紫外光谱及其应用-讲义
《紫外光谱及其应用》课件
紫外光谱的原理
当紫外光照射物质时，物质中的电子 吸收特定波长的光子，从基态跃迁到 激发态，产生吸收光谱。
VS
吸收光谱的形状、峰位和强度可以反 映物质的结构和组成，从而进行定性 和定量分析。
紫外光谱的应用领域
01
02
03
化学分析
用于检测和鉴别有机化合 物、无机化合物和金属离 子等。
环境监测
用于检测水体、空气和土 壤中的有害物质和污染物 。
土壤污染监测
通过测量土壤中重金属离子的 紫外吸收光谱，可以检测土壤
中的重金属污染情况。
在医学诊断中的应用
总结词
紫外光谱在医学诊断中具有潜在 的应用价值，可用于检测生物标 志物和药物代谢等。
生物标志物检测
紫外光谱法可用于检测生物体中 的某些代谢产物或生物标志物， 如尿酸、胆红素等，从而辅助疾 病的诊断。
03
紫外光谱的实验技术
实验设备与仪器
样品池
用于盛放待测样品，通常有石 英和玻璃两种材质。
单色器
将光源发出的复合光分解成单 一波长的光。
紫外光谱仪
用于测量物质在紫外区的吸收 光谱，是实验的核心设备。
光源
提供紫外光，常用氘灯或汞灯 。
检测器
用于检测样品对光的吸收情况 。
实验操作流程
准备样品
选择合适的溶剂溶解样品，确保样品 清澈透明。
紫外光谱的产生
紫外光谱的定义
紫外光谱是测量物质在紫外光区（波 长范围通常为10-400 nm）的吸收 光谱。
紫外光谱的实验方法
实验中，将样品置于适当的光谱仪中 ，通过调整光源的波长，测量样品在 不同波长下的吸光度，从而得到紫外 光谱。
紫外光谱的跃迁类型
电子跃迁
紫外光谱及其应用
紫外光谱及其应用
紫外光谱是指物质在紫外光波段（200-400纳米）的光谱特征。
紫外光谱仪可以测量物质在这一波段内吸收、散射和透射光线的强度变化，从而得到物质的紫外吸收谱。
紫外光谱在许多科学领域中有着广泛的应用，包括药学、化学、生物学、环境科学等。
以下是紫外光谱的几个主要应用领域：
1. 分析化学：通过测量物质在紫外波段的吸收谱，可以确定物质的化学性质及其浓度。
这种分析方法被广泛应用于药物分析、水质分析、食品分析等领域。
2. 生物化学：紫外光谱可以用于测量生物分子（如DNA、蛋
白质）的浓度和纯度，从而帮助研究它们的结构和功能。
此外，紫外光谱还可以用于蛋白质和核酸的定量分析和质谱分析。
3. 环境监测：紫外光谱被广泛用于环境监测和污染控制。
通过测量大气和水体中特定物质的紫外吸收谱，可以判断污染物的种类和浓度，从而评估环境质量并采取相应的措施。
4. 药物研发：紫外光谱可以用于药物研发过程中的药物纯度检测、稳定性分析和质量控制。
它还可以用于药物代谢动力学和生物利用度研究中的药物浓度测量。
5. 食品工业：紫外光谱可以用于食品质量控制和安全监测。
通过检测食品中有害物质（如农药残留）的紫外吸收特征，可以判断食品的质量及其是否符合安全标准。
紫外光谱是一种重要的分析工具，可以帮助科学家和工程师研究分子结构、分析物质成分、评估环境质量和开发新药物等。
紫外实验讲义
实验五紫外光谱法定性分析实验一、实验目的1．了解U-3010紫外可见分光光度计的构造、原理及使用方法。
2．了解紫外光谱法在定性分析中的应用。
3．掌握查阅紫外标准谱图的方法。
二、仪器与试剂仪器：U-3010紫外可见分光光度计1cm石英吸收池试剂：苯环己烷0.016mol/L丙酮正己烷溶液0.021mol/L丙酮甲醇溶液0.025mol/L丙酮水溶液5.0×10-5mol/L苯酚甲醇溶液4.9×10-5mol/L对溴苯胺甲醇溶液7.3×10-5mol/LC4H6O甲醇溶液（K带）0.015mol/LC4H6O甲醇溶液（R带）0.1mol/LNaOH溶液0.1mol/LHCl溶液三、实验内容1．检查仪器波长及分辨率2．环己烷的纯度检验3．氢键强度测定4．溶液酸碱性对紫外光谱的影响5．鉴定有机化合物结构四、实验原理及步骤1．检查仪器波长及分辨率（1）基本原理紫外可见分光光度计在使用前或使用一定时间后，需对光度计的波长标尺进行必要的检查与校正，以保证测试结果的准确可靠。
利用苯蒸气紫外光谱的B吸收带进行波长校正和分辨率检查，是实验室中常用的一种简便可行的方法。
苯蒸气在（230～270）nm间的B吸收带为苯的特征谱带，它以中等强度吸收和明显的振动精细结构为特征。
将实验测得的苯蒸气的紫外光谱与苯蒸气的标准紫外光谱图相对照，据此可判断所用仪器的波长精度及分辨率。
（2）实验步骤①于干燥洁净的1cm石英吸收池中，滴入一滴液态苯，盖上池盖，稍停片刻，待苯蒸气在吸收池中饱和后，放入样品光路，参比光路放入空吸收池，测定苯蒸气在（200～350）nm间的吸收光谱。
②将测得的苯蒸气的紫外吸收光谱与苯蒸气的标准紫外光谱图相对照，以检验所用仪器的波长精度及分辨率。
2．己烷的纯度检验 （1）基本原理检验某一化合物中是否有杂质的主要依据是根据其光谱特征的不同来判断。
