第5章 紫外吸收光谱法(2)
第5章_紫外可见吸收光谱法
/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
pp* pp* np* np*
np*， ns*
np*， np* np* np*
图上或数据表中必须注明所用的溶剂。与已知化合物紫外 光谱作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。 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： （1）溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性 的。即所成溶液应具有良好的化学和光学稳定性。 （2）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂。
分子吸收分光光度法的理论基础是光的吸收定律（即朗 伯－比尔定律）: A = lg(I0/I) = lg(１/Ｔ)＝ K b c 该公式的物理意义为：当一束平行单色光通过单一均匀 的、非散射的吸光物质的理想溶液时，溶液的吸光度 与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。该定律适用
于溶液，也适用于其他均匀非散射的吸光物质（气体、
• 表5-1
助色团 —
助色团在饱和化合物中的吸收峰
化合物 CH4，C2H6 溶剂 气态 λmax，nm ＜150 εmax，L/（mol.cm —
—OH
—OH —OR —NH2 —NHR —SH
CH3OH
C2H5OH C2H5OC2H5 CH3NH2 CH3NH2C2H5NHC2H5 CH3SH
正己烷
s*
p*
p -p*和n-p*两种跃迁的能量小，相
应波长出现在近紫外区甚至可见光区， 且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。
E
K E,B
R
紫外可见吸收光谱法原理_概述解释说明
紫外可见吸收光谱法原理概述解释说明1. 引言1.1 概述紫外可见吸收光谱法是一种广泛应用于化学分析、生物医药和材料科学等领域的分析技术。
它通过检测样品吸收紫外或可见光的能力，可以确定样品中存在的化合物或物质的浓度。
紫外可见吸收光谱法基于原子、离子或分子在特定波长范围内对电磁辐射的选择性吸收现象，利用这种吸收现象可以获得样品所具有的信息。
本文将对紫外可见吸收光谱法的原理进行详细介绍，并探讨其在化学分析、生物医药和材料科学中的应用。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、紫外可见吸收光谱法原理、紫外可见吸收光谱应用领域、实验方法与操作步骤以及结论和展望。
1.3 目的本文旨在向读者介绍紫外可见吸收光谱法的基本原理以及其在不同领域中的应用。
通过阐述紫外可见吸收光谱法的操作方法和实验步骤，希望能为初学者提供一份清晰的指南，使其能够准确、有效地应用该技术进行分析。
同时，我们将对紫外可见吸收光谱法的局限性进行讨论，并展望其未来在科学研究和实际应用中的发展方向。
2. 紫外可见吸收光谱法原理:2.1 光谱的基本概念:光谱是指将某物质在不同波长范围内对电磁辐射的吸收、发射或散射进行分析和测量的方法。
根据电磁辐射的能量不同，可将光谱分为紫外光谱、可见光谱和红外光谱等。
其中，紫外可见吸收光谱法利用物质对紫外及可见光区域（200-800 nm）的吸收特性进行定量和定性分析。
2.2 紫外可见吸收光谱的原理:紫外可见吸收光谱法是通过物质吸收特定波长范围内电磁辐射而产生的能级跃迁来进行分析。
当样品受到入射光线照射后，样品中的某些化学成分会吸收特定波长范围内的能量，并转为高能态。
这些化学成分在高能态时可能会跃迁至更高能级或离子化状态，从而使入射光线中特定波长的能量被吸收，形成明显的吸收峰。
根据琴斯定律（Lambert-Beer定律），光的吸收与样品中物质浓度成正比。
因此，通过测量入射光和透射光之间的吸收差异，可以推算出样品中特定化合物的浓度。
第五章 紫外-可见吸收光谱法
2.助色团 助色团
助色团是指带有非键电子对的基团，（如-OH、 -OR、 助色团是指带有非键电子对的基团 NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等），它们本身不能吸收大于 它们本身不能吸收大于 200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使生色团的吸 的光，但是当它们与生色团相连时， 的光 收峰向长波方向移动，并且增加其吸光度。 收峰向长波方向移动，并且增加其吸光度。
若用一连续辐射的电磁波照射分子， 若用一连续辐射的电磁波照射分子，将照射前后 光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波 光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波 长为横坐标，以电信号（ 长为横坐标，以电信号（吸光度 A）为纵坐标，就可 ）为纵坐标， 以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图——分子 分子 以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图 吸收光谱图。 吸收光谱图。 不同物质结构不同——其分子能级的能量各异， 因此不同物质将选择性地吸收不同波长的外来辐射， 这是 UV-Vis定性分析的基础。 定性分析的基础。 定性分析的基础
π -π*和n-π*两种跃迁的能量小，相 两种跃迁的能量小， π 和 π 两种跃迁的能量小
应波长出现在近紫外区甚至可见光区， 应波长出现在近紫外区甚至可见光区， 且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。 且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。
（二）常用术语
1. 生色团
从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子 生色团，是指分子中可以吸收光子 生色团 而产生电子跃迁的原子基团。 而产生电子跃迁的原子基团。 但是，人们通常将能吸收紫外、可见光的产生π→π*， 产生π→π ， 产生π→π n→π 跃迁 →π*跃迁 →π 跃迁原子团或结构系统定义为生色团。
分子吸收光谱类型
振动能级与 转动能级跃迁 红外光谱 (λ: 0.75-1000 µm) 紫外、可见吸收光谱 紫外、 (λ: 200-750 nm)
第1节 紫外吸收光谱基本原理.
