第三章UVVIS 法
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仪器分析课件 第3章 紫外分光光度法
检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制
和结果处理
记录装置
二、分光光度计的类型
（一）单光束分光光度计
光源 单色器
参比 样品
检测器
显示器
• 只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位 置，使它们分别置于光路来进行测定
国产751型、752型、721型、722型、UV-1100 型、英国SP-500型
E2a ca E2b
(3) 图计算法----两组分吸收光谱完全重叠--混合样品测定 (3)图中，a,b 吸收光谱双向重迭，互相干扰，在最大波长处互相
吸收。处理方法如下：
解线性方程组 过程：
（三）示差分光光度法（示差法）
普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量 较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。
第三节 紫外-可见分光光度计
依据朗伯-比尔定律，测定待测液吸光度A的仪器。（选择不同波
长单色光λ、浓度） 分光光度计外观 分光光度原理图:
0.575
光源
单色器
吸收池
检测器 信号处理及显示
信号处理 显示器
单色器
分光光度计外观
吸收池 检测器
光源
721型可见分光光度计
一、主要部件
1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光
浓度C及液层厚度L的乘积成正比。
注意! 适用范围
①入射光为单色光，适用于可见、红外、紫外光。 ②均匀、无散射溶液、固体、气体。 ③吸光度A具有加和性。Aa+b+c= Aa &光系数
A=k c L
k = A /c L
1、摩尔吸光系数或Em： 在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm时的吸光度。单位：L/(mol.cm)
第三章紫外可见分光光度法
优点：自动记录， 快速全波段扫描。可 消除光源不稳定、检 测器灵敏度变化等因 素的影响，特别适合 于结构分析。仪器复 杂，价格较高。是目 前用的最多的分光光 度计。
23
3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ 1、λ 2) 快束交替通 过同一吸收池而后到达检测器。产生交替信号。无需 参比池。△=1～2nm。两波长同时扫描即可获得导数 光谱。
max也作为定性的依据。不同物质
的λmax有时可能相同，但ε
定量分析的依据。
max不一定相同。
（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比,
10
3．紫外-可见吸收光谱的产生
由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分 子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生紫 外-可见吸收光谱。 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动
紫外分光光度计检测；可作为溶剂使用。
39
2、n→ζ＊跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150～250 nm，大部分在远紫外区 ，近紫外区仍不易观察到。
含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤
素等杂原子)均呈现n →ζ*跃迁。 如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n →ζ*跃迁的λ分 别为173 nm、183 nm和227 nm。
38
1、σ →σ ＊跃迁
所需能量最大，ζ电子只有吸收远紫外光的能量 才能发生跃迁。
饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区。
吸收波长λ< 200 nm。 例：甲烷λmax为125 nm , 乙烷λmax为135 nm， 环丙烷（饱和烃中最长） λmax为190 nm。 在近紫外没有饱和碳氢化合物的光谱，需真空
8
2．能级跃迁的讨论
（1）转动能级间的能量差Δ Er：0.005～0.050 eV， 跃迁产生吸收光谱位于远红外区，称为远红外 光谱或分子转动光谱； （2）振动能级的能量差Δ Ev约为：0.05～１eV，跃
23
3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ 1、λ 2) 快束交替通 过同一吸收池而后到达检测器。产生交替信号。无需 参比池。△=1～2nm。两波长同时扫描即可获得导数 光谱。
max也作为定性的依据。不同物质
的λmax有时可能相同，但ε
定量分析的依据。
max不一定相同。
（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比,
10
3．紫外-可见吸收光谱的产生
由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分 子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生紫 外-可见吸收光谱。 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动
紫外分光光度计检测；可作为溶剂使用。
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2、n→ζ＊跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150～250 nm，大部分在远紫外区 ，近紫外区仍不易观察到。
含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤
素等杂原子)均呈现n →ζ*跃迁。 如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n →ζ*跃迁的λ分 别为173 nm、183 nm和227 nm。
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1、σ →σ ＊跃迁
所需能量最大，ζ电子只有吸收远紫外光的能量 才能发生跃迁。
饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区。
吸收波长λ< 200 nm。 例：甲烷λmax为125 nm , 乙烷λmax为135 nm， 环丙烷（饱和烃中最长） λmax为190 nm。 在近紫外没有饱和碳氢化合物的光谱，需真空
8
2．能级跃迁的讨论
（1）转动能级间的能量差Δ Er：0.005～0.050 eV， 跃迁产生吸收光谱位于远红外区，称为远红外 光谱或分子转动光谱； （2）振动能级的能量差Δ Ev约为：0.05～１eV，跃
仪器分析-UV-vis
《仪器分析》华中农业大学食品科技学院仪器分析教研室( 刘晓宇)仪器分析是食品科学与工程专业和食品安全专业的基础课程之一，是测定物质的化学组成、含量、状态和进行科学研究与质量监控的重要手段。
课程内容既有成分分析又有结构分析，既有无机分析又有有机分析。
它是从事化学、生物、地质、食品分析等学科工作人员的基础知识。
通过本课程的学习，使学生能基本掌握常用仪器分析方法，初步具有应用此类方法解决相应问题的能力。
常用仪器分析方法是：原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、核磁共振波谱法、、色谱法、质谱法等。
通过本课程的学习，学生对这些方法的原理、仪器结构及其应用要有基本的理解。
具体的要求可归纳为：1．理解各分析方法的原理。
如定性、定量分析的依据，有关的定律、公式及其应用。
2．知道有关仪器的结构。
如仪器由几部分组成，有哪些重要部件，简单工作过程。
3．了解各方法的特点、应用范围及局限性，能根据实际问题，选择合适的方法。
4．掌握各方法的分析步骤和数据处理。
了解各方法对样品的要求与样品的处理，实验条件的选择，基本数据的运用，分析数据的处理。
第一章绪论授课主要内容第一节仪器分析简介一、仪器分析和化学分析分析化学(a n a l y t i c a l c h e m i s t r y)是研究物质化学组成的测量和表征的科学。
主要任务是鉴定物质的化学组成、结构和测量有关组分的含量。
是研究物质及其变化的重要方法。
•化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法。
•仪器分析（物理物化分析）：以物质的物理和物理化学性质(光、电、热、磁等)为基础的分析方法这类分析方法一般要依靠仪器来完成，故习惯上称为仪器分析。
二、仪器分析方法的分类（一）光学分析法(spectroscopic analysis)以物质的光学性质（吸收，发射，散射，衍射）为基础的仪器分析方法。
包括原子吸收光谱法、原子发射光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法等。
UV-Vis原理及应用概述
析测定的方法。这种产生于分子价电子在电子 能级间的跃迁的光谱，广泛用于无机和有机物质
的定性和定量测定。 （近）紫外光区：200～400nm 可见光区：400～800nm
.