可分为下述两种情况：①如果某一化合物在一定波长范围内无吸收，而杂质在该波长范围具有特征吸收，则可根据杂质吸收带的特征，即吸收峰的形状、波长及摩尔吸光系数等来检查该化合物中是否含有该杂质。
波谱原理实验讲义
实验一分光光度法同时测定维生素C和维生素E一、实验目的学习在紫外光谱区同时测定双组分体系——维生素C和维生素E。
二、实验原理维生素C（抗坏血酸）和维生素E（α-生育酚）在食品中能起抗氧化作用，即他们在一定时间内能防止油脂变性。
两者结合在一起比单独使用的效果更佳，因为它们在抗氧化剂性能方面是“协同的”。
因此，它们作为一种有用的组合试剂用于各种食品中。
维生素C是水溶性的，维生素E是脂溶性的，但是他们都溶于无水乙醇，因此能在同一溶液中，用与可见分光光度法测定双组分相同的原理，在紫外区测定它们。
三、仪器与试剂1、仪器紫外-可见分光光度计、石英吸收池一对、25mL容量瓶7只、5mL吸量管两只。
2、试剂维生素C：称0.132g抗坏血酸，溶于无水乙醇中，并用无水乙醇定容于1000mL （7.50×10-4mol/L）；维生素E：称0.488g α-生育酚，溶于无水乙醇中，并用无水乙醇定容于1000mL1.13×10-3mol/L）；无水乙醇四、实验内容与操作步骤1、配制溶液（1）配制维生素C系列标准溶液：分别取抗坏血酸贮备液2.00 、3.00 、4.00mL 于3只25mL容量瓶中，并用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。
（2）配制维生素E系列标准溶液：分别取α-生育酚贮备液2.00 、3.00 、4.00mL于3只25mL容量瓶中，并用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。
（3）试样的制备：取未知液5.00 mL 于25mL容量瓶中，并用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。
2、绘制吸收曲线以无水乙醇为参比，在波长320~220nm范围内测绘抗坏血酸和α-生育酚的吸收光谱，并确定抗坏血酸和α-生育酚的最大吸收波长，分别为λ1、λ2。
3、绘制标准曲线以无水乙醇为参比，在波长λ1、λ2处分别测定维生素C的3个标准溶液的吸光度；以无水乙醇为参比，在波长λ1、λ2处分别测定维生素E的3个标准溶液的吸光度。
4、未知液的测定以无水乙醇为参比，在波长λ1、λ2处分别测定未知液的吸光度。
光谱分析-UV
2. UV的原理
所需能量顺序： *>n *≥ *>n
*
3.溶剂对吸收波长的影响
4. 术语 1). 生色团：化合物结构中含有的→ *或n → * 跃迁的基团。如 C=O, -NO2, -NO, -N=N-。 2). 助色团：含有非键电子的杂原子饱和基团， 如
-OH, -NH2, -OR, -SH,-SR,-Cl等。
有机化合物光谱分析是有机合成 和天然产物研究的基础。本课程将重 点介绍有机化合物的光谱分析，通过 有机化合物的结构解析所应用的规律 来研究天然化合物的结构。本课程应 重点放在应用而不是深入研究仪器测 定的原理。
纯度确定
mp. 、TLC HPLC、GC 元素分析、 HRMS、NMR Ω=n+1-nH/2-nX/2+nN/2 UV 、IR MS、NMR CD 、ORD NOE、x-ray
H
H
通过各种二苯甲酸酯 CD的研究发现一般规律: 1).第一CE的Δ ε 减去第二CE的Δ ε 为裂分的振幅A与发色团之间的距离平方 成反比; 2). CE的波长及A值取决于对位取代基. 当分子内有其它发色团干扰时可选 用不同对位取代基的甲酸酯; 3).临二醇二苯甲酸酯的CD的A值与两个发色团之间的两面角有关.70度左右 最大,0及180度为零,裂分CE的符号和两面角大小无关而与两面角的符号一致. 4).当两个发色团不同时,激子手性法仍可适用.它们的max的差别越大, CD 的A值越小. 5).临位上有取代基的苯甲酸酯不适合此方法(对称性低, UV吸收带不与醇的 C-O键轴平行)
2). 确定未知不饱化合物的结构骨架
• 将max与实测值比较 • 与同类已知化合物的UV光谱比较 • 分析紫外光谱的经验规律
3). 构型的确定
《紫外光谱的应用》课件
验证理论模型
通过将实验测得的紫外光谱数据与理论计算结果进行对比，可以验证化学反应的 理论模型。
反应动力学研究
速率常数测定
通过分析紫外光谱数据，可以推导出 反应速率常数，从而了解反应的快慢 。
反应机理分析
通过对不同温度下紫外光谱的测量， 可以推断出反应的活化能和其他热力 学参数，进而分析反应机理。
反应条件优化
02
紫外光谱的波长范围通常在10380纳米之间，主要涉及电子跃 迁和分子振动。
紫外光谱的原理
当紫外光与物质相互作用时，物质中 的电子会吸收特定波长的光，从基态 跃迁到激发态。
不同物质具有不同的能级结构和吸收 光谱，因此可以通过测量紫外光的吸 收或发射来分析物质的成分和结构。
紫外光谱的应用领域
化学分析
土壤污染监测
总结词
