紫外可见分光光度法

五、吸收曲线
1. 吸光度 A 不同波长的光透过某一固定浓度的 有色溶液，可测得每一波长下对光 的吸收程度，即吸光度（A）
2. 吸收曲线 以波长为横坐标，吸光度为纵坐标 作图所得的曲线。如下图所示，或 称为吸收光谱。
A
3. 说明
（ 1 ）吸收强度最大处所对应的
波长称为最大吸收波长max。 （ 2 ）在一定溶剂下，对于某一物质有：
定义： 吸光度 A
A log
1 T
log
I0 It
logT 2 logT %
(T %
It I0
100%)
（二） 朗伯-比尔定律
在设定条件为： （1）单色、平行光，垂直照射 （2）溶液透明均匀：C = const.
根据数学推导可得：
A logT kbc ----朗伯-比尔定律
式中： b ---- 比色池的厚度 c ---- 溶液的浓度 k ---- 吸光系数
（三）溶剂效应
产生光谱的原因
结构（内因）
1. 精细结构
溶剂（外因）
物质处于气态时，其吸收光谱由孤立分子
给出，因而转动、振动光谱也能表现出来，即
为所谓的精细结构。
A
A
λ
在溶液中
在气态
λ
2. 溶剂化 物质溶解于溶剂后被溶剂分子包围，即为溶剂化。
3. 溶剂效应对吸收光谱的影响
（1）溶剂极性增大，精细结构消失
二、三周期元素，n电子即为p电子。 如 O、X、N、S、P等 能量高低顺序：
Eσ < Eπ < En < Eπ* < Eσ*
（二）有机化合物常见跃迁类型
σ→ σ*、n → σ*、 n → π*、 π → π*
跃迁所需能量：
σ→ σ* » n → σ* > n → π* > π → π*
能 量
n → σ*
近似波长范围（nm） 颜色 互补色 近似波长范围（nm） 颜色 互补色
400--450
紫 黄绿 560--580
黄绿 紫
450--480
蓝黄
580--600
黄蓝
480--490
青橙
600--650
橙 绿蓝
490--500
蓝绿 红
650--760
红 蓝绿
500--560
绿 红紫
四、分子吸收光谱的产生 1. 一个分子总能量 E 是由以下几部分组成：
①
A
a1% 1cm
b
c
a1% 1cm
A bc
0.352 15105
7.04 103
②
a1% 1c m
10
a
a
a11c%m 10
7.04103 10
7.04102
③
M
a11c%m 10
112.4
7.04103 10
7.9104
三、吸光度的加和性和光强的加和性 1. 吸光度的加和性 对于同一波长，照射多组分溶液
（2）溶剂极性增大，由π → π* 跃迁谱带移向长波，
即红移。原因：激发态π* 的极性 > 基态 π 极性
π*
△E非
π
非极性
π*
△E极
π
极性
即： π*易受溶剂极性影响，
降低能量大
△E非 > △E极
（3）溶剂极性增大，由n → π*跃迁谱带移向短波， 即蓝移。原因：非键电子与极性溶剂（如水、 乙醇等）形成氢键，能量降低大。
2. 光强的加和性
不同波长λ1、λ2、… λn 的平行光照射同一组分
λ1
I01
I1
λ2 I02
I2
则：
λn I0n
In
I0 = I01 + I02 + ······+ I0n It = I1 + I2 + ······+ In
A log( ) log 仪器响应：
I0
I01I02 I0n
It
I1 I2 In
I0
I1
I2
I3
I n-1
In
A1
A2
A3
An
A
log
I0 In
log(
I0 I1
I1 I2
I2 I3
I n1 In
)
log(
I0 I1
)
log(
I1 I2
)
log(
I2 I3
)
log(
I n1 In
)
A1 A2 A3 An
成立条件： ① 与朗伯比尔定律相同
② 用于彼此不相互作用的多组分同一溶液
△E电子 》 △E振动 》 △E转动
2. 电子能级跃迁在 200—760 nm。
3. 分子吸收光谱为一带状光谱
原因： 分子发生电子能级之间的跃迁时，不可避免
地也要发生振动和转动。振动波长间隔为 5nm，转 动波长间隔为0.25nm由于彼此间隔太小，分光光度 计分辨能力不够，谱线密集连在一起，呈现带状， 故称为带状光谱。