溶液为真溶液（无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射）
吸收过程中，吸收物质的行为互不相关
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7. 偏离比尔定律的原因(局限性)
(1) 物理因素的影响
溶液浓度高时偏离比尔定律，原因是：
a)由于分子间的相互作用。高浓度时，吸 收质点靠得很近，会互相影响对方的电荷
分布，使吸收质点对某一给定波长光的吸
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(4) 其他影响因素
溶剂： I2-四氯化碳（呈紫色）； I2-乙醇（呈棕色）
光效应：
散射（胶态溶液）、荧光等
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二、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
常用术语
生色团：一般将含有不饱和键的基团称为生色团(发色团)。 简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、 亚硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C≡N等。 助色团：是指本身没有生色功能，但与生色团相连时，能
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（3）炔烃
炔C≡C，在173nm有一个弱的π→π*跃迁吸收带
，共轭后，波长增大，ε增大。共轭多炔有两组主要 吸收带，每组吸收带由几个亚带组成。长波处吸收带 的强度较弱。 λmax 207 234 εmax 135000 281000 λmax 268 306 εmax 200 180
2,4,6-辛三炔 2,4,6,8-癸四炔
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（4）羰基化合物
饱和醛、酮 （ Y=H，R ） 可以产生s→s*、 n→s*、n→p*和p→p* 四种跃迁，
但其中σ→π＊、π→σ＊跃迁 的几率很小，一般都不考虑
E
p*
K E ,B R
n
。
p
s
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1.σ→σ＊跃迁
所需能量最大，分子吸收光谱出现在远紫外区，吸收波 长max <160 nm，超出一般分光光度计的测量范围。饱和烷 烃中的C-C键属于这类跃迁。 例：甲烷的max为125nm ，乙烷max为135nm。 由于在190~800nm无吸收
《环境仪器分析》第五章 紫外-可见吸收光谱法 (2)
碘钨灯：波长范围340-1200 nm。无论钨灯或碘钨灯， 在可见区发射的能量与工作电压4次方成正比，因此，预 使光源稳定，必须由一个很好的稳定电源。
紫外区：气体放电光源，如氢、氘灯。适用的波长 范围185～400 nm的连续光谱。
光栅是利用光的衍射与 干涉作用制成的，它可用 于紫外、可见及近红外光 域，而且在整个波长区具 有良好的、几乎均匀一致 的分辨能力。
优点：色散波长范围宽 、分辨本领高、成本低、 便于保存和易于制备等；
缺点：各级光谱会重叠 而产生干扰。
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3、样品室
样品室（吸收池，常用比色皿）
紫外区：必须是石英池 可见和近红外区：玻璃 池或石英池
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4、检测器（光电倍增管）
光
电子倍增极
敏
阴
极
电子倍 增极
光
R1
R2
R3
R4
负电压
阳
R
极
mA
R5
5、读数装置: 记录仪、数字显示器
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二、常用紫外-可见仪器类型
单光束紫外-可见分光光度计 双光束紫外-可见分光光度计 双波长分光光度计
例如：0.2M Na2SO4 溶解偶氮基—N＝N—染料（甲基橙）， 可以选择0.2 M Na2SO4作为溶剂参比。
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（2）试剂参比
