可见分光光度法

一、 UV-Vis光谱的产生
分子受电磁波辐射、吸收能量后其能量变化：
E = E振 + E转 + E电子 则分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序：
E电子 > E振 > E转
E电 1 ~ 20ev 0.06 ~ 1.25m 紫外 可见吸收光谱 E振 0.05 ~ 1ev 25 ~ 1.25m 红外吸收光谱 E转 0.005 ~ 0.05ev 250 ~ 25m 远红外吸收光谱
蓝移：由于化合物结构变化（共轭和 / 或助色团取代基减 少）或采用不同溶剂后，吸收峰（ max ）位置向短波方向 移动的现象，叫蓝移（紫移，短移）
三、UV -Vis术语
4、增色效应和减色效应 由于化合物结构改变或其他原因，吸收强度（max）： （1）增强的效应，叫增色效应，也叫浓色效应。 （2）减小的效应，叫减色效应，也叫减色效应。
n- *
n
200
300
400
/nm
分子中价电子能级及跃迁示意图
能量大小：σ→ σ* > n → σ* > π→ π* > n→ π* E h hc / = hc
电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的 能量越小、波长越长、波数越小、频率越低
2、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型
4．测定微量组分灵敏度可达10-4~10-7g/mL，准确度一般0.5%或0.2%。
3-1 概述
四 物质对光的选择性吸收
1、光 光是一种人类眼睛可以见到的电磁波（可见光），是电磁 辐射的一部分。
四 、物质对光的选择性吸收
2、物质对光的选择性吸收 光照射某物质，物质能够吸收光，使原有的基态转为激发 态，只有当辐射能量（h）与被照射物质粒子的基态和激 发态能量之差（E ）相等时才能被吸收。
2、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型 2）π→π*跃迁
对应化合物：含有不饱和基团有机化合物 C=C、C=N、C=O、CC等 特征： →*跃迁吸光系数值大（ > 104，强吸收） 所需激发能量比σ→σ*要低 孤立的 π→π* 吸收峰的波长在 200nm 附近，分子中若含有 共轭双键，使 π→π*跃迁所需能量降低，共轭系统越长， 越向长波方向移动，且吸收增强。 例：乙烯：λmax 165， 10000； 丁二烯： λmax 217， 21000 π→π*跃迁一般出现在近紫外区
B¡ ¡¡max 255nm( 230) OH B¡ ¡¡max 270nm( 1450) Cl B¡ ¡¡max 264nm( 190)
¡¡max 280nm( 1430) NH2 B¡
三、UV -Vis术语
3、红移和蓝移 红移：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，吸收峰（ max ）位置向长波方向的移 动的现象，叫红移（长移）
四、吸收带类型
吸收带是说明吸收峰在紫外-可见光谱中的位置，与化合 物的结构有关。根据电子和轨道类型，可以分为6类： 1、R带 [来自德文radikal（基团）] 由含杂原子的不饱和基团的n →π*跃迁产生 代表基团：C＝O、C＝N、—N＝N— 、—NO2 特征： E小，λmax250—500nm，εmax< 100， 测定n→π*跃迁，要配成浓溶液 溶剂极性↑，λmax↓，蓝移（短移），判断n→π*跃迁的存在； 有强吸收峰在其附近，R带有时长移，有时被掩盖。
3—1 概述 二、分类： 1、可见分光光度法（400—800nm，可见光区） 具有长共轭结构的有机物分子或有色无机物分子外层价电子以量子 化的形式吸收特定能量（400—800nm），由基态跃迁至激发态，所 形成的电子吸收光谱。在此过程中伴随分子的振动能级跃迁（带状 光谱）。用此吸收光谱进行定性、定量及结构解析的方法称为可见 分光光度法。 2、紫外分光光度法（200—400nm，近紫外区） 具有共轭体系的有机化合物及芳香族化合物以量子化的形式吸收特 定能量（200—400nm），由基态跃迁至激发态，所形成的电子吸收 光谱。在此过程中伴随分子的振动能级跃迁（带状光谱）。用此吸 收光谱进行定性、定量及结构解析的方法称为紫外分光光度法。 3、红外分光光度法（0.76—500μm，中红外区） 分子振动转动光谱，主要用于有机化合物的定性分析