紫外-可见分光光度法的特点
1）与其它光谱分析方法相比，其仪器设备 和操作都比较简单，费用少，分析速度 快;
2）灵敏度高（10-4～10-7g/ml） 3）选择性好; 4）精密度和准确度较高; 5）用途广泛
.
2.3 n→π*跃迁
此跃迁所需能量最小，辐射波长最长，吸 收峰一般都在近紫外区，甚至在可见区。它 是含杂原子的不饱和基团如羰基、硝基等中 的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是吸收 强度弱(ε在10 ～100之间) ，属于禁阻跃迁。
.
2.4 n→σ*跃迁
此跃迁所需能量比较低，吸收峰一般在 200nm附近，落于远紫外光区和近紫外光区。 具有未共享电子对的一些取代基的饱和有机 物都会产生此跃迁。如CH3OH和CH3NH2的 n*跃迁产生的吸收分别为183nm和 213nm。
.
电子跃迁类型不同，实际跃迁需要的能量不同， 吸收能量的次序为：
σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π* σ→σ* ～150nm n→σ* ～200nm π→π* ～200nm n→π* ～300nm
.
常见电子跃迁所处的波长范围及强度
.
实例
下列结构中所需能量最低和最高的跃迁类 型？ CH2=CHCH= CH2 CH3-CH=CH-CHO
.
3.5 吸收光谱
又称吸收曲线，以波长λ（nm）为横坐标，以吸光 度A或吸收系数ε为纵坐标。 光谱曲线中最大吸收峰所对应的波长相当于跃迁时 所吸收光线的波长称为λmax。和λmax相应的摩尔吸 收系数为εmax。εmax>104的吸收峰为强带。 εmax<103 的吸收峰为弱带。 曲线中的谷称为吸收谷或最小吸收(λmin)，有时在曲 线中还可看到肩峰（sh）。
的定性和定量测定。 （近）紫外光区：200～400nm 可见光区：400～800nm
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紫外-可见分光光度法的特点
1）与其它光谱分析方法相比，其仪器设备 和操作都比较简单，费用少，分析速度 快;
2）灵敏度高（10-4～10-7g/ml） 3）选择性好; 4）精密度和准确度较高; 5）用途广泛
.
2.3 n→π*跃迁
此跃迁所需能量最小，辐射波长最长，吸 收峰一般都在近紫外区，甚至在可见区。它 是含杂原子的不饱和基团如羰基、硝基等中 的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是吸收 强度弱(ε在10 ～100之间) ，属于禁阻跃迁。
.
2.4 n→σ*跃迁
此跃迁所需能量比较低，吸收峰一般在 200nm附近，落于远紫外光区和近紫外光区。 具有未共享电子对的一些取代基的饱和有机 物都会产生此跃迁。如CH3OH和CH3NH2的 n*跃迁产生的吸收分别为183nm和 213nm。
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电子跃迁类型不同，实际跃迁需要的能量不同， 吸收能量的次序为：
σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π* σ→σ* ～150nm n→σ* ～200nm π→π* ～200nm n→π* ～300nm
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常见电子跃迁所处的波长范围及强度
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实例
下列结构中所需能量最低和最高的跃迁类 型？ CH2=CHCH= CH2 CH3-CH=CH-CHO
.
3.5 吸收光谱
又称吸收曲线，以波长λ（nm）为横坐标，以吸光 度A或吸收系数ε为纵坐标。 光谱曲线中最大吸收峰所对应的波长相当于跃迁时 所吸收光线的波长称为λmax。和λmax相应的摩尔吸 收系数为εmax。εmax>104的吸收峰为强带。 εmax<103 的吸收峰为弱带。 曲线中的谷称为吸收谷或最小吸收(λmin)，有时在曲 线中还可看到肩峰（sh）。
有机波谱分析--紫外-可见光谱法
λmax=230～270nm； εmax=200～7000 L·mol-1·cm-1。
②呈一宽峰，且有精细结构。 ③当苯环被烷基以外的基团取代或溶剂极性增大时，精细
结构将会减弱甚至消失。
（4）E 带：芳香族化合物的特征谱带。
Ethylene
●E1带：苯环中“乙烯键”的π→π*跃迁产生的吸收带。 λmax=180～200nm，远紫外区； εmax=5×104L·mol-1·cm-1，强吸收。（不常用）
3.互变异构
4.氢键效应 1）溶质分子间氢键
使n→*共轭受限，轨道能差增大，波长蓝移。
2）分子内氢键：能差减小，波长红移。
例如：邻硝基苯酚和间硝基苯酚
分子内氢键
max=278nm =6.6103
无分子内氢键
max=273nm =6.6103
邻硝基苯酚， 由于分子内氢键的形成，红移了5nm。
3）溶质与溶剂间形成的氢键（属于溶剂效应）
波谱范围：10~800nm
（1）远紫外光区10~200nm （2）近紫外光区200~400nm （3）可见区400~800nm.
一般的紫外光谱是指近紫外区。
1、紫外光谱产生的条件
2、有机分子的化学键类型
★构成分子的化学键主要有 键、 键，还 有未成键孤
对电子构成的非键（n 键）。
★ 5种轨道分别是：
54
2）单环共轭烯烃(乙醇溶剂) ◆母体值： ①共轭二烯不在同一环内
217nm
②共轭二烯在同一环内
◆扩展共轭： ◆取代基增加值： 烷基 卤素 ◆环外双键
253nm
＋30nm
＋5nm ＋17nm ＋5nm
55
●注意： (1)母体值只是指共轭二烯母体本身的λ值,不包括C=C-C=C
②呈一宽峰，且有精细结构。 ③当苯环被烷基以外的基团取代或溶剂极性增大时，精细
结构将会减弱甚至消失。
（4）E 带：芳香族化合物的特征谱带。
Ethylene
●E1带：苯环中“乙烯键”的π→π*跃迁产生的吸收带。 λmax=180～200nm，远紫外区； εmax=5×104L·mol-1·cm-1，强吸收。（不常用）
3.互变异构
4.氢键效应 1）溶质分子间氢键
使n→*共轭受限，轨道能差增大，波长蓝移。
2）分子内氢键：能差减小，波长红移。
例如：邻硝基苯酚和间硝基苯酚
分子内氢键
max=278nm =6.6103
无分子内氢键
max=273nm =6.6103
邻硝基苯酚， 由于分子内氢键的形成，红移了5nm。
3）溶质与溶剂间形成的氢键（属于溶剂效应）
波谱范围：10~800nm
（1）远紫外光区10~200nm （2）近紫外光区200~400nm （3）可见区400~800nm.