如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收， 按显色反应条件下，只是不加入试样，同样加 入试剂和溶剂作为参比，可消除试剂中的组分 产生吸收的影响。
Fe2+ + 邻二氮菲 → 橙红色络合物
第五章 紫外可见吸收光谱法
Mn+____Lb-
M(n-1)+____L(b-1)-
电子接受体
电子给予体
Cl- ____(H2O)n Fe3+____OH[Fe3+____SCN-]2+
hv hv hv
Cl ____(H2O)n Fe2+____OH [Fe2+____SCN]2+
吸收谱带较宽、吸收强度大、max≥104，是强吸收带。
不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似max不 变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则 不同。
5-2 有机化合物的紫外-可见吸收光谱
紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 因此,分子中价电子的分布和结合情况决定了这种光谱。 与紫外-可见吸收光谱相关的价电子有： ①形成单键的电子；
n
反键轨道
n
n非键轨道
成键轨道 成键轨道
可能的跃迁类型：*；n*；*；n*。
1. 饱和有机化合物
（1）
*
一般发生在远紫外线区，饱和烃类C-C键 甲烷：max=122 nm 乙烷： max=135 nm 因此该类化合物的紫外-可见吸收光谱应用价值很小。 常用作溶剂。
A
1
4 2 3 λ
350 400 nm
(3) 可见光区: 400~800nm
250
300
远紫外区（真空紫外区）的光谱能被大气吸收，不易利 用，所以紫外-可见光谱研究的谱线范围为200~800nm。
电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁，带状光谱。
A
最大吸收峰 末端吸收 肩峰
max
紫外-可见分光 光度法的定量关系 为A= bc，如何提 高方法的灵敏度？
第五章 紫外-可见吸收光谱 第三节 紫外-可见吸收光谱与分子结构的关系
含取代基时，B带简化， 红移，增色。
1，3，5-三甲苯
六甲苯
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266
272
305
300
共轭多烯的λmax的计算
Woodward-Fieser 规则
链状及环状共轭多烯的λmax的计算。 首先从母体得到一个最大吸收的基本值，然 后对连接在母体π电子体系上的不同取代基 以及其它结构因素加以修正。
H 3C
O
OH
CH3
六元环不饱和酮基本值 215 nm 烷基取代 β位2 + 2 × 12nm 羟基取代 α位1 + 35 nm λmax计算值 =274nm （λmax实测值=274nm）
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小的现象分别称为增色效应 或减色效应，如图所示。
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吸收带
R吸收带：这是由n→π＊ 跃迁而产生的吸收带，特点是强度 较弱，摩尔吸光系数小于100，吸收峰位于200400nm之间(德文Radikalartig )。 K吸收带：共轭非封闭体系中的π→π＊跃迁吸收带，一般为 强吸收（ε在104以上）。应用较多。极性溶剂使 K带发生红移（德文Konjugierte) 。 B吸收带（苯吸收带）：芳香族和杂芳香族化合物的π→π＊ 跃迁吸收带，为弱吸收带（230-270nm)，摩尔吸光 系数约为102。多重峰，精细结构，芳环上有取代基 时，B带的精细结构消失(英文Benzenoid) 。 E吸收带：封闭共轭体系中π→π＊跃迁吸收带。吸收较强。 分为E1(185nm)和E2(204nm)吸收带，可以分别看成 乙烯和共轭乙烯的吸收带。也是芳香结构化合物 的特征谱带(英文Ethylenic )。
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（2） 含有孤立双键或三键化合物
典型化合物是乙烯 乙烯π→π*跃迁的λmax为162nm，εmax为: 1×104 L· -1· －1。 mol cm
生物工程下游技术第5讲 紫外可见光谱分析法
波方向移动，这种效应称为蓝移（紫移）
效应。如-R，-OCOR.