紫外光谱技术也可用于土壤污染监测， 帮助了解土壤中污染物的分布和迁移情 况。
VS
详细描述
通过对土壤样品进行紫外光谱分析，可以 检测土壤中的有害物质，如农药残留、重 金属等，为土壤治理和修复提供科学依据 。
06
结论
紫外光谱的重要性和应用价值
01
紫外光谱是一种重要的分析手 段，在化学、生物学、医学和 环境科学等领域具有广泛的应 用价值。
详细描述
通过测量大气中特定波长的紫外光谱吸收，可以推断出污染物的种类和浓度，有助于及时发现和治理 大气污染。
水质监测
总结词
紫外光谱技术在水质监测中具有广泛的应用，可以检测水体中的多种有害物质，保障饮 水安全。
详细描述
通过分析水体在紫外波段的吸收光谱，可以判断出水体中是否存在有害物质，如重金属 离子、有机污染物等，为水处理和水质管理提供依据。
90348-仪器分析-《现代化学实验与技术2》实验讲义(24课时)
《现代化学实验与技术2》实验讲义实验1 有机化合物紫外吸收光谱的测定和分析一、实验原理具有不饱和结构的有机化合物，如芳香族化合物，在紫外区(200～400 nm)有特征的吸收，为有机化合物的鉴定提供了有用的信息。
紫外吸收光谱定性的方法是比较未知物与已知纯样在相同条件下绘制的吸收光谱，或将绘制的未知物吸收光谱与标准谱图(如Sadtler紫外光谱图)相比较，若两光谱图的λmax和κmax相同，表明它们是同一有机化合物。
极性溶剂对有机物的紫外吸收光谱的吸收峰波长、强度及形状有一定的影响。
溶剂极性增加，使n→π*跃迁产生的吸收带蓝移，而π→π*跃迁产生的吸收带红移。
二、仪器与试剂1．仪器UV-2401型紫外一可见分光光度计，带盖石英吸收池2只(1cm)。
2．试剂(1)苯、乙醇、正己烷、氯仿、丁酮。
(2)异亚丙基丙酮分别用水、氯仿、正己烷配成浓度为0.4 g·L-1的溶液。
三、实验步骤1．苯的吸收光谱的测绘在1 cm的石英吸收池中，加人两滴苯，加盖，用手心温热吸收池底部片刻，在紫外分光光度计上，以空白石英吸收池为参比，从220～360 nm范围内进行波长扫描，绘制吸收光谱。
确定峰值波长。
2．溶剂性质对紫外吸收光谱的影响(1)在3支5 mL带塞比色管中，各加入0.02 mL，丁酮，分别用去离子水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。
用1 cm石英吸收池，以各自的溶剂为参比，在220～350 nm波长范围内测绘各溶液的吸收光谱。
比较它们的λmax的变化，并加以解释。
(2)在3支10 mL带塞比色管中，分别加入0.20 mL异亚丙基丙酮，并分别用水、氯仿、正己烷稀释至刻度，摇匀。
用1 cm石英吸收池，以相应的溶剂为参比，测绘各溶液在200～350 nm范围内的吸收光谱，比较各吸收光谱λmax的变化，并加以解释。
四、注意事项1．石英吸收池每换一种溶液或溶剂必须清洗干净，并用被测溶液或参比液荡洗三次。
2．本实验所用试剂均应为光谱纯或经提纯处理。
第十一章 紫外光谱和质谱
同位素离子峰的应用： 同位素离子峰的应用： 1 对于鉴定分子中的氯、溴、硫原子很有用。 对于鉴定分子中的氯、 硫原子很有用。 2 根据实验测得的质谱中的同位素离子峰的相对强度和 根据实验测得的质谱中的 质谱中的同位素离子峰的相对强度和 贝诺（ 贝诺（Beynon)表，经过合理的分析可以确定化合物的 表 分子式。 分子式。
芳香族有机化合物的紫外吸收 三 芳香族有机化合物的紫外吸收
芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系， 芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系，一般 族有机化合物都具有环状的共轭体系 来讲，它们都有三个吸收带 最重要的芳香 吸收带。 芳香化合物 来讲，它们都有三个吸收带。最重要的芳香化合物 苯的吸收带为： 苯的吸收带为： λmax= 184 nm (ε = 47000） ε ） λmax= 204 nm (ε = 6900） ε ） λmax= 255 nm (ε = 230） ε ）
2 λmax与化学结构的关系
应用伍德沃德和费塞尔规则来估算化合物紫外吸收λ 的位置。 应用伍德沃德和费塞尔规则来估算化合物紫外吸收λmax的位置。 该公式为： 该公式为：
母体二烯烃（ λmax= 母体二烯烃（或C=C-C=O）+ 环内双烯 + 环外双键 + 延伸双键 ） + 共轭体系上取代烷基 + 共轭体系上取代的助色基
第一节 质谱化， 基本原理：使待测的样品分子气化，用具有一定 能量的电子束（或具有一定能量的快速原子） 能量的电子束（或具有一定能量的快速原子）轰击气 态分子， 态分子，使气态分子失去一个电子而成为带正电的分 子离子。分子离子还可能断裂成各种碎片离子， 子离子。分子离子还可能断裂成各种碎片离子，所有 的正离子在电场和磁场的综合作用下按质荷比（ 的正离子在电场和磁场的综合作用下按质荷比（m/z） ） 大小依次排列而得到谱图。 大小依次排列而得到谱图。 使气态分子转化为正离子的方法： 使气态分子转化为正离子的方法： EI源 源 FAB源 源