1）σ→σ*的跃迁 发生在含有单键的饱和有机化合物，处于σ 成键轨道上的 电子吸收适当的能量后，可以将σ 电子激发到σ* 反键轨道 上，从而产生σ→σ*的跃迁。
分子中σ键比较牢固，跃迁需要能量较高，吸收峰的波长 一般都小于150nm，处于远紫外区。 在200～400nm 范围内没有吸收。 饱和烃化合物的σ→σ*跃迁出现在远紫外区
UV-Vis光谱是电子光谱、分子光谱、吸收光谱、带状光谱
UV-Vis光谱是讨论分子中价电子在不同的分子轨道 之间跃迁的能级关系
二、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型
1、分子中价电子的类型 参与成键的、*；、 *电子
未参与成键而仍处于原子轨道中的n电子
2、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型
E * n- * * * * * *
3-1 概述
三、紫外—可见分光光度法的特点：
1、可见分光光度法用于有色或是经显色后生成有色物质的测定；紫外分 光光度法，波长范围200—400 nm，对有机物结构分析的用处最大。共轭 体系及芳香族化合物在此区域内有吸收的、无色或近无色物质是紫外光谱 讨论的主要对象。（UV-Vis可用于鉴定有机和无机物质） 2、紫外-可见分光光度法，其单色光谱带宽度较窄，一般不超过3 nm。 3、该法不仅能鉴定物质及测定含量，还可与其它方法配合，研究物质组 成、推断有机化合物的分子结构。
四、吸收带类型
R带举例：
CH3 CH3 C=O max 279nm( 15)
O CH2=CH-C-H O CH3-C-H
max(R) 315nm( 14)
max 291nm( 11) max(R) 319nm( 50)
O C-CH3
四、吸收带类型
2、K带 [来自德文Konjugierte(共轭)] 起源：由π-π*跃迁引起。特指共轭体系的π-π*跃迁。 K带是最重要的UV吸收带之一，共轭双烯、α,β－不饱和醛、 酮，芳香族醛、酮以及被发色团取代的苯（如苯乙烯）等，都 有K带吸收。例如：
饱和化合物无紫外吸收（ σ→σ* 、 n→σ* ） 电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系： A、根据分子结构→推测可能产生的电子跃迁类型； B、根据吸收谱带波长和电子跃迁类型→推测分子中可 能存在的基团（分子结构鉴定）
2、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型
6）如何区别跃迁类型
A、n →π*产生的吸收峰，ε很小； π→π*产生的吸收峰，类型 3）n →π*跃迁 对应化合物：含有杂原子不饱和基团 C=O、C=N、—N=N—等化合物，
特征： n→*跃迁吸光系数值非常小： 10—100，弱吸收 最大吸收波长处于较长范围：200-400nm 吸收峰一般出现在近紫外区 伴随有→*跃迁
2、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型 4） n →σ*的跃迁 对应化合物：含杂原子饱和基团—OH、—NH2、— X、—S 等的化合物 特征： n→*跃迁需要能量比σ→σ*小。 n→* 跃迁吸光波长在200nm 左右。 为末端吸收
B、根据溶剂极性不同来判断： 极性增加，n →π*产生的吸收峰短移； π→π*产生的吸收峰长移。
三、UV -Vis术语
1、生色团（发色团）：能吸收紫外-可见光的基团 有机化合物：含有n→π*跃迁和π→π*跃迁的不饱和基团
C=C
¡ C=O ¡
O C=N- ¡ -N=N- ¡ -N
O¡
È µ
注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团分别所产生的吸 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，强度也增强。
