仪器分析 紫外—可见分光光度法分析

3.1.5 影响紫外-可见光谱的因素
共轭效应 立体化学效应
分子结构
核心是对分子 中电子共轭结 构的影响
溶剂效应 体系pH的影响
分析条件
UV-Vis主要反映共轭体系和 芳香族化合物的结构特征
3.1.5 影响紫外-可见光谱的因素
1. 共轭效应：共轭的π电子在整个共轭体 系内流动，属于共轭基链上全部原子所 有，所以它们受到的束缚力较小，只要 受到能量较低的辐射即可被激发。
a1cm 1% = 10 a = 10ε/ M
（ 6）
例 题
用紫外-可见分光光度法测定Fe ，有下述两种
方法。
A法：a = 1.97 X 10 2 L•g-1•cｍ-1 ;
B法: ε= 4.10 X 103 L•mol•cｍ-1 .
问：何种方法灵敏度高？
3.2.4 偏离 Lambert-Beer Law 的因素
程度只与溶液浓度和液层厚度有关。 A = k c l = -lgT = lgI0 / It
(5)
上式说明T与c, l 之间是指数函数的关系，当c
增加一倍时，T降至T2；而A与c, l 之间是简单的
正比关系。
3.2.3 吸光系数-k
K值物理意义：数值上等于吸光物质在单位浓 度和单位厚度时的吸光度值。 在给定波长、溶剂和温度等条件下， K是物 质特征常数，表明物质对某一特定波长光的吸 收能力。
举例：
白光
？色的光被吸收
呈蓝色
（黄色）
硫酸铜溶液
互补色光：如果两种颜色的光按一定比例混合后 可成为白色光，这两种光称互补色光。
/nm 400-450
450-480
颜色 紫
蓝
互补光 黄绿
黄
480-490
490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
绿蓝
3.课后题1、2（ P50）
本节参考书
1. 《分析化学》，人民卫生出版社，参考“紫外可见分光光度法的基本原理和概念”的相关内容。 2.《仪器分析》，复旦大学出版社，参考第二章 “紫外-可见吸收光谱法”的相关内容。 3. 《无机化学》，高等教育出版社，参考“化学 键与分子结构” 的内容。
复 习
• 紫外-可见吸收光谱的形成；
σ n n π
σ* σ* π* π*
跃 迁 E
分子的电子能级
σ* π* n π σ
3.1.2 有机化合物的紫外-可见吸收光谱
1. 饱和有机化合物
（1）σ （2）n σ* 跃迁：发生在远紫外区，实际应用 σ* 跃迁：含有未共享电子对的取代基
价值不大。例：甲烷λmax125nm.
都可能发生这一跃迁，所需能量取决于n 电子所
偏离Lambert-Beer Law 的因素主要与样品
（化学因素）和仪器（光学因素）有关。
A= kcl
1.与测定样品溶液有关的因素 (1)浓度
A = klc
当c不变时
A与l之间的线性关 系普遍存在 c > 0.01M 时,A与c 的线性关系会发生偏 差。
A = klc
当l不变时
吸收定律是一个有限的定律
3.1.2 有机化合物的紫外-可见吸收光谱
3. 芳香族化合物 E1和E2是由苯环中的
π π* 跃迁产生，B
带由苯得名，是芳香 族化合物特征吸收带。
3.1.3 无机化合物的紫外-可见光谱
1. 电荷转移光谱 电荷转移光谱：某些无机配合物和有机物可产 生此类光谱,实质是分子内氧化还原过程； 其特点是摩尔吸光系数大(>104) ，用于定量分 析可获得较高的检测灵敏度。
C=S、-NO2等；生色团吸收带的位置受相邻取代
基或溶剂效应的影响，吸收峰向长波或短波移动。
助色团(auxochrome) 是指分子中一些带有非成键电子的杂原子饱
和基团,本身在紫外-可见光区不产生吸收，但是
当它与生色团连接后，使生色团的吸收带向长波
移动，且吸收强度增强。
-OH、-OR、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-I 等
为什么在 c > 0.01M 时,A与c的线性关系
会发生偏差？
1.邻近质点彼此电荷分布
当c > 0.01M 时
2.各组分之间的相互作用
分子间的相互作用可 忽略不计
当c ≤ 0.01M 时
比尔定律在低浓度时正确，高浓度时受限。
(2)溶 剂
由于待测物与溶剂发生缔合、离解及溶剂化反
应，产生的生成物与待测物具有不同的吸收光谱，
价电子运动 Ee 分子内部运动
核的振动
Ev
分子绕其重心的转动 Er
△E
= △Ee + △Ev + △Er > △Ev > △Er
△Ee
带状光谱
线光谱
• 化合物的紫外-可见光谱决定于分子的结构和
分子轨道上电子的性质。
Absorbance
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
350 Cr2O72-
525 545 MnO4-
I0
Ia
It
I0 = Ia + It + Ir
(1)
3.2.1 3.2.2 T, A, Lambert-Beer’s Law I0 = I a + I t + Ir （ 1）
I0 = I a + It
T = I t / I0 A= -lgT
（ 2）
（ 3） （ 4）
如果在多组分溶液中，各组分间不存在相互作用，测得 的吸光度具有加和性。这一性质是分光光度法测定混合组分
3.1.3 无机化合物的紫外-可见光谱
2. 配位体场吸收光谱 ε＜102, 位于可见光区，较少用于定量分析， 可用于研究配合物的结构及无机配合物 键合理论。
3.1.4 紫外-可见光谱中的常用术语（P25自学）
吸收峰 末端吸收 肩峰 吸收峰 谷
生色团 (chromophore) 是指分子中产生吸收带的主要官能团；吸收带 的λmax＞210nm, 属于π→π* 、 n →π* 等跃迁类型。 生色团为不饱和基团：C=C、N=N-、C=O、
属原子的性质。例：碘甲烷λmax259nm.