有机分析实验讲义2013
实验一芳香族化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应[ 实验目的]1．了解紫外可见光光度计的结构、用途及使用方法。
2．了解紫外吸收光谱在有机化合物结构鉴定中的作用及原理。
3．了解溶剂对吸收光谱的影响及原理。
[ 实验原理]有机物的紫外吸收光谱谱图解析：1．如果化合物在200-400nm内无吸收带，可推断未知物可能是饱和直链烃、脂环烃或只含一个双键的烯烃。
2．如果化合物只在270-350nm内有弱吸收带（ε =10-100L .mol-1 .cm-1）这是R带吸收的特征，则可推断未知物可能是一个简单的、非共轭的含有杂原子的双键化合物，如：羰基、硝基等，此谱带是n →∏*跃迁产生的吸收带。
3．如果化合物在210-250nm内有强吸收带（ε≥104L .mol-1.cm-1）这是K带吸收的特征，则可推断未知物可能是含有共轭双键的化合物。
如果在260-300nm内有强吸收带，则表明该化合物中含有三个或三个以上共轭双键。
如果吸收带进入可见区，则该化合物可能是含有长共轭发色基团或是稠环化合物。
4．如果化合物在250-300nm内有中强吸收带（ε =103-104L .mol-1 .cm-1）这是苯环B 吸收带的特征，则可推断未知物往往含有苯环。
芳香族化合物都具有环状的共轭体系，其紫外吸收光谱特征是具有∏→∏*跃迁产生的三个特征吸收带，当苯环上有取代基时能影响苯原有的三个吸收带，使B带简单化，向长波移动同时吸收强度增大。
溶剂的极性对溶质吸收峰的波长、强度和形状都有影响，当溶剂极性增大时∏→∏*跃迁产生的吸收带红移，而n →∏*跃迁产生的吸收带蓝移。
有些基团的紫外吸收光谱和溶液的pH关系很大，如苯酚在酸性与中性条件下的吸收光谱和碱性时不同。
溶剂的极性还影响吸收光谱的精细结构，当物质处于蒸气状态时，图谱的吸收峰上因振动吸收而表现出锯齿状精细结构。
当溶剂从非极性变到极性时，精细结构逐渐消失，谱图趋于平滑。
[ 仪器与试剂]仪器：GBC 916型紫外－可见分光光度计 1 cm石英吸收池10 ml具塞比色管（13支） 1ml刻度移液管（6支）试剂：苯、环己烷、正己烷、乙醇、丙酮。
紫外可见及紫外漫反射
生色团
分子中能吸收紫外光而产生电子跃迁的原子基团，称为生色团
（亦称发色团）。在紫外光谱中，生色团并非有颜色，指的是在 近紫外光和可见光区域有特征吸收的基团。
生色团的电子结构特征是具有π电子
助色团
它们本身不产生紫外吸收,但当它们与生色团相连时，与生色 团相互作用而使生色团的吸收峰向长波方向位移并增强其吸收 强度的官能团, 这样的基团称为助色团。
13
吸收带类型介绍
3. n→π* 跃迁
由n→π* 跃迁产生的吸收带称为R带（由德文Radikal而来， 基团）。只有分子中同时存在杂原子和双键π电子时才有可能发 生n→π* 跃迁，如C=O,N=N,N=O,C=S等都能发生杂原子上的n非 键电子向反键π* 轨道的跃迁。由能级示意图可以看出. n→π* 跃 迁所需能量最小，大部分在200~700nm范围内有吸收。
ε为摩尔吸收系数 （L*mol-1 *cm-1 )
l为光在溶液中经过的距离（比色池的厚度,cm）
8
1-1紫外吸收光谱的基本知识
紫外光谱图的组成
•横坐标表示吸收光的波长， 用nm（纳米）为单位。
•纵坐标表示吸收光的吸收强 度，可以用A（吸光度）、 ε （摩尔吸光系数）和 ㏒ε中 的任何一个来表示。
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吸收带类型介绍
4. π→π* 跃迁
π→π*跃迁是双键中π电子由π成键轨道向π* 反键轨道的跃迁，引起这种跃 迁的能量比n→π* 跃迁的大，比n→σ* 跃迁的小，因此这种跃迁也大部分出现 在近紫外光区，π→π* 跃迁依产生的体系不同，其吸收带可表示为
K带（共轭带）：共轭非封闭体系*跃迁产生，特征是吸收强度大，大多 数由具有共轭双键结构的分子产生 log > 4
12
应用光谱解析教案
应用光谱解析教案第一次课：内容一：绪论观看应用光谱解析的多媒体课件。
介绍紫外光谱、红外光谱、核磁共振、质谱四大光谱的发展历史、优越性以及应用。
内容二：紫外吸收光谱的概述（投影膜）紫外吸收光谱产生的基本概念紫外吸收光谱：分子价电子能级跃迁。
波长范围：100-800 nm.(1) 远紫外光区: 100-200nm(2) 近紫外光区: 200-400nm(3)可见光区:400-800nm可用于结构鉴定和定量分析。
电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状光谱。