四、溶剂对紫外、可见吸收光谱的影响
改变溶剂的极性，会引起吸收带形状
和最大吸收波长发生变化。下表为溶 剂对一种丙酮紫外吸收光谱的影响。
正己烷 * 230 CHCl3 CH3OH 238 237 H2 O 243
n * 329
315
（三）吸收池（比色皿）：
在紫外可见分光光度法中，一般都是用液体 溶液进行测定的，用于盛放试液的器皿就是 吸收池或比色皿。有玻璃和石英两种。
（四）光检测系统：
用于检测光信号。 常用的光检测系统主要有光 电池、光电管和光电倍增管。
（五）信号指示系统
作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。
二、分光光度计的类型： （一）单光束分光光度计：
第5章 紫外-可见吸收光谱法
利用被测物质的分子对紫外-可见 光选择性吸收的特性而建立起来的方法。
§5.1 概述
一、分子吸收光谱的产生
分子中存在着电子的运动、组成分子 的各原子间的振动和分子作为整体的转动。 分子的总能量可以认为等于这3种运动能 量之和。即：
E分子= E电子+ E振动+ E转动
△E电子＞△E振动＞△E转动
3、吸收带
(1)R吸收带：n→π*所致，强度弱，
吸收峰在200-400nm间。
(2)K吸收带:共轭体系π→π*所致，
强度较大，吸收峰在217-280nm间。
(3)B吸收带：芳香族化合物中
π→π*所致精细结构吸收带，吸收 峰在230-270nm间，但苯环上有取代 基且与苯环共轭或在极性溶剂中测 定时，信息弱化。
3．选择适当的参比溶液：
a. 如果仅有显色剂与被测组分反应的产物有吸 收，则可以用纯溶剂作参比溶液； b. 如果显色剂和其他试剂有颜色，则用试剂溶 液作参比液； c. 如果显色剂与试剂中干扰组分反应，其反应 产物有吸收，则按如下方式配置参比液： (1)吸收较弱时，直接用试剂溶液作参比液； (2)吸收较强时，可选用合适的掩蔽剂将被测组 分掩蔽后再加显色剂和其他试剂，以此配制的 溶液作参比液。
仪器分析 第五章 紫外-可见分光光度法
2，不饱和烃及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除含有键外，还含有键， 它们可以产生*和*两种跃迁。 *跃 迁的能量小于 *跃迁。例如，在乙烯分子中， *跃迁最大吸收波长为180nm
在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键 共轭时，随着共轭系统的延长， *跃迁的吸 收带 将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增 强。在共轭体系中， *跃迁产生的吸收带又 称为K带。
在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，
所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择
入射光波长的重要依据。
3.紫外—可见分子吸收光谱与电子跃迁
物质分子内部三种运动形式： 1.电子相对于原子核的运动， 2.原子核在其平衡位置附近的相对振动 3.分子本身绕其重心的转动。
分子具有三种不同能级：电子能级、振动
⑶ π→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，摩尔吸光系数 εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，属于 强吸收。不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类均 可发生该类跃迁。如乙烯π→π*跃迁的 λmax为162nm，εmax为1×104L·mol-1·cm －1。
⑷ n→π＊跃迁 需能量最低，吸收波长λ>200nm。 这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁， 摩尔吸光系数一般为10～100L·mol－1 ·cm－1，吸收谱带强度较弱。分子中孤 对电子和π键同时存在时发生n→π＊ 跃 迁。丙酮n→π＊跃迁的λmax为275nm εmax为22 L·mol－1 ·cm －1（溶剂环 己烷)。
生色团与助色团
生色团： 最有用的紫外—可见光谱是由π→π＊ 和n→π＊跃迁产生的。这两种跃迁均要求有 机物分子中含有不饱和基团。这类含有π键 的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由 双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、亚 硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C㆔ N等。
紫外吸收光谱的基本原理
紫外吸收光谱的基本原理
紫外吸收光谱的基本原理是基于物质对紫外光的吸收特性。
当一束紫外光照射到被测物质上时，物质中的电子会吸收能量跃迁到高能级，形成激发态。
然后，电子会以辐射或非辐射的形式返回到基态，释放出吸收光的能量。
根据表达式A = log(I0/I)，其中A是吸光度，I0是入射光的强度，I是透射光的强度，可以得知吸光度与溶液中物质的浓度
成正比。
因此，可以通过测量吸光度的变化来确定物质的浓度。
在紫外吸收光谱中，常用的检测器是光电二极管或光电倍增管。