一般的紫外光谱是指近紫外区。
1、紫外光谱产生的条件
2、有机分子的化学键类型
★构成分子的化学键主要有 键、 键，还 有未成键孤
对电子构成的非键（n 键）。
★ 5种轨道分别是：
54
2）单环共轭烯烃(乙醇溶剂) ◆母体值： ①共轭二烯不在同一环内
217nm
②共轭二烯在同一环内
◆扩展共轭： ◆取代基增加值： 烷基 卤素 ◆环外双键
253nm
＋30nm
＋5nm ＋17nm ＋5nm
55
●注意： (1)母体值只是指共轭二烯母体本身的λ值,不包括C=C-C=C
郑州大学仪器分析考研辅导3UV-Vis
6. 举例说明紫外吸收光谱在分析上有哪些应用． 答：（１）紫外光谱可以用于有机化合物的定性分析，通过测定物质的最大吸收 波长和吸光系数，或者将未知化合物的紫外吸收光谱与标准谱图对照，可以确定 化合物的存在．
（２）可以用来推断有机化合物的结构，例如确定1,2-二苯乙烯的顺反异构体．
H C C H H C C
答案 （1）以c(R)为横坐标，A为纵坐标，作图可得配合物c(R)＝7.5×10－5 mol/L时配合物 的配位比为7.5×10－5/ 2.5×10－5＝3，此配合物为CoR32＋ （2）Co(Ⅱ) ＋3R → CoR32＋ 考虑到配合物的解离度α ，由图可得 a ＝（A’－A ）/A’ A’ ＝0.529 A＝0.486 a ＝0.0813 K稳＝[CoR32＋] / [Co2＋][R]3 [CoR32+]＝(1-a )×c [Co2+ ]＝a ×c [R]＝ a ×3c K稳=(1-a )/{33×a4×c3} 将有关数据代入此式得 K稳=(1-0.0813)/{33×0.08134×(2.5×10-5)3} =4.98×1016
13 试举出两种方法，鉴别某化合物的 UV 吸收带是由 n→p*跃迁产生还是由p→p* 跃迁产生。
答：第一种方法：分别在极性和非极性溶剂中测定试样的 UV 吸收光谱。设在非极性 和极性溶剂中测得的最大吸收波长分别为 maxf非极和 max极 。 若 maxf非极 >max极 ，则该吸收带为 n →p*跃迁产生。 若 maxf非极 < max极 ，则该吸收带为 p →p*跃迁产生。
８．下列两对异构体，能否用紫外光谱加以区别？
（１）
（２）
CH=CH
CO CH3
CH=CH
CO CH3
第三章 紫外-可见吸收光谱法
3-1 概述
3-1 概述
紫外光
波长为10-400nm的电磁辐射，分为远紫外光 的电磁辐射， 波长为 的电磁辐射 （10-200nm）和近紫外光（200-400nm）。 ）和近紫外光（ ）。 远紫外光可被大气中的水气、 远紫外光可被大气中的水气、氮、氧和二氧化 碳所吸收，只能在真空中研究， 碳所吸收，只能在真空中研究，故又称真空紫 外光。我们讨论近紫外光谱。 外光。我们讨论近紫外光谱。
紫外-可见吸收光谱法 第三章 紫外 可见吸收光谱法
UltravioletUltraviolet-Visible Absorption Spectrometry UV-Vis UV-
章节内容
第一节 概述 紫外-可见吸收光谱 第二节 紫外 可见吸收光谱 第三节 紫外-可见分光光度计 紫外 可见分光光度计 紫外-可见吸收光谱法的应用 第四节 紫外 可见吸收光谱法的应用
（5）出射狭缝 紫外-可见分光光度计使用石英棱镜。 棱镜单色器的缺点在于色散率随波长变 化，得到的光谱呈非均匀排列，而且传递 光的效率较低。 光栅单色器在整个光学光谱区具有良好 的几乎相同的色散能力。因此现代紫外-可 见分光光度计 多采用光栅单色器。 （三）吸收池 （四）检测器 （五）信号显示器
二、分光光度计的构造类型
的配位体强度小于NH 如：H2O的配位体强度小于 3的, 的配位体强度小于 所以， （ 所以，Cu（H2O）6呈浅蓝色，吸收峰 ） 呈浅蓝色， 794nm；Cu（NH3）6深蓝色，吸收峰 深蓝色， ； （ 663nm。 。 一些常见配位体配位场强弱顺序： 一些常见配位体配位场强弱顺序： I-<Br-<Cl-<F-<OH-<C2O4-=H2O<SCN-< 吡啶=NH3<乙二胺 联吡啶 邻二氮菲 乙二胺<联吡啶 吡啶 乙二胺 联吡啶<邻二氮菲 <NO2-<CN-
UV-Vis 分光光度分析法
氯仿
245
苯
260
甲苯
285
乙酸乙酯 260
2021年11月6日星期六
50-1
1、樣品處理條件的選擇
（2）測試樣品的性狀 溶液濃度：保證吸光度範圍適宜 樣品純度： 溶液酸鹼性： 溶質粒徑：真溶液，混濁液，乳濁液
樣品濃度偏離較大 A值不在理想範圍
2021年11月6日星期六
50-1
A值偏離較大時分析策略：示差分光光度法
規定按一定方法測試其A值不超過某限度
2021年11月6日星期六
50-1
四、定量分析方法
（一）單組分的定量方法
1、吸光係數法（絕對法）：
查得吸光係數ε 或 E11c，%m 測得A。
據 A =εcl 求 c
2、校正（標準）曲線法：
同台儀器固定工作狀態和測定條件，測定一系列 標準溶液的A值，繪製A-c關係圖。 可採用回歸直線方程計算。
2021年11月6日星期六
50-1
（2）褶合光譜的定性技術：
經褶合變換不同物質的差異會在高分辨區域得 到反映。
為克服虛假信號，常以對照品褶合光譜的標準 區域作為定性鑒別的依據。
（3）褶合光譜的定量技術：
單組分：對含有背景吸收的樣品直接分析
多組分：以褶合光譜為基礎，結合最小二乘法 求解。因減少組分間的數學相關性，通過非同 步分析和交互校正技術，可篩選出最佳結果。
UV-Vis 分光光度分析法
一、分析條件的選擇 二、定性鑒別 三、純度檢查 四、定量分析 五、結構分析