∆E = E2 - E1 = hν量子化；选择性吸收吸收曲线与最大吸收波长λ max用不同波长的单色光照射，测吸光度;内容三：紫外吸收光谱的产生1.紫外—可见吸收光谱有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：ζ电子、π电子、n电子。
分子轨道理论（投影膜）：成键轨道—反键轨道。
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。
主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为：n→π＊ < π→π＊ < n→ζ＊ < ζ→ζ＊2ζ→ζ＊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：甲烷的λmax为125nm , 乙烷λmax为135nm。
只能被真空紫外分光光度计检测到；作为溶剂使用；3n→ζ＊跃迁所需能量较大。
吸收波长为150～250nm，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。
4π→π＊跃迁所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，εmax一般在104L·mol－1·cm －1以上，属于强吸收。
（1）不饱和烃π→π*跃迁乙烯π→π*跃迁的λmax为162nm，εmax为: 1×104 L·mol-1·cm－1。
中国药典版紫外分光光度法讲义优秀
• 肩峰或吸收谷处的吸光度测定受波长变动影响也较小，有时也可用谷 值、肩峰值与峰值同时作鉴别依据。（比如甲硝唑片的第三个鉴别就 是分别在277 nm和241 nm的波长处分别测最大吸收和最小吸收。）
• 具有不同吸光基团的化合物可有相同的最大吸收波长，但它们的摩尔 吸光系数常有明显的差别，所以摩尔吸光系数常用于分子结构分析中 吸光基团的鉴别。对于分子中含有相同吸光基团的物质，他们的摩尔 吸光系数常很接近，但可因相对分子质量不同，使百分吸光系数的值 差别较大，可以用百分吸光系数作为鉴别的依据。（比如结构相似的 甲基睾丸酮和丙酸睾丸素在无水乙醇中的最大吸收波长λmax都在 240nm，但在该波长处的E1%1cm数值，前者为540，而后者为460， 因而有较大的鉴别意义）。
• 紫外光谱是物质在200～400 nm的近紫外 光区和400～850 nm的可见光区的吸收光 谱。通常使用的紫外－可见分光光度计的 工作波长范围为190～900nm,本法在药品 检验中主要用于药品的鉴别、检查和含量 测定。适用于微量和痕量组分的分析，测 定灵敏度可达到10-4～10-7g/ml或更低范围。
处的吸收度与浓度之间是线性关系。因此 只要选择适宜的波长测定溶液的吸光度， 就可以求出其浓度。通常应选择被测物质 吸收光谱的吸收峰处，以提高灵敏度并减 少测量误差，被测物质如有几个吸收峰， 可选不易有其他物质干扰的较高吸收峰， 一般不选光谱中末端吸收峰。
中国药典版紫外分光光度法讲义优秀
• 单组分物质的含量测定 • 就是物质有单一成份构成，常用的测定法
中国药典版紫外分光光度法讲义优秀
第二节 原理
• 紫外分光光度法之所以能成为一种分析方 法，主要依据两点：
• 一、就是我们常说的吸收度，2005年版药 典已将它改为吸光度，这样说可能更准确 些。就是物质对光的吸收程度。我们首先 说一下电磁波，所有电磁波在性质上都完 全相同的，他们之间的区别仅在于波长或 频率的不同。
紫外光谱法及其应用
紫外光谱的基本原理
分子吸收紫外-可见光区200 ~ 800 nm的电磁波， 使其电子从基态跃迁到激发态，从而产生的吸收光谱 称紫外-可见吸收光谱(Ultraviolet-Visible Absorption Spectra) 。简称紫外光谱 (UV-Vis) 。又称为电子吸收 光谱。 紫外可见光 3个区域 远紫外区 10 ~ 200 nm
紫外光谱和红外光谱统称分子光谱，都属于吸收 光谱。
结
论
利用紫外可见吸收光谱可以判断探针与目标物质的反
应进程，反应中探针分子结构的改变，例如特征官能
团和共轭体系的改变，还可以通过吸收光谱随反应时
间、pH值的变化判断反应所需要的时间和选择合适的
反应条件。Байду номын сангаас
·
谢谢聆听
紫外区 200 ~ 400 nm
可见区 400 ~ 800 nm
远紫外区又称真空紫外区。由于氧气、氮气、水、 二氧化碳对这个区域的紫外光有强烈的吸收，对该区 域的光谱研究较少。
一般的紫外光谱仪都包括紫外光(200 ~ 400 nm) 和可见光（400 ~ 800 nm）两部分，将紫外光谱又称 之为紫外可见光谱。
紫外光谱法及其应用
概
要
1 紫外光谱的基本原理 2 紫外-可见吸收光谱的应用
紫外-可见吸收光谱是最早应用于有机结构鉴定
的波谱方法之一，也是常用的一种快速、简便的分 析方法。在有机结构鉴定中它在确定有机化合物的 共轭体系、生色基和芳香性等方面比其它的仪器更 有独到之处。