这些检测器可以测量透射光的强度，并将其转换为电信号进行处理。
紫外吸收光谱通常在200-400纳米的波长范围内进行测量。
这
个范围对应着紫外光的波长，因为紫外光的能量较高，能够引起物质中电子的激发跃迁。
通过测量样品在不同波长下的吸光度，可以得到紫外吸收光谱图。
从光谱图中可以得知物质在不同波长下的吸收峰，进而可以确定物质的分子结构、浓度以及反应动力学等信息。
总之，紫外吸收光谱是一种常用的分析方法，它通过测量物质对紫外光的吸收特性来分析物质的成分和性质。
第五章 紫外-可见吸收光谱法
甲醇 n→σ*跃迁： λmax 183nm
π→π*跃迁：
所需能量较小，λ一般＞200nm，εmax ＞ 104。 不饱和基团（乙烯基、乙炔基） 不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类可发生此类跃迁。 乙烯 π→π*跃迁： λmax 165nm
丁二烯 π→π*跃迁： λmax 217nm
n→π*跃迁：
所需能量最小， λ >200nm， －C＝N－
色——蓝色。
我们通常见到的有色物质，都是由于他们吸收了可见光的 部分光，呈现出吸收光颜色的互补色。
二、分子吸收光谱的产生
分子吸收光谱的形成是由于电子在能级之间的跃迁所引
起的。
分子内部具有电子能级、振动能级和转动能级。所以分
子的能量 E分子＝E电＋E振＋E转 。
这些能量是量子化的，只有光辐射的能量恰好等于两能 级之间的能量差时，才能被吸收。
苯环本身分子振动、转动能级跃迁而产生的吸 收带，转动能级消失，谱带较宽。 • 芳香物的主要特征吸收带 • Λ= 230~270 nm, 具有精细结构 • ε~200
• 极性溶剂中，或苯环连有取代基
时，其精细结构消失
三、紫外-可见光谱中的常见吸收带
4、E带： （乙烯型ethylenic band） 由苯环环形封闭共轭体系的π→ π*跃迁产生 • 芳香族化合物的特征吸收带
三、紫外-可见光谱中的常见吸收带
2、K带：（共轭作用konjugation））） 由共轭双键的π→ π*跃迁产生 (—CH＝CH—)n， —CH＝C—CO— 特点：λmax>200nm，强ε>104 共轭体系增长， ε↑， λ↑（红移）
三、紫外-可见光谱中的常见吸收带
3、B带：（苯benzenoid）
紫外可见吸收光谱
第5章紫外可见吸收光谱法教学时数：4学时教学要求：1. 理解紫外-可见吸收光谱的产生；2. 较为系统、深入地掌握各种电子跃迁所产生的吸收带及其特征、应用；3. 紫外吸收光谱与分子结构的关系（无机化合物的电子跃迁类型及紫外可见吸收光谱；有机化合物的电子跃迁类型及紫外可见吸收光谱）；4. 紫外-可见分光光度计(结构与主要部件;仪器类型;单光束、双光束、双波长分光光度计)；5. 紫外-可见分子吸收光谱的特点与应用（有机化合物的鉴定；定量分析方法）；6. 熟练掌握吸收定律的应用。
教学重点和难点：1. 物质对光的选择性吸收。
吸收光谱与分子结构的关系。
2. 朗伯—比耳定律。
摩尔吸光系数。
3. 紫外—可见吸收光度计仪器的基本部件及其作用(光源、单色器、吸收池、检测器)。
单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计的结构和特点。
4. 紫外—可见吸收光谱法的应用：有机物的定性分析。
定量分析紫外-可见分光光度法是基于分子外层价电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析方法。
它广泛用于无机和有机物质的定性和定量分析。
5-1 分子吸收光谱一、分子吸收光谱的产生分子，甚至是最简单的双原子分子的光谱，要比原子光谱复杂得多。
这是由于在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有组成分子的原子的原子核之间相对位移引起的分子振动和转动。
分子中的电子处于相对于核的不同运动状态就有不同的能量，处于不同的转动运动状态代表不同的能级，即有电子能级、振动能级和转动能级。
分子总的能量可以认为是这三种运动能量之和。
即E ＝E e+ E v+ E r式中E e为电子能量，E v为振动能量，E r转动能量。
图13.1是双原子分子的能级示意图，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，它们的转动能量数J=0、1、2、3……表示。
第5篇紫外吸收光谱分析
2.不饱和脂肪烃 若在饱和碳氢化合物中，引入含 π 键的基团，产 生什么现象呢？ 产生π →π *跃迁，化合物的λ max红移至紫外及可见 区范围内，这种基团称生色团（Chromophore）。生色 团是含有π →π *或n→π *跃迁的基团。 例：甲烷峰：125-135nm，乙烯λ 丁二烯（H2C=CH-CH=CH2） λ
第5章 紫外吸收光谱分析
（Ultraviolet Spectrophotometry ）
§5-1 §5-2 §5-3 §5-4 §5-5 §
紫外吸收光谱的产生 有机化合物的紫外吸收光谱
无机化合物的紫外及可见光吸收光谱
溶剂对紫外吸收光谱的影响（溶剂效应） 紫外分光光度计 紫外吸收光谱的应用
n→π *，R吸收带
-π 共轭）,
则E2吸收带与K吸收带合并且发生深色移动， 所以，这时吸收光谱图中看不到苯的强 吸收带E1和E2。
特征二，乙酰苯的吸收光谱含有强度较 弱R吸收带（ε max＜100