2021年11月6日星期六
50-1
一、分析條件的選擇
意義：獲得可靠分析數據的前提和保證！ 目的：方法最優化，高靈敏度和準確度。 包括：三方面
波谱分析--UV-Vis
• 3、芳香族化合物的吸收光谱
• （1）苯的吸收光谱（E1、E2 、B） • （2）烷基取代 — 使B带稍向长波移动；
• （3）助色团取代 — 使E、B带红移，强度增加；
• （4）生色团取代 — 使B带显著红移（见表P22）；
• （5）稠环芳香族化合物 — 共轭越大，红移越多（P26
）
波谱分析 —— UV-Vis
•
分析时常有偏离，此时可从两方面分析：
•
（1）样品溶液因素：上式仅在稀溶液成立；
•
（2）仪器因素：上式仅适用于单色光。
波谱分析 — UV-Vis
• 二、仪器结构与原理
•
—— 按光学系统可分为单光束、双光束、单波长
、
•
双波长分光光度计；由辐射源、分光器、吸
•
收池、检测器等组成（见图）。
•
•
光源 — 钨灯和氘灯（连续、稳定、恒定、长
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物的 分子吸收光谱图。
丙酮
波谱分析 —— UV-Vis
• 一、方法原理
• 1、有机化合物的紫外可见吸收光谱 • （1）非键和成键向反键的跃迁（四种）
（2）电荷迁移跃迁（分子内的氧化还原过程） 如 ph – NR2 ，ph –COR 等（吸光系数大于104）
各轨道能级高低顺序： n**； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*
波谱分析--UV-Vis
2020年4月28日星期二
不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异， 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射， 这是UV-Vis定性分析的基础。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物，经待 测物吸收后，测量其对不同波 长光的吸收程度(吸光度A)， 以吸光度A为纵坐标，辐射波 长为横坐标作图，得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线，据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
第三章紫外光谱和质谱
③ π-π*跃迁
是π电子从π成键向反键π*轨道的跃迁，含有π电子基团的不饱和有 机化合物，都会发生π-π*跃迁，如有 、 等的有机化合
物。π－π*跃迁所需的能量比σ－σ*跃迁小，也一般比n－σ*跃迁小，吸收 峰一般在200nm附近。
π-π*还具有以下特点：
吸收波长一般受组成不饱和键的原子影响不大，如 及 的λmax 都是 175 nm；摩尔吸光系数都比较大，通常在104以上，为强吸收带；
特点：光谱原理简单，识谱容易，信息量较少， 应用仍较广泛。
一、基本原理
1．紫外光谱的产生 E = E0 + E平动 + E转动 + E振动 + E电子 图中A、B表示不同能量的两个电 子能级，在每个电子能级中还分 布着若干振动能量不同的振动能 级，它们的振动量子数V=0、1、 2、3…表示，而在同一电子能级 和同一电子能级和同一振动能级 中，还分布着若干能量不同的转 动能量，它们的转动能级数J=0、 1、2、3……表示。 在分子能级跃迁所产生的能级变化ΔE中，电子能级跃 迁的能量变化ΔEe是最大的，一般在1～20eV之间， 它对应的电磁辐射能量主要在紫外－可见光区。
3．某些常见化合物的吸收光谱 ① 饱和烃及其取代衍生物 饱和烃中只有σ键，即只有σ电子，因此只能产生σ-σ*跃 迁，饱和烃的取代衍生物引入具有未成键n电子的杂原子， 可以产生n -σ*跃迁，吸收波长变大 。 如CH4的吸收波长为125 nm，而CH3Cl、CH3Br和CH3I的 吸收波长分别为173、204 和258 nm。 饱和烃是测定紫外－可见光谱时的良好溶剂。 ② 不饱和烃及共轭烯烃 可以产生σ-σ*跃迁和π-π*跃迁，一般在近紫外光区，为强吸收带在 分析上较有实用价值。 不饱和烃中，如果存在着共轭体系，共轭使电子离域大，-*能 量降低，跃迁几率增加，吸收波长变长，吸收变大。共轭程度越大， 则λmax越大，εmax也越大。 如：乙烯(193 nm)，1,3-丁二烯(217 nm)，己三烯(258 nm)，辛四 烯(300 nm) 在共轭体系下，π－π*跃迁所产生的吸收带，又称为K带。
第三章UVVIS 法.
238 315
237 309
243 305
▲
溶剂对峰形的影响
乙醚 水
非极性 → 极性 n → *跃迁：兰移； ； → *跃迁：红移； ；
选
▲ 溶剂的选择:
●
扫描
UV VIS
σ n
σ
＊
如 R－OH, R－O－R R－H
σ
＊
● ●
比较 UV i, s 获UV 特征精细结构
同种溶剂; 非极性溶 剂
红移
…
red shift
(二). UV-VIS光谱影响因素
4
K B
C=O
π→π*
－CH3
n
Π
Π
Π
＊
推测
UV
光谱 VIS O
∝ 分子结构
∝ 溶剂
3
R
＊
2
240 278 319
n→ π*
溶剂 ▲ 非极性 极性 hyperchromic effect
=
C－CH3 1. 精细结构(吸收峰)消失 P21 图3-3
S1 (允许)
T (禁止)
定性
结构分析 UV之所以是带状光谱，∵其是由 分子本身的复杂运动所产生的.