紫外光谱特点：
测量灵敏准确度高，应用范围广；仪器价格便
光谱实验-本科实验讲义2011
0 1 lg lg T T tr
（2）
当一束平行单色光垂直照射到同种物质不同浓度，相同液层厚度的均匀透 明溶液时，入射光通量与溶液浓度的关系为
lg
0 k c tr
（3）
式中 k´为另一比例常数，它与入射光波长、液层厚度、溶液性质和温度有关。c 为溶液浓度。这就是比尔（Beer）定律。比尔定律表明；当溶液液层厚度和入射 光通量一定时，光吸收的程度与溶液浓度成正比。必须指出的是：比尔定律只能 在一定浓度范围才适用。因为浓度过低或过高时，溶质会发生电离或聚合，而产 生误差。 当溶液厚度和浓度都可改变时，这时就要考虑两者同时对透射光通量的影 响，则有 A lg
6
介质；三是吸收过程中，吸收物质互相不发生作用。 （2）吸光度的加和性 在多组分的体系中，在某一波长下，如果各种对光有吸收的物质之间没有 相互作用，则体系在该波长的总吸光度等于各组分吸光度的和，即吸光度具有加 和性，称为吸光度加和性原理。可表示如下：
A总 A1 A2 A3 An An
图 7 单色器（光栅）工作原理 常用的色散元件有棱镜和光栅两种，目前主要以光栅为主。 （3） 样品吸收池 吸收池又叫比色皿，是用于盛放待测液和决定透光液层厚度的器件。吸收 池一般为长方体（也有圆鼓形或其他形状，但长方体最普遍），其底及二侧为毛 玻璃，另两面为光学透光面。为保护两个光学面，必须做到： 第一，拿取吸收池时，只能用手指接触两侧的毛玻璃，不可接触光学面。 第二，不能将光学面与硬物或脏物接触，只能用擦镜纸或丝绸擦试光学面。 第三，凡含有腐蚀玻璃的物质溶液，不得长时间盛放在吸收池中。 第四，吸收池使用后应立即用水冲洗干净。生物样品、胶体或其它在吸收池光学 面上形成薄膜的物质要用适当的溶剂洗涤。 第五，不得在火焰或电炉上进行加热或烘烤吸收池。 （4） 检测系统 检测器又称接受器，其作用是对透过吸收池的光作出响应，并把它转变成 电信号输出， 其输出电信号大小与透过光的强度成正比。 常用的检测器有光电池、 光电管及光电倍增管等，它们都是基于光电效应原理制成的。作为检测器，对光 电转换器要求是：光电转换有恒定的函数关系，响应灵敏度要高、速度要快，噪
化学物质的比色法与紫外分光光谱
化学物质的比色法与紫外分光光谱一、课程目标知识目标：1. 学生能理解比色法的原理及其在化学分析中的应用。
2. 学生能掌握紫外分光光谱的基本概念，并了解其在化学物质检测中的作用。
3. 学生能掌握通过比色法和紫外分光光谱进行定量和定性分析的基本步骤。
技能目标：1. 学生能够运用比色法进行简单化学物质的定量分析。
2. 学生能够正确操作紫外分光光度计，并能够解读紫外光谱图。
3. 学生能够通过实验操作，提高观察、分析、解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过实验活动，培养对化学实验的兴趣和热情，形成积极的学习态度。
2. 学生在学习过程中，树立安全意识，遵守实验规程，养成良好的实验习惯。
3. 学生能够认识到化学实验在科学研究和社会发展中的重要作用，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为高中化学选修课程，以实验为基础，注重理论与实践相结合。
学生特点：高中生具有较强的逻辑思维能力和实验操作能力，对化学实验有较高的兴趣。
教学要求：教师需结合学生特点，以实验为主线，引导学生掌握比色法和紫外分光光谱的相关知识，提高学生的实验操作能力和科学素养。
在教学过程中，注重培养学生的安全意识、合作精神和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程的学习奠定基础。
二、教学内容本节教学内容主要包括：1. 比色法原理及其应用：讲解比色法的定义、原理、类型，以及其在化学分析中的应用实例。
2. 紫外分光光谱基本概念：介绍紫外分光光谱的原理、紫外光谱仪的构成及其在化学物质检测中的作用。
3. 比色法与紫外分光光谱的实验操作：包括实验步骤、操作要点、数据处理及注意事项。
教学大纲安排如下：1. 引言与理论部分（1课时）：介绍比色法和紫外分光光谱的背景、意义，引导学生掌握基本原理。
2. 比色法实验操作（1课时）：讲解比色法的具体操作步骤，组织学生进行实验操作，学会使用比色皿、分光光度计等实验仪器。
3. 紫外分光光谱实验操作（2课时）：介绍紫外光谱仪的使用方法，组织学生进行实验操作，学会分析紫外光谱图。
紫外与荧光实验讲义
实验一绘制吸收光谱及测定摩尔吸光系数一.实验目的通过紫外吸收光谱的绘制和摩尔吸光系数的测定，掌握Agilent8453 UV-V is的使用方法。
学习导数光谱计算方法及特点。
二.实验原理1．本实验用Agilent8453型分光光度计绘制氨基酸（苯丙氨酸，色氨酸）的紫外吸收光谱，找出它的吸收峰波长并计算摩尔吸光系数。