, λ
max
CH 310-350nm）。
3
π →π *，K吸收带
乙酰苯的R吸收带是相当于生色团及助色团 （此处是—C=O）中n-π *跃迁所引起的。
HO
N O2
HO NO2
HO NO
2
λmax=317.5nm
λmax=273.5nm
λmax=278.5nm
第5章 紫外吸收光谱分析
（Ultraviolet Spectrophotometry ）
§5-2有机化合物的紫外吸收光谱
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如果对位二取代苯的一个取代基是推电子基团，而另一个是 拉电子基团，深色移动就非常大。 例如
课件紫外可见吸收光谱(共83张PPT)
T I I0
I 为透射光的强度
I0 为入射光的强度
A lgI0
lgT
I
1760年朗伯(Lambert)阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的 关系，即 A∝b
1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间 也具有类似的关系，即 A∝ c
二者的结合称为朗伯-比尔定律，其数学表达式为：
AlgTkbc
Abc
摩尔吸光系数ε的讨论:
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； （2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时 ,ε仅与吸收物质本身的性质有关,与待测物浓度无关;
（3）同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax 处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的
➢ 含有杂原子的不饱和化合物可以发生n→p*跃迁， 如含有羰基、硝基、亚硝基等
➢ n→p*跃迁所产生的吸收带称为R带
常用概念
➢ 发色团（或生色团）：具有π电子的不饱和基团，即 可在紫外-可见光区产生吸收的官能团。如C=C、 C≡C、 C=O、-NO2等
➢ 助色团：有一些含有n电子的基团(如-OH、-NH2、OR、-SH、-Cl、-Br、-I等)，它们本身没有生色功能
第二节
紫外-可见分光 光度计
UV-Vis spectrometer
一、基本组成
二、分光光度计的 类型
一、基本组成
1. 光源
➢ 要求：提供能量，激发被测物质分子使之产生价电子的跃迁， 从而产生电子光谱；在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光 谱；具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
2. 有机化合物的紫外可见吸收光谱
仪器分析各章习题与答案
仪器分析各章习题与答案Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】第一章绪论问答题1. 简述仪器分析法的特点。
第二章色谱分析法1．塔板理论的要点与不足是什么2．速率理论的要点是什么3．利用保留值定性的依据是什么4．利用相对保留值定性有什么优点5．色谱图上的色谱流出曲线可说明什么问题6．什么叫死时间用什么样的样品测定．7．在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率为什么8．某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上柱效并不高，试分析原因。
9．某人制备了一根填充柱，用组分A和B为测试样品，测得该柱理论塔板数为4500，因而推断A和B在该柱上一定能得到很好的分离，该人推断正确吗简要说明理由。
10．色谱分析中常用的定量分析方法有哪几种当样品中各组分不能全部出峰或在组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法11．气相色谱仪一般由哪几部分组成各部件的主要作用是什么12．气相色谱仪的气路结构分为几种双柱双气路有何作用13．为什么载气需要净化如何净化14．简述热导检测器的基本原理。
15．简述氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。
16．影响热导检测器灵敏度的主要因素有哪些分别是如何影响的17．为什么常用气固色谱分离永久性气体18．对气相色谱的载体有哪些要求19．试比较红色载体和白色载体的特点。
20．对气相色谱的固定液有哪些要求21．固定液按极性大小如何分类22．如何选择固定液23．什么叫聚合物固定相有何优点24．柱温对分离有何影响柱温的选择原则是什么25．根据样品的沸点如何选择柱温、固定液用量和载体的种类26．毛细管色谱柱与填充柱相比有何特点27．为什么毛细管色谱系统要采用分流进样和尾吹装置28．在下列情况下色谱峰形将会怎样变化(1)进样速度慢；(2)由于汽化室温度低，样品不能瞬间汽化；(3)增加柱温；(4)增大载气流速；(5)增加柱长；(6)固定相颗粒变粗。
天然药化形成性考核答案全解
天然药物化学课程形成性考核册作业 1 第一章绪论一、名词解释1. 有效成分：(P2 页)又称活性成分，指天然药物中体现药物疗效或生物活性，并能够用分子式或结构式表示，具有确定的物理常数和理化性质的单体化合物。