Amax
定量
2. E电子能级、V振动能级、R转动能级图
E1
Ro Ro Ro
V1
Vo
Eo E电子能级 V振动能级 R转动能级
3. UV光谱产生的条件
●
A—B
A
能 级 能 量 差
核间 B 相对位移
原子振动
§3-1 概述
UV-VIS 法是基于分子或离子对UV、VIS光的特征吸收建立起来的方法, 属于分子吸收光谱. 一. 分子吸收光谱分析发展史 ▲ 目视比色法 根据颜色深浅 ▲ VIS 有色sol ▲ 存在问题 ▲ 光声光谱 测量光、声频
仪器分析第三章(含练习题)
C
C
p
极性
非极性
n → p*跃迁：兰移； ；
p → p*跃迁：红移；
N-亚硝基二甲胺在不同溶剂中的紫外吸收光谱图
由于溶剂对电子光谱图影响很大，因此，在吸收 光谱图上或数据表中必须注明所用的溶剂。在进行紫 外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。选择溶剂时注 意下列几点：
3.2 光吸收的基本定律
如：异丙叉丙酮
吸收带
max(正己烷)
max(氯仿)
max(甲醇)
max(水)
p→p *p n→
*
230nm
329nm
238nm
315nm
237nm
309nm
243nm
305nm
溶剂极性增加，n→π *跃迁吸收带蓝移是因为：
C
O ‥ n轨道
· C
· O
p * 轨道
从上面C=O（羰基）键的电子云分布可以知道，相 对于激发态π*轨道来说，基态时氧原子上的n电子处于定 域状态，更为集中，使得羰基的极性较为明显，因此，在 n→π*跃迁中，基态的极性比激发态更强一些。
3.1.4 常用术语
吸收峰、谷、肩峰、末端吸收
3.1.4 常用术语
☺吸收曲线
同一种物质对不同波长光 的吸光度不同。吸光度最大 处对应的波长称为最大吸收 波长（λmax）
λmax
不同浓度的同一种物质， 其吸收曲线形状相似， λmax不变。而对于不同物 质，它们的吸收曲线形状 和λmax则不相同。 ——定性分析依据
第3章 紫外－可见分光光度法法
Ultraviolet and visible Spectrometry (UV-Vis)
• 紫外-可见吸收光谱
• 朗伯-比尔定律
第三章 紫外可见吸收光谱法
3.金属离子影响下配体的 p → p* 跃迁 显色剂大多含有生色团和助色团，与金属离子 配位时，其共轭结构发生变化导致吸收光谱发生红 移或蓝移。 例：茜素磺酸钠 弱酸性－黄色－ λmax=420nm 弱碱性－紫红色－ λmax=560nm
pH为4~5时与Al３＋配位后，为红色，λmax=475nm，相对于 酸性茜素磺酸钠吸收峰红移，相对于碱性茜素磺酸钠吸收峰 蓝移。
480-490
490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-780
绿蓝
蓝绿 绿 黄绿 黄
橙
红 红紫 紫 蓝
橙
红
绿蓝
蓝绿
3.特点：
(1) 灵敏度较高，可达10-4~10-7g/mL； (2) 准确度较高，一般为1% ~5%； (3) 仪器价格较低，操作简便、快速； (4)应用范围广。既能进行定量分析，又可进行 定性分析和结构分析；既可用于无机物化合 物分析，也可用于有机物化合物分析；还可 用于络合物组成、酸碱解离常数的测定等。
标准谱图库：46000种化合物紫外光谱的标准谱图 有一定局限性，需与红外、核磁、质谱等法相结合 进行准确鉴定。
(二)结构分析
紫外—可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律： (1)若在220～280nm内无吸收峰，可推断化合物不含苯环、共轭 双键、醛基、酮基、溴和碘(饱和脂肪族溴化物在200-210nm有 吸收)。
必须在配体的配位场作用下才可能产生;
一般的规律：轨道分裂能随场强增加而增加，吸 收峰波长则发生紫移。 例如：水合铜离子(Ⅱ)是浅蓝色的λmax=794nm ，而 它的氨络合物却是深蓝色的λmax=663nm 。
摩尔吸收系数ε很小，对定量分析意义不大。但可 用于络合物的结构及无机络合物的键合理论研究。
第三章 紫外-可见分光光度法
2
目录
第一节 紫外-可见分光光度法的基本原理 第二节 紫外-可见分光光度计 第三节 紫外-可见分光光度法分析条件的选择 第四节 紫外-可见分光光度法的应用
3
概述
紫外-可见分光光度法(ultraviolet-visible spectrophotometry，UV-Vis)是基于分子中价电子跃迁所产生 的吸收光谱而进行分析的方法，又称紫外-可见吸收光谱法。
某些过渡金属离子与含生色团的试剂反应所产生的配合物， 以及许多无机物离子均可产生电荷迁移跃迁。 此类吸收带较宽，吸收强度大，一般εmax ＞104。
6
（一）电子跃迁的类型
6、配位场跃迁 第4、5周期过渡金属水合离子或过渡金属离子与显色剂所形 成的配合物在电磁辐射作用下，吸收适当波长的紫外光或可 见光，从而获得相应的吸收光谱。 配位场跃迁吸收强度较弱，一般εmax ＜102。 如Ti(H2O)63+水合离子的配位场跃迁吸收带λmax为490nm。 大 多 数 镧 系 和 锕 系 元 素 离 子 的 4f 或 5f 电 子 可 发 生 f→f* 跃 迁 （配位场跃迁），因而在紫外-可见光区都有吸收。
其中称为百分吸收系数，单位为100ml/（g·cm）。 吸收系数两种表示方式之间的关系是：
M 10
E1% 1cm
33
朗伯-比尔定律公式运用
例 某种从中药提取物分离纯化制得的有效成分，浓度为
24
1、有机化合物的紫外吸收光谱
(4)芳香族化合物 苯具有环状共轭体系，在紫外光区，由π→π*跃迁产生E1带、 E2带和B带3个吸收带。 B带是芳香族化合物的特征。 当苯环上引入－NH2、－OH、－CHO、－NO2基团时，苯的 B带显著红移，吸收强度增大。 如果引入的基团带有不饱和杂原子时，则产生了n→π*跃迁的 新吸收带。 如硝基苯、苯甲醛的n→π*跃迁的吸收波长分别为330nm和 328nm。
目录
第一节 紫外-可见分光光度法的基本原理 第二节 紫外-可见分光光度计 第三节 紫外-可见分光光度法分析条件的选择 第四节 紫外-可见分光光度法的应用
3
概述
紫外-可见分光光度法(ultraviolet-visible spectrophotometry，UV-Vis)是基于分子中价电子跃迁所产生 的吸收光谱而进行分析的方法，又称紫外-可见吸收光谱法。
某些过渡金属离子与含生色团的试剂反应所产生的配合物， 以及许多无机物离子均可产生电荷迁移跃迁。 此类吸收带较宽，吸收强度大，一般εmax ＞104。
6
（一）电子跃迁的类型
6、配位场跃迁 第4、5周期过渡金属水合离子或过渡金属离子与显色剂所形 成的配合物在电磁辐射作用下，吸收适当波长的紫外光或可 见光，从而获得相应的吸收光谱。 配位场跃迁吸收强度较弱，一般εmax ＜102。 如Ti(H2O)63+水合离子的配位场跃迁吸收带λmax为490nm。 大 多 数 镧 系 和 锕 系 元 素 离 子 的 4f 或 5f 电 子 可 发 生 f→f* 跃 迁 （配位场跃迁），因而在紫外-可见光区都有吸收。
其中称为百分吸收系数，单位为100ml/（g·cm）。 吸收系数两种表示方式之间的关系是：
M 10
E1% 1cm
33
朗伯-比尔定律公式运用
例 某种从中药提取物分离纯化制得的有效成分，浓度为
24
1、有机化合物的紫外吸收光谱
(4)芳香族化合物 苯具有环状共轭体系，在紫外光区，由π→π*跃迁产生E1带、 E2带和B带3个吸收带。 B带是芳香族化合物的特征。 当苯环上引入－NH2、－OH、－CHO、－NO2基团时，苯的 B带显著红移，吸收强度增大。 如果引入的基团带有不饱和杂原子时，则产生了n→π*跃迁的 新吸收带。 如硝基苯、苯甲醛的n→π*跃迁的吸收波长分别为330nm和 328nm。
实例解析——紫外可见分光光度法(UV-VIS)
