质含量 λ→使主成分无吸收，杂质有吸收→
图示
b
电子跃迁类型：
1.σ→ σ*跃迁： 跃迁：
饱和烃（甲烷，乙烷） 甲烷，乙烷） E很高，λ<150nm（远紫外区） 很高， 远紫外区）
2. n → σ*跃迁： 跃迁：
含杂原子饱和基团（—OH，—NH2） OH， E较大，λ150~250nm（真空紫外区） 较大， 真空紫外区）
3. ̟→ ̟*跃迁： 跃迁：
3.醛和酮 σ→ σ* π→ π*
n →π* R带
R带：由含杂原子的不饱和基团的n →π*跃迁产生 带：由含杂原子的不饱和基团的n C＝O；C＝N；—N＝N— • E小，λmax250~400nm，εmax<100 250~400nm，
芳香族化合物 E带：由苯环环形共轭系统的π→ π*跃迁产生 带：由苯环环形共轭系统的π→ π*跃迁产生 芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm εmax>104 （常观察不到） E2 200nm εmax=7000 强吸收 苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带红移（长移） 苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带红移（长移）
图示
back
图示
第5节
紫外分光光度计
200~360nm
可见光源 1．光源： 钨灯或卤钨灯——可见光源 350~1000nm 光源： 钨灯或卤钨灯 氢灯或氘灯——紫外光源 紫外光源 氢灯或氘灯