紫外分光光度法是利用物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，波长范围为200-400nm的紫外光谱。
各种分子都有其特征的吸收光谱，即吸光度与摩尔吸光系数随波长的变化而变化的规律。
吸收光谱的形状与物质的特征有关，以此进行定性分析。
为了清楚地描述各种物质对紫外区域电磁辐射的选择性吸收的情况，往往需绘制吸收光谱曲线，即吸光度对波长的曲线。
在吸收光谱曲线上可以找到最大吸收峰波长。
根据比尔定律：A = ε b c式中A—吸光度ε—摩尔吸光系数b—液槽厚度，单位：厘米c—摩尔浓度，单位：mol/l摩尔吸光系数可按下式计算：ε=A b c实验测得的吸收光谱及摩尔吸光系数与仪器及其狭缝宽度有关。
因此实验结果须注明所用仪器的型号及缝宽条件。
2．导数分光光度法：利用紫外-可见分光光度计软件系统带有的数学处理功能，对吸收光谱进行处理，可以获得导数光谱。
利用导数光谱进行分光光度测定，称为导数分光光度法。
通常可以获得1-4阶导数光谱。
在各阶导数光谱中，吸光度对波长的微分值与溶液中组分的浓度c保持线性关系：ssd Acdλ∝。
其中s为导数的阶数。
因此，可以利用导数光谱进行定量测定。
导数光谱可用于放大图谱间差别，定性分析中分辨重叠谱带，而且还可以减少定量分析中来自散射、基体、及其它吸收物的干扰影响。
由于导数光谱灵敏度高，因此对于试样纯度检验，多组分混合物的测定，消除共存杂质的干扰和背景吸收，测定混合式样都具有特殊的优越性。
三.实验仪器和试剂1.Agilent8453 UV-Vis分光光度计;2.移液枪(德国BRAND公司生产);3.25ml容量瓶，50ml容量瓶10支;4.氨基酸储备液：色氨酸0.400 g/l，苯丙氨酸2.00 g/l;5.去离子水四.实验步骤1.波长测定（1）用氨基酸储备液及去离子水在50ml容量瓶中配置氨基酸溶液，色氨酸浓度为50mg/l, 苯丙氨酸720mg/l；（2）分别取上述溶液，用1cm石英比色皿，以水作参比溶液，在波长范围为190nm——450nm间测定他们的吸收光谱。
2019年中国药典年版--紫外分光光度法讲义.ppt
光线照射某些物质后，引起物质内部
分子、电子或原子核间的运动状态的变化，
剩余能量透射出来，通过分光系统可得到
一组不连续的光谱，此光谱称为吸收光谱
（absorption spectra)
吸收光谱的产生：电子跃迁理论，与 分子结构有关，
三.光吸收基本定律和吸收系数
1.光吸收基本定律： 比尔—郎伯（Beer—Lambert）定律为 光吸收基本定律，是分光光度分析的理论 基础。 Lambert于1730年提出了光强度与吸 收介质厚度的关系。1852年Beer提出了光 强度与吸收介质中吸光物质浓度之间的关 系。
液的浓度成之比。
郎伯—比尔（Lambert— Beer ）定律:
单色光通过一物质的溶液时，如果入 射光的强度不变，溶液吸收度（A）与溶 液浓度（C）和液层厚度（L）成正比。 A=log1/T=ECL
式中E为吸收系数
2.吸收系数： 定义：吸光物质在单位浓度和单位液 层厚度时的吸收度。 表示方法： （1）百分吸收系数（E）： 当溶液浓度（C）为1%（g/ml），光 路长度（L）为1cm时，相应的吸收度为百 分吸收系数，以E表示。 E=A/C(%)×L(cm) 中国药典规定的吸收系数即为E。
1.滤光片： （1）吸收滤光片：加有金属氧化物的玻璃 （2）干涉滤光片：由透明的电介质层夹在 两块内则镀有半透明金属膜的玻璃片 之间构成。
3.棱镜： 由玻璃和石英制成。当光由空气射入 棱镜时，其传播速度即改变，波长短的光 在玻璃中的传播速度较慢，这样就可以将 混合光中是各种波长的光从长波到短波依 次分散成由红到紫的连续光谱。
（2）摩尔吸收系数（ε）：
当溶液的浓度（C）为1mol/L,光路长度 （L）为1cm时，相应的吸收系数为摩尔吸 收系数，以ε表示。 ε =A/C(mol/L)×L(cm) ε和E的关系是： ε=E×分子量/10 E= ε ×10/分子量
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2、化合物结构的辅助推导
–1、如果在200-400nm间无吸收峰，则该化合 物应无共轭系统或为饱和的有机化合物。
– 2、
–（1）若270-350nm弱吸收(ε=10-100), 并且在200nm以上无其它吸收,则该化 合物应含有一个带孤电子的未共轭生 色团.
迁位于长波端，吸收强度也较大。而顺式则相反。
二苯乙烯
–反式：λmax=295.5nm,ε=29000
–顺式: λmax=280nm,ε=10500
肉桂酸
–反式：λmax=295nm,ε=27000
–顺式: λmax=280nm,ε=13500
（4）构象的影响 一般, λmax(a键)>λmax(e键).
铁(III)与磺基水扬酸的配合物，在不同的酸度下会形成 不同的配位比，从而产生紫红、橙红、黄色等不同颜色的 配合物.