紫外可见分光光度法实例解析一、原理分析UV-VIS依据电子跃迁光谱，通常分子轨道基态外层电子处在，当分子外层吸收紫外或者可见辐射后，从基态向激发态跃迁。
其中紫外光谱：200~400nm，可见400~780nm。
其定性依据是不同物质对不同波长吸光度不同，定量依据是朗伯比尔定律A= εbc 吸光度分子二、适用范围一般适用于有机物，尤其是含有发色光能团、大共轭体系如含有苯环的有机物的测定三、特点：灵敏度高、选择性好、准确度好、通用性强、操作简单、价格低廉缺点：远不如红外光谱好，很多化合物在紫外没有吸收或者吸收很弱，而且紫外光谱特征性不强。
可以用来检验一些具有大的共轭体系或者发色官能团，并作为其他方法的补充。
四、仪器组成：光源——单色器——狭缝——样品池——检测器五、准备工作实验开始前查相关文献确定显色剂，显色剂：将待测组分形成有色化合物反应类型：络合反应氧化还原反应取代反应缩合反应显色剂选择条件：(1)灵敏度(2)选择性(3)生色物质稳定(4)组成恒定(5)显色剂在测定波长处无明显吸收，有色化合物与显色剂颜色对比大六、实验仪器前期设定：由待测物质查阅相关文献，确定使用可见区还是紫外区，确定光源钨丝或者氢、氘。
由待测物质确定样品池采用紫外区的石英池或者可见区的玻璃池检测器选用光电倍增管达到最佳检测效果七、配置标准检测液、显色剂溶液、参比溶液、标准溶液标准溶液：由分析纯的待测物质配置而成的溶液参比溶液：若仅待测组分和显色剂反应产物有吸收，其他试剂无吸收，用水做参比若显色剂和其他试剂略有吸收，试液本身无吸收，用“试剂空白”（不加试样溶液）参比若待测试液有吸收，而显色剂无吸收，则用“试样空白”（不加显色剂）做参比一般都选用试剂空白，即八、样品前处理，制成相应的溶液，如果其中有干扰离子，则加入掩蔽剂进行掩蔽或者采用化学方法分离出干扰离子九、实验条件确定：(1)最大吸收波长确定取1ml的标准溶液，1ml显色剂配制成溶液，稀释、定容、差文献确定谱线大致范围，多次测定，选择有最大吸收时的波长定为最大吸收波长，并且和标线对比，确定其误差是否在允许范围内，适当控制吸光度在最适范围(2)显色剂用量确定分别取1ml标准液，不同体积显色剂配成溶液，稀释、定容、多次测定得到吸光度-显色剂用量曲线，选择使得曲线平缓的最低用量再增加0.5ml为最佳显色剂用量（设为a ml）(3)显色温度确定取分别取1ml标准液、和a ml的显色显色液，稀释定容，测量在相同时间，不同温度下的吸光度显色时间曲线，得到最适温度T0(4)显色时间的确定分别取1ml标准液、和a ml的显色显色液，稀释定容，恒温T0测量，分在测量得到吸光度-显色时间曲线。
UV-Vis原理及应用概述
bolic Functions首度有系统的发展，而
且在物理学上对光和热的研究有许多
创新。因此可知Lambert在数学、物理、
天文均有重要的贡献。
.
43
3. 吸光系数
Lambert-Beer定律的数学表达式：A= κcl
式中比例常数κ与吸光物质的本性，入射光波 长及温度等因素有关，称为吸光系数。
吸光系数的物理意义：吸光物质在单位浓度及单 位厚度时的吸收度。是物质在一定波长下的特 性常数。
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n*，n*
n*， n* n* n*
O C H3
K（E2）带：λmax = 240nm，ε=1.3×104 B带：λmax =278nm， ε=1100 R带：λmax =319nm， ε =50
精品文档
37
苯乙酮的紫外吸收光谱（溶剂：正庚烷）
精品文档
பைடு நூலகம்38
§2 Lambert-Beer定律
Lambert-Beer定律是物质对光吸收的基本 定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。 Lambert-Beer定律 吸光系数 光度法的误差
朗伯 Lambert
（1728- 1777）
出生地：Alsace，France
他发现新的几何观念：当三角形
面积逐渐减少时，它的角度和会逐渐
增加。Lambert被大家所熟悉的是他在
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10
5.1 -9
● 引用表面活性剂可提高灵敏度 0.8 0.6 0.4 0.2
400 450
λmax
4 3
1 2
500 550 600 650 700
ε(L· mol
·-1 ) cm
4
-1
1. CAS / H2O
450
1.6×10
2. Sc(Ⅲ)-CAS/CAS (PH 5.0) 580
3. CAS-TDBC/H2O/CAS -TDBC 4. Sc(Ⅲ)-CAS-TDBC/CAS -TDBC ≨ε (倍) 420 1.64×105
C
O
非极性 极性
C
C
非极性 极性 n → *跃迁：兰移； ； → *跃迁：红移； ； n
max(正己烷 ) max(氯仿) max(甲醇) max(水)
230 329
238 315
237 309
243 305
▲
溶剂对峰形的影响
乙醚 水
非极性 → 极性 n → *跃迁：兰移； ； → *跃迁：红移； ；
Ai 1 = Ai 2 A = Aa 2 - Aa 1 =（a，1 -a，2）b Ca
消除了共存组分的干扰
( 3 ) 进行导数光谱测定
A
A= bC
dA d = bC d d
（1）灵敏度取决于d /d ，拐点 d /d 最大，灵敏度最高； A （2） d /d = 0 为吸收曲线极大 值； （3）两个重叠度很大的曲线的 导数曲线有可能区别开。
•光源不稳定性影响测量精密度
2.双光束仪
斩光器
双 光 束 R
参比池
M0 光源 单色器
λ
N M
M
S
试样池
PM
N
检测器
A
显示
▲ 优点
● 对R, S同时测量,测量方便,精密度, 准确度较高; ● ≨λ A, 可进行自动扫描 ●补 偿了仪器不稳定性的影响 ● 操作烦, λmax AR, AS ● 需要换 R , S ● 不能消除试液背景成分干扰
1
R/S N PM ≨A
▲ 优点 ● 测量方便, 不需更换 R, S
●
●
补偿仪器不稳定性影响 能消除光谱重叠干扰
快速, 可自动扫描
●
● 能消除试液的背景成分吸收的干扰
为什么双波长仪器能够消除背景和光谱重叠干扰？
( 1 ) 消除背景干扰
∵ A1 = lg I0/ I1 = 1bC + Ab
A2 = lg I0/ I2 = 2bC + Ab
分光光度法 用单色器（棱镜、光栅）分光 IR S、L
●
自动化 传感器
测量光、声频
增加光吸收程度
实现自动化
二、方法原 理
1.UV光谱的产生
E1 200－ 400nm NUV（近紫外光） E2 E e =E 1－E
2
or
自旋方向 e 状态 E λmax UV光谱
(带状)
不变 单线态(S) ES >
改变 三线态(T) S0 ET
εmax(L· · ) mol cm
CH3
举
例
λmax 280
<100(弱带) C=O weak band CH3 10 (强带) strong band 200 10
4 4
εmax 16
εmax
200
4 3
＊
＊
λmax
B
255 E Π Π
＊
E1 <200
E2 >200
E
3
E1 184 E2 204
ε
L· ml λ/nm
-1
lg ε
0
λ/nm
0
λ/nm
T∝λ
UV光谱
A ∝λ
有机物 σ 无机物
ε ∝λ
σ ,n
＊
lgε ∝λ
＊
σ , Π
Π , n
＊
Π
跃迁
＊
电荷转移, 配位场, 配位体等跃迁
§3-2 UV-VIS光 谱
一. 有机物UV-VIS光谱
(一).价电子跃迁 1. 条件 E n
Π＊ Π
轨道类型
3. VIS-UV 法的灵敏度 ∵ A= 4.提高灵敏度的途径 ∴
6.02×1023
εbc
ε = 0.434 N·αi
0.434×6.02×1023 1000
1×10
-15
ε=
A εb
×1.0×10
-15
● 寻找新显色剂, 增敏剂.