2. 有效部位： (P2 页)天然药物相应的有效成分为混合物称为有效部位。
二、简答题1. 简述天然药物化学的研究目的和内容。
(P2 页)目的：1. 增强疗效，研发新药；2. 控制质量，保证疗效；3. 探索天然药物治病防病的机制，追踪有效成分。
内容：主要研究天然药物中活性成分的理化性质、提取分离、化学结构特征及鉴定、生物合成途径及新药开发等基本理论及相关实验技术。
重点研究天然活性成分的提取、分离、药理作用。
2. 天然药物的开发与利用有哪几个方面？1) 用现代科学技术方法对传统药物的效能评价，使相关产品的质量得到保障，并推进质量的标准化和生物活性的“指纹”化。
2) 进行生物源动物、植物、矿物等化学成分的深入研究，探讨其生物活性的差异，开发新的药用原料，使资源可持续利用。
3) 依据研究者的经验和药物生物活性特征，寻找创新药物研究的备选化合物或先导物。
4) 以天然药物化合物效能为出发点，探讨生物活性作用的靶点，建立新的天然药物筛选模型。
5) 进一步探讨天然药物对预防及治疗疾病的生物化学机制。
6) 寻找天然药物活性成分的提取、分离、纯化方法。
7) 依据天然化合物的亲缘性和生物合成途径，结合模拟生物酶催化机制进行仿生物药合成路线设计。
8) 根据化学物种的进化特征，从分子水平探讨生物物种进化趋势。
9) 研究天然药物在有机体的分布、吸收、代谢等生物有效性及毒性，设计合成创新型药物。
10) 充分利用天然药物手性化合物的资源，开展手性药物的研究。
第二章天然药物化学成分一、单项选择题1C 2E 3C 4C 5B 6D 7C 8B 9A 10B 二、简答题1. 比较A B化合物的酸性强弱，并简述理由。
(P3页)A大黄酚B大黄素酸性：B> A。
第5章 紫外可见吸收光谱法(S)
(1)朗白—比耳定律是吸光光度法的理论基础 和定量测定的依据，应用于各种光度法的吸 收测量。 (2)朗白—比耳定律成立的前提条件 ①入射光为单色光 ②吸收发生在均匀的介质中 ③在吸收过程中，吸光物质 之间不发生相互作用
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(3)摩尔吸光系数物理意义 ε在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为 1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
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⑤方法的局限性
有些有机化合物在UV-Vis光区没有吸收
谱带（如正己烷、正庚烷等），有的吸收光
谱相近（如甲苯和乙苯的光谱大体相同）。
还要借助于红外(IR)、核磁共振(NMR)、质
谱(MS)等进行定性及结构分析。
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二、紫外可见吸收光谱
1.光的基本性质 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光 的波动性可用波长、频率、光速c、波数 （cm-1）等参数来描述。 = c 波数 = 1/ = /c 光是由光子流组成，光子的能量： E=h=hc/ （Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J · S) 光的波长越短（频率越高），其能量越大。
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四、分子吸收光谱与电子跃迁 1.紫外—可见分子吸收光谱与电子跃迁 （1）物质分子内部三种运动形式 （与光谱产生有关的运动） ①分子中电子相对于原子核的运动 ②分子中原子间的相对振动 ③分子本身绕其质量重心的转动 （2）分子具有三种不同能级 电子能级、振动能级和转动能级三种能级 都是量子化的，且各自具有相应的能量。
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黄
绿
青
橙
白光
青蓝
红 紫 互补色光示意图
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5-4 溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响
5-4-2 溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响 下面是对称四嗪在蒸气态、环己烷和水中的吸收光谱 5-4-3 正确地选用溶剂 选用溶剂的原则： （1）溶剂能溶解试样，溶剂对溶质是惰性的 （2）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂 （3）溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收
3
5-4 溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响
溶剂的极性对溶质吸收峰的波长、强度和形状都有影响 5-4-1 溶剂极性对λmax的影响 溶剂对亚异丙酮吸收带的影响 吸收带 正己烷 乙腈 氯仿 甲醇 水 波长位移
*