适用条件：均匀、非散射介质
不适用于：非单色光、高浓度溶液
二、吸光系数与灵敏度
k ---- 吸光系数，与入射光波长 λ 、温度 t 、
吸光物质本性有关
1. 摩尔吸光系数 ε（cm-1·mol-1·L） 当单位为 b –cm、c -- mol ·L-1 时， k = ε
A log T bc ---- 稀溶液
A1 A2 An
四、比尔定律的基本限制
A bc
A = kc A = kb
（b = 常数） （c = 常数）
Beer定律 Lambert定律
1. 必须在使用适当波长的单色光为入射光的条件下， 吸收定律才成立。单色光越纯，吸收定律越准确。
2. 比尔定律只有在稀溶液才能适用 ① 高浓度时，粒子间作用力大，影响粒子电荷分布，
② ε = M ·a （M– 吸光物质分子量）
3. 百分吸光系数
a1% 1cm
(
E1% 1cm
)
① b – cm , c – 百分浓度（W/V)% 时
A a11c%mbc ② a11c%m与 ε 、 a 的关系
a1% 1cm
10a
10
例题： 浓度为 0.5 μg . ml-1的Cd2+溶液，经显色剂
E = Eo + E平动 + E电子 + E 振动 + E转动
常数 连续变化 与光谱无作用
量子化 与光谱有作用
在一定的条件下（如温度、溶剂等确定）， 能量变化为：
△E = △E电子 + △E振动 +△E转动
其中： 即：
△E电子：1～20 eV △E振动：0.05～1 eV △E转动：< 0.05 eV
max
max = const.
（ 3 ）溶液的浓度不同，A不同（在同一波长下）
（ 4 ） 吸收曲线的高低取决于：
浓度（C）
分子内部结构（ε ）
六、紫外-可见吸收光谱的产生
物质吸收的光线在紫外区或可见光区内，所得 谱图称为紫外可见吸收光谱。
（一）基本概念
① σ 键电子：形成单键的 σ 电子 ② π 键电子：形成双键的电子 ③ n 电子：未共享的电子，或称为非键电子。对于
（一）基本概念
1. 长移（红移）： 某些有机化合物经取代反应引入含有未
共享电子对的基团（如：-NH2、-NR2、-OH、 -OR、-Cl、-Br、-I、-SH、-SR等）之后，使 原吸收峰的波长向长波方向移动， 同时产生 n → σ*、n → π*吸收峰。
如：
吸收
CH3—H σ→ σ*
CH3— I : σ→ σ* n → σ*
π*
n △E非
非极性
π*
△E极
n
极性
△E极 > △E非
（4）溶剂本身有吸收，如物质吸收与其吸收重叠，将 妨碍物质吸收。因此选择溶剂应注意其波长限度。
（四）紫外可见吸收光谱的应用
1. 定量分析
2. 有机化合物的鉴定（对照法）：根据吸收光谱
的特征—吸收峰的数目、位置、强度（ ε ）、光
谱图的形状。
3. 纯度检查 4. 有机化合物的结构推断（配合红外、质谱、核磁 共振谱）
波长 125—135 (nm)
150—210
259
2. 助色团： 能使吸收峰长移的杂原子基团称为助色团
如：上例的 -I
3. 生色团（发色团） 有机化合物分子含有的不饱和基团，其跃迁为：
n → π*、π → π*
（1） n → σ* 所需能量取决于 n 电子的性质
( CH3 )2O
( CH3 )2 S
芳香化合物特征吸收带（精细结构吸收带），
ε λ ε 102 < < 103。 苯环： max 254 nm， < 200 ε 芳香化合物特征吸收带， 2×103 ~ 2×105
常有 E1 带和 E2 带
苯
λmax E1
λmax E2
=184 nm =203.5 nm
ε E1 = 5×104 ε E2 = 7×103
显色后，在518nm处用1cm 吸收池进行测定，测得
透光率为T=44.5% ,求
a1%
1c、m a
和ε（MCd=112.4）.
解： b = 1 cm
C= 0.5 μg.ml-1=0.5×10-6 g×100 / 100 mL= 5×10-5 g /100mL
A
log
1 T
2 log T %
2 log 44.5 0.352
影响 ε 的因素： ε = f ( λ、t、分子结构）
ε ↗、灵敏度 ↗
提高灵敏度的方法：