提高有效面积. ● 采用长光程方法
按1%吸收时, A = 0.0044, b = 1 则c= = 0.0044 = 4.4×10 (mol/L) ≈ 10 (g/mL)
玻璃棱镜 P24 图3-4.a
光栅
吸收池
石英
光学玻璃 阳极 蓝敏 CsSb 红敏 Cs2O/Ag
石英
检测器
光电倍增管 P25.图3-5
光电管
光电倍增管
信号显示器
数据微处理机
数字显示
数据微处理机
二. 构造原理
1、单光束仪器
H
W
S2
蓝 红
缺点： • 操作麻烦： 任一波长 空白——IO 样品——I
S1
• 不能进行吸收光谱的自动扫描
Π
Π
＊
发生 化作用
蓝移
形
blue shift absorbance
原因: 溶剂 red shift
△E , λ . n, e + 溶剂
氢键
成
△E ,λ
hypochromic effect
▲ 溶剂对吸收波长的影响
n<p
O
C C
C
n >p
n n
p
n p
UV-VIS基本部件区别
氙灯 钨灯
100 400 800 1 4 8
相对辐 发射 功率
10 m
氘灯
H 2灯
200 300 λ/nm
UV-VIS仪
UV 仪
VIS 仪
λ(nm)
200-400
400-800
200-1000
光源
H or 氘灯
W 灯、XW灯
氘灯
单色器
石英棱镜. 光栅 P24.图3-4.b
●
若以 λ1, λ2保持 1~2 min 间隔同时扫描,即将
dA ~ λ (曲线, dλ
即一阶导数光谱) 例: Vc(s)
Vc(i)
（4）多组分混合物中各组分分别测定 ——多波长分光光度法 A
1 2 3
0
200 250 300 350 400 450 500
/nm
A1 = 11C1 + 12C2 + 13C3 A2 = 21C1 + 22C2 + 23C3 A3 = 31C1 + 32C2 + 33C3
分子转动
纯≨Ev ＋
Er ≨Er ＋ Ee ≨ Ee (=1-20ev)
纯转动跃迁
e 绕核运动
价电子运动 ≨Ev,r
价电子跃迁
●
条 件 EM =
≨ Ee,v
≨Er
EM ≨ Ee >≨Er >≨Ev
=
分子光谱 λ
UV-VIS
NIR ∽ 4000
中IR ∽
远IR 200cm -1 ∽ 10
σ＊
n σ
Π＊ ＊
反键 非键 成键
Π＊
> > ∵E σ ＊ Π ＊ ∴ σ, Π, e
n>
Π>σ σ ,Π
＊ ＊
n
σ σ
400
＊
Π
n
Ee =△E
σ
e 条件
200
300
λ/nm
2. 形式与类型
e 形式
e 类型
举
例
λmax(nm) εmax(L· · ) mol cm
-1
-1
σ σ
Π
＊
R－H N－V (C=C)n H H (n≧2) < 150 ~10
-
配位体Π 跃迁
Π＊
L
Π
Π
＊
跃迁:
nΠ
Π
＊
正
例:
λmax (弱酸性) λmax(弱碱性)
∝ λmax
A.S
420
560
共轭键数目 茜素磺酸钠: ≡ (Alizarins)
A.S－Al 475(红移) 55
(对比度) Δλmax
2.规律
1）配体配位场越强，d 轨道分裂能越大，吸收波长越短。
例如：H2O 配位场 <
( : 10 －10 ) 强度 负
2+
H2 O 小 NH3 大
794 663
浅蓝 深蓝
d－d 配位场跃迁: I 配位场 ∝ λmax 例: Cu
ε
1
2
配位场的电子亲和力 负
-
FL 小 大
λmax 长, VIS 短, UV
电荷转移跃迁:
(ε: ~10 )
5
FL ∝ λmax 例: Fe
3+
SCN Cl
200-400 400-800nm 12820 4000 200
红外:振动光谱 ≨Ev = 0.05-1ev 远红外:转动光谱 ≨Er =0.005-0.05ev
4. 分子的电子光谱的特点
(1) 在波长范围内按一定强度分布的谱带 —— 带光谱 (2) 波长位于UV-VIS区
5. UV-VIS光 谱表征 100 0.1 T/% 0 λ/nm 相关性: 价e A 0
5.1 -9
● 引用表面活性剂可提高灵敏度 0.8 0.6 0.4 0.2
400 450
λmax
4 3
1 2
500 550 600 650 700
ε(L· mol
·-1 ) cm
4
-1
1. CAS / H2O
450
1.6×10
2. Sc(Ⅲ)-CAS/CAS (PH 5.0) 580
3. CAS-TDBC/H2O/CAS -TDBC 4. Sc(Ⅲ)-CAS-TDBC/CAS -TDBC ≨ε (倍) 420 1.64×105
C
O
非极性 极性
C
C
非极性 极性 n → *跃迁：兰移； ； → *跃迁：红移； ； n
max(正己烷 ) max(氯仿) max(甲醇) max(水)
230 329
238 315
237 309
243 305
▲
溶剂对峰形的影响
乙醚 水
非极性 → 极性 n → *跃迁：兰移； ； → *跃迁：红移； ；
Ai 1 = Ai 2 A = Aa 2 - Aa 1 =（a，1 -a，2）b Ca
消除了共存组分的干扰
( 3 ) 进行导数光谱测定
A
A= bC
dA d = bC d d
（1）灵敏度取决于d /d ，拐点 d /d 最大，灵敏度最高； A （2） d /d = 0 为吸收曲线极大 值； （3）两个重叠度很大的曲线的 导数曲线有可能区别开。
•光源不稳定性影响测量精密度
2.双光束仪
斩光器
双 光 束 R
参比池
M0 光源 单色器
λ
N M
M
S
试样池
PM
N
检测器
A
显示
▲ 优点
● 对R, S同时测量,测量方便,精密度, 准确度较高; ● ≨λ A, 可进行自动扫描 ●补 偿了仪器不稳定性的影响 ● 操作烦, λmax AR, AS ● 需要换 R , S ● 不能消除试液背景成分干扰
1
R/S N PM ≨A
▲ 优点 ● 测量方便, 不需更换 R, S