CH3CH=CHCH=CH2 O (CH3)2C=CH-C-CH3 O C-H max 223nm( 22600) max(K) 234nm( 14000) max(K) 244nm( 15000)
三、UV -Vis术语
2、 助色团：本身无 近紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加 强（εmax↑） ， 同时使吸收峰向长波长（λmax↑）方向移动的基 团。 特点： 1）含有n电子的杂原子饱和基团，如：
-OH ¡-NH2 ¡-OR ¡ -NR2 ¡ -SR ¡ -X ¡
2）当它们与发色团相连时，能使该发色团的吸收峰向长波 长方向移动，并使吸收强度增强的基团，例：
M（基态）+ h M*（激发态） 物质的颜色是由于物质对不 同波长的光具有选择性吸收 而产生的。 若溶液选择性地吸收了某种 颜色的光，则溶液呈吸收光 的互补光。
紫 红
橙
蓝
白光
黄
青蓝
青
绿
四、物质对光的选择性吸收
2、物质对光的选择性吸收 1）物质对光呈现选择吸收的原因：单一吸光物质的分 子或离子只有有限数量的量子化能级的缘故。 2）选择吸收的性质：反映了分子内部结构的差异，各 物质分子能级千差万别，内部各能级间的间隔也不相同。 3）形成吸收带：电子跃迁时不可避免要同时发生振动 能级和转动能级的跃迁。
第三章
紫外—可见分光光度法
Ultraviolet-Visible Spectrophotometry
3—1 3—2 概述 基本原理
3—3
3—4 3—5
紫外-可见分光光度计
分析条件的选择 应用
3—1 概述
一、分光光度法 用具有连续光谱的光源照射样品，其原子或分子选择 某些具有适宜能量的光子后，由基态跃迁至激发态，在相 应的位置出现吸收线或吸收带，所形成的光谱成为吸收光 谱。 依次测定样品的吸光度随波长（或相应单位）的变化， 所记录的吸光度-波长曲线，称为吸收曲线。 利用物质的吸收光谱进行定性、定量以及结构分析的 方法称为分光光度法。
吸收光谱特征：定性依据 1）吸收峰→λmax 2）吸收谷→λmin 3）肩峰→λsh 4）末端吸收
一般，max是定性鉴别物质的基础 。 不同浓度的溶液，max不变，浓度与峰 值成正比，这是进行定量分析的依据。
说明：在识别谱图时，以峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收 系数εmax为准。 有机化合物UV吸收的λmax和εmax在不同溶剂中略有差异。因此，有机物 的UV吸收谱图应标明所使用的溶剂。
5、强吸收和弱吸收 根据摩尔吸光系数： εmax > 104 → 强吸收 εmax < 102 → 弱吸收
三、UV -Vis术语
6、吸收光谱（吸收曲线）
1）将不同波长的单色光依次通过待测 溶液，测量溶液的吸光度A。 2）以波长为横坐标，吸光度A为纵坐 标作图，得吸收曲线，或称吸收光谱。 3）曲线上吸光度最大处的地方叫吸收 峰，对应波长为最大吸收波长，max。 4）峰与峰之间的部位叫谷，对应波长 为最小吸收波长，min。 5）有的吸收峰较弱或者两峰很接近不 容易呈现出完整的吸收峰，而在一个吸 收峰旁产生一个曲折，称为肩峰，sh。 横坐标——波长λ，以nm表示。 纵坐标——吸收强度，以 A （吸光度）表示。
2、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型 5）总结：化合物分子外层价电子可能产生的主要类
型，也可归成两大类：
N→V跃迁：由成键轨道向反键轨道跃迁 包括π→π*和σ→σ* N→Q跃迁：由非键轨道向反键轨道跃迁 包括n→σ* 和n→π*
2、UV-Vis 光谱的电子跃迁类型 5）总结： 紫外光谱电子跃迁类型 ： n—π*跃迁 π—π*跃迁
3—2 UV-Vis 基本原理
一、UV-Vis光谱的产生 二、UV-Vis光谱的电子跃迁类型 三、UV-Vis术语 四、UV-Vis吸收带及其特征 （1）R带[来自德文Radikalartig(基团)] （2）K带[来自德文Konjugierte(共轭)] （3）B带[来自德文Benzienoid(苯系)]和E带[来 自德文Ethylenic(乙烯型)] 五、UV-Vis吸收光谱与分子结构的关系 六、Lambert-Beer定律