3.1.2 有机化合物的紫外-可见吸收光谱
2. 不饱和脂肪族化合物
π π* 跃迁可发生在任何具有不饱和键的 有机化合物分子中。特征是ε较大， 为强吸收（K带，共轭作用得名）。
n π* 跃迁发生在含有杂原子双键的不饱
和有机化合物中，吸收强度弱（R
带，杂原子不饱和基团得名）。
浓度而引起的吸光度的改变就越显著，测定的
灵敏度也就越高。 分子结构 提高摩尔吸光系数的方法
测量条件
吸光系数（a）
当 c 以 g/L 表示时，k 值称吸光系数，单
位是：L· g-1· cm –1 。 A = a l c
A1cm1% (百分吸光系数)
一种吸光物质的百分浓度为1%（g/100ml）的溶 液在 1cm 吸收池中的吸光度。 A= a1cm 1% l c
溶剂效应
（1）溶剂极性对π π*跃迁的影响
π*
能 量 E非
π
π* E极 π
水>甲醇>乙醇>丙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>二氯甲烷>苯>四氯化碳
>己烷>石油醚
溶剂效应
（2）溶剂极性对 n π*跃迁的影响
能 量
π* n
π*
E非 E极
n
4. 体系 pH 值对吸收带的影响
（a）苯酚的UV光谱图
（b）苯胺的UV光谱图
• 有机物、无机物的紫外-可见吸收光谱；
• 影响紫外-可见吸收光谱的因素
本次课内容
3.2 Lambert-Beer’s Law 3.3 紫外-可见分光光度计
3.2 Lambert-Beer’s Law
（分光光度法定量分析的基础）
被 测 组 分 的 含 量
A
选定波长的入射光 透射光T 待测溶液
？
c
3.2.1 3.2.2 T, A, Lambert-Beer’s Law Ir
的依据。
3.2.1 3.2.2 T, A, Lambert-Beer’s Law
实验证明，溶液对光的吸收程度(A)与c、l、λ有关。 • Lambert 定律描述了A与 l 的关系
A= k´l
• Beer定律描述了A与 c 的关系
A= k″c
Lambert-Beer’s Law
当入射光波长一定时，溶液对光的吸收
300 350 400
500
600
700
/nm
• 化合物分子的特征吸收波长（λmax）决定于 分子的激发态与基态之间的能量差。
3.1.2 有机化合物的紫外-可见吸收光谱
与紫外-可见吸收光谱产生有关的电子：
O： n C π H H σ
σ * >π * > n > π > σ
有机化合物分子内电子跃迁类型
出现化学偏离。
(3)光散射的影响
当试样是胶体或有悬浮物时，入射光通过溶液后， 有一部分光因散射而损失，使吸光度增大，对 Beer Law 产生正偏差。
2. 与仪器有关的因素 Lambert-Beer Law只适用于单色光。
单色光：是由单色器从连续光谱中分离出的一小
段波长范围的复合光，不是绝对的单色光，有可
UV-Vis 是分子吸收光谱，它的产生可以 看做是分子对紫外-可见光光子选择性俘获 的过程，本质上是分子内价电子跃迁的结果。
紫外可见光谱的产生
分子的价电子在吸收电磁辐射并跃迁到高能 级后所产生的吸收光谱，通常被称为电子光谱，
由于其波长范围是在光谱的紫外和可见区，所以