●
●
补偿仪器不稳定性影响 能消除光谱重叠干扰
快速, 可自动扫描
●
● 能消除试液的背景成分吸收的干扰
为什么双波长仪器能够消除背景和光谱重叠干扰？
( 1 ) 消除背景干扰
∵ A1 = lg I0/ I1 = 1bC + Ab
A2 = lg I0/ I2 = 2bC + Ab
分光光度法 用单色器（棱镜、光栅）分光 IR S、L
●
自动化 传感器
测量光、声频
增加光吸收程度
实现自动化
二、方法原 理
1.UV光谱的产生
E1 200－ 400nm NUV（近紫外光） E2 E e =E 1－E
2
or
自旋方向 e 状态 E λmax UV光谱
(带状)
不变 单线态(S) ES >
改变 三线态(T) S0 ET
εmax(L· · ) mol cm
CH3
举
例
λmax 280
<100(弱带) C=O weak band CH3 10 (强带) strong band 200 10
4 4
εmax 16
εmax
200
4 3
＊
＊
λmax
B
255 E Π Π
＊
E1 <200
E2 >200
E
3
E1 184 E2 204
ε
L· ml λ/nm
-1
lg ε
0
λ/nm
0
λ/nm
T∝λ
UV光谱
A ∝λ
有机物 σ 无机物
ε ∝λ
σ ,n
＊
lgε ∝λ
＊
σ , Π
Π , n
＊
Π
跃迁
＊
电荷转移, 配位场, 配位体等跃迁
§3-2 UV-VIS光 谱
一. 有机物UV-VIS光谱
(一).价电子跃迁 1. 条件 E n
Π＊ Π
轨道类型
3. VIS-UV 法的灵敏度 ∵ A= 4.提高灵敏度的途径 ∴
6.02×1023
εbc
ε = 0.434 N·αi
0.434×6.02×1023 1000
1×10
-15
ε=
A εb
×1.0×10
-15
● 寻找新显色剂, 增敏剂.
提高有效面积. ● 采用长光程方法
按1%吸收时, A = 0.0044, b = 1 则c= = 0.0044 = 4.4×10 (mol/L) ≈ 10 (g/mL)
玻璃棱镜 P24 图3-4.a
光栅
吸收池
石英
光学玻璃 阳极 蓝敏 CsSb 红敏 Cs2O/Ag
石英
检测器
光电倍增管 P25.图3-5
光电管
光电倍增管
信号显示器
数据微处理机
数字显示
数据微处理机
二. 构造原理
1、单光束仪器
H
W
S2
蓝 红
缺点： • 操作麻烦： 任一波长 空白——IO 样品——I
S1
• 不能进行吸收光谱的自动扫描
Π
Π
＊
发生 化作用
蓝移
形
blue shift absorbance
原因: 溶剂 red shift
△E , λ . n, e + 溶剂
氢键
成
△E ,λ
hypochromic effect
▲ 溶剂对吸收波长的影响
n<p
O
C C
C
n >p
n n
p
n p
UV-VIS基本部件区别
氙灯 钨灯
100 400 800 1 4 8
相对辐 发射 功率
10 m
氘灯
H 2灯
200 300 λ/nm
UV-VIS仪
UV 仪
VIS 仪
λ(nm)
200-400
400-800
200-1000
光源
H or 氘灯
W 灯、XW灯
氘灯
单色器
石英棱镜. 光栅 P24.图3-4.b
●
若以 λ1, λ2保持 1~2 min 间隔同时扫描,即将
dA ~ λ (曲线, dλ
即一阶导数光谱) 例: Vc(s)
Vc(i)
（4）多组分混合物中各组分分别测定 ——多波长分光光度法 A
1 2 3
0
200 250 300 350 400 450 500
/nm
A1 = 11C1 + 12C2 + 13C3 A2 = 21C1 + 22C2 + 23C3 A3 = 31C1 + 32C2 + 33C3
分子转动
纯≨Ev ＋
Er ≨Er ＋ Ee ≨ Ee (=1-20ev)
纯转动跃迁
e 绕核运动
价电子运动 ≨Ev,r
价电子跃迁
●
条 件 EM =
≨ Ee,v
≨Er
EM ≨ Ee >≨Er >≨Ev
=
分子光谱 λ
UV-VIS
NIR ∽ 4000
中IR ∽
远IR 200cm -1 ∽ 10
σ＊
n σ
Π＊ ＊
反键 非键 成键
Π＊
> > ∵E σ ＊ Π ＊ ∴ σ, Π, e
n>
Π>σ σ ,Π
＊ ＊
n
σ σ
400
＊
Π
n
Ee =△E
σ
e 条件
200
300
λ/nm
2. 形式与类型
e 形式
e 类型
举
例
λmax(nm) εmax(L· · ) mol cm
-1
-1
σ σ
Π
＊
R－H N－V (C=C)n H H (n≧2) < 150 ~10
-
配位体Π 跃迁
Π＊
L
Π
Π
＊
跃迁:
nΠ
Π
＊
正
例:
λmax (弱酸性) λmax(弱碱性)
∝ λmax
A.S
420
560
共轭键数目 茜素磺酸钠: ≡ (Alizarins)
A.S－Al 475(红移) 55
(对比度) Δλmax
2.规律
1）配体配位场越强，d 轨道分裂能越大，吸收波长越短。
例如：H2O 配位场 <
( : 10 －10 ) 强度 负
2+
H2 O 小 NH3 大
794 663
浅蓝 深蓝
d－d 配位场跃迁: I 配位场 ∝ λmax 例: Cu
ε
1
2
配位场的电子亲和力 负
-
FL 小 大
λmax 长, VIS 短, UV
电荷转移跃迁:
(ε: ~10 )
5
FL ∝ λmax 例: Fe
3+
SCN Cl
200-400 400-800nm 12820 4000 200
红外:振动光谱 ≨Ev = 0.05-1ev 远红外:转动光谱 ≨Er =0.005-0.05ev
4. 分子的电子光谱的特点
(1) 在波长范围内按一定强度分布的谱带 —— 带光谱 (2) 波长位于UV-VIS区
5. UV-VIS光 谱表征 100 0.1 T/% 0 λ/nm 相关性: 价e A 0