–λmax=230，286nm –λmax=210，270nm
λmax=203，254nm λmax=235，287nm
影响紫外光谱峰强度的因素
1、电子从基态跃迁到激发态的几率
–如：样品的浓度
精品
紫外光谱及其应用
一、什么是紫外光谱 二、紫外光谱的应用
定义
UV是电子光谱，研究的是分子中电子能级的 跃迁。引起分子中电子能级跃迁的光波波长范围 为60~800 nm。
紫外光的波长范围 （60nm——200nm）——真空紫外 （200nm——400nm）——紫外 （400nm——800nm）——可见光
2、图示法:logε-λ, A-λ, ε-λ图 εmax>5000——强吸收 5000<εmax>200——中吸收 εmax<200——弱吸收
紫外光谱的常用溶剂
对溶剂要求： 不干扰样品，一般仅含σ键或非共轭π键
的溶剂均可。
常用溶剂
溶剂
乙晴 己烷
λ（nm） 190
195
溶剂 异丙醇 乙醚
λ（nm） 205
丙酮 280， 1.5;
丙烯醛 315, 1.4
紫外光谱的产生
3、n→σ*：
含杂原子的饱和烃类化合物，吸收强度较弱，一般仍 在真空紫外区。
小原子杂原子的（O、N）一般在170-180nm；
CH3OH 183nm CH3Cl 173nm 大原子杂原子的（S、I）一般在220-250nm。
CH3SH 227nm； CH3I
如:胆甾烷-3-酮
– 2位无取代时, λmax=286nm,logε=1.36 – 2-Cl取代时,
λmax(axial)=299nm,logε=1.53(+13) – λmax(equatorial)=276nm,logε=1.10(-10).
3、酸度的影响(分子离子化和有色配合物 组成发生变化):
–(3)与样品分子形成氢键。如溶剂与羰基形成氢 键，则n→π*的吸收峰蓝移。
2、结构的影响
（1）共轭程度增加，将导致红移，吸收强度也增加，
– 苯的E2 λmax=204nm,ε=7400; – 联苯 λmax=252nm,ε=19000
（2）空间位阻降低共轭程度
（3）构型的影响:
在取代烯化合物中，一般反式异构体π→π*跃
紫外光谱的产生
分子轨道中最常见的有σ轨道和π轨道两类。
1、σ轨道：单键
2、π轨道：双键
3、n轨道（非键轨道） 孤对电子，如：O、S、N的孤电子（n电子），含有n
电子的原子轨道称为n轨道。
分子轨道理论：一个成键轨道必定有一个相应的反键 轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道 或非键轨道上。
258nm
4、π→π*：
不饱和烃类化合物和芳香化合物，吸收较强，普通紫 外区，最有用，
共轭系统增加，吸收波长会向长波方向移动（红移） 且吸收强度增加。
C2H4 170nm 1500； CH2=CH-CH=CH2 210nm 2100；
苯 有三个吸收带： E（184nm，600）、K（E2，203nm，
215
环己烷 205
二氧六环 215
甲醇 乙醇（95%）
205
204
二氯甲烷 四氯化碳ຫໍສະໝຸດ 232265水 205 氯仿 245
丙酮 330 苯 280
常用术语
1、生色团：基团本身产生紫外吸收，主要是不饱和基团。 如：>C=C<、苯环、>C=O、-N=N-、>S=O等不饱和基团。
2、助色团：指本身不产生紫外吸收，但与生色团相连时， 使向长波方向移动，而且吸收强度增加。通常是给电子 基团： 如：-NH2、-NR2、-OH、-OR、-Cl等。
2、激发态的极性：
–电子从基态跃迁到激发态产生较大的偶极矩 变化时，吸收峰就强。
–如>C=C<的π→π*跃迁的吸收强度大于 >C=O<的n→π*跃迁的吸收强度.
紫外光谱应用
1、化合物浓度的测定
朗伯-比尔定律（Lambert-Beer’s Law）：
A= ㏒(I0/I)=abc
式中：A：吸光度 I0：入射光强度 I：透射光强度 a：吸光系数 b：吸收池厚度（cm） c：被测物质浓度g/L I0/I：透射比，用T表示
3、各种助色团的助色效应强弱顺序为： F < CH3< Cl< Br< OH < SH <OCH3< NH2< NHR < NR2< O-
4、红移与蓝移，增色与减色
影响紫外光谱的因素
1、溶剂效应
–（1）溶剂极性对非极性化合物、共轭双烯化合 物影响较小，而对不饱和羰基化合物影响大。
–（2）通常极性溶剂使R吸收带（n→π*）蓝移， 而使K吸收带（π→π*）红移。
80）、B（256nm，21.5）
电子跃迁类型与吸收峰波长关系
跃迁类型
σ σ* n σ* π π* （孤立双键） n π*
吸收波长（nm）
＜ 200 ＜ 200 ＜ 200 （强吸收） 200—400 （弱吸收）
紫外光谱的表示方法
1、数据法：巴豆醛(CH3CH=CHCHO)，
λmax（nm）：218（logε4.26）, 320(logε1.48) 芦丁: λmaxEtOH（nm）：258（logε4.37）, 361(logε4.29)
外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(
反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为
：n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
紫外光谱的产生
1、σ→σ*：
饱和烃类化合物， 高能跃迁，真空紫外区 CH4 125nm， C2H5 135nm
2、n→π*：
含杂原子的不饱和烃类化合物和芳香化合物，吸收波长 最长，但吸收很弱。