λmax/nm
230
234
238
237
243
长移
n*
λmax/nm
320
314
315
5-6-3 化合物中杂质的检查
如果某一化合物在紫外-可见区没有明显的吸收峰，而它的杂质 有较强的吸收峰，则可通过绘制试样紫外-可见吸收光谱图的方 法来确定是否含有杂质。 例如，乙醇中含有杂质苯，苯λmax＝256nm，而乙醇在此波长处 无吸收。 菲的氯仿溶液在λmax＝296nm处有强吸收，lgε＝4.10，用某种 方法精制的菲，测得其lgε值比标准菲低10%，这说明精制菲的 含量只有90％，其余很可能是蒽等杂质
3、构象的判别 例如：叔丁基环己酮α位氢原子被卤素取代后 X C4H9 ＝
X ＝
C4H9
Ⅰ
O
O
Ⅱ
Ⅰ型构象的卤原子以竖键与环上碳原子相连，羰基的π电子云与 C-X键的α电子云重叠，实现n→π*跃迁的能量较低，R吸收带波 长比未取代的环己酮长；而Ⅱ 型构象的卤原子以横键与环上碳原 子相连，构象中存在偶极场效应，使羰基上氧原子电子云密度下 降，实现n→π*跃迁需要较高的能量，R吸收带波长比未取代的环 17 己酮短。藉此可以区别竖键和横键，从而判断待测物的构象
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5-6-4 定量分析
1、单一组分测定：选择λmax，利用标准曲线法 2、多组分测定 （1）各组分的吸收曲线互相不重叠，与单一组分测定方法相同。 （2）各组分的吸收曲线互相重叠，根据吸光度的加和性原理。
x x y A 1 y 1 Lc x 1 Lc y x x y A y 2 Lc x 2 Lc y 2
5-6-1 定性分析
紫外光谱对于判断有机化合物中的发色团和助色团的种类、位 置、数目以及区别饱和不饱和化合物、测定分子共轭程度，进 而确定未知物的结构骨架等方面有独到的优点
12
5-6-1 定性分析
1、紫外吸收光谱法定性鉴定的步骤 ①将试样尽可能提纯，以除去可能存在的杂质 ②绘制已提纯样品的吸收光谱曲线，由其光谱特征，依据一般 规律，作初步判断 ③利用对比法对该化合物进一步定性鉴定 ④应用化学、物理、物理化学等分析方法进行对照验证，最后 作出正确结论 2、根据光谱作初步判断 （1）若化合物的紫外光谱在200－400nm范围内没有吸收带： 化合物可能是饱和的直链烃、脂环烃或其他饱和脂肪族化合物 或只含有一个双键的烯烃等 （2）若化合物只在270－350nm范围有弱的吸收带（ε＝10100），则化合物可能含有一个简单的非共轭的并含有未成键 电子的发色团，如羰基、硝基等（n→π*）
△A A 1 A 2 lg I1 I2 ( 1 2 ) cL
∴△A∝c
定量分析的依据
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9
5-5 紫外-可见分光光度计
光闸 单色器 斩波器
参比
光电倍增管
图1
单色器
单光束分光光度计原理图
斩波器
光电倍增管 试样
光闸
图2
双光束分光光度计原理图
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5-5 紫外-可见分光光度计
单色器
λ1
单 色 器
吸收池
接收器
λ2
λ1 λ2
图3 双波长分光光度计原理图
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5-6紫外-可见吸收光谱的应用
紫外-可见吸收光谱法不仅用于有机物的定性分析和结构分析， 而且可以进行定量分析及测定某些化合物的物理化学常数，如 络合物的络合比和稳定常数、氢键强度和摩尔质量等。
1
5-3 无机化合物的紫外-可见吸收光谱
电荷迁移吸收光谱出现的波长位置，取决于电子给予体和电子 接受体相应电子轨道的能量差。 例如：SCN-电子亲和力比Cl-小，Fe3+- SCN-络合物的最大吸收 波长大于Fe3+- Cl-络合物，前者在可见光区，后者在紫外区。 5-3-2 配位场跃迁 配位场跃迁包括d - d 跃迁和f - f 跃迁。元素周期表中第四、五 周期的过渡金属元素分别含有3d和4d轨道，镧系和锕系元素分 别含有4f和5f轨道。在配体的存在下，过渡元素五个能量相等 的d轨道和镧系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能量 不等的d轨道和f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d 电子或f电子可以分别跃迁至高能态的d或f轨道，这两类跃迁分 别称为d - d 跃迁和f - f 跃迁。由于这两类跃迁必须在配体的配 2 位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。
5-3 无机化合物的紫外-可见吸收光谱
产生无机物紫外、可见吸收光谱的电子跃迁形式一般分为两 大类：电荷迁移跃迁和配位场跃迁。 5-3-1 电荷迁移跃迁 在配合物的中心离子和配位体中，当一个电子由配体的轨道 跃迁到与中心离子相关的轨道上时，可产生电荷迁移吸收光 谱。 不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成的配合物以 及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁。 此外，一些具有d10电子结构的过渡元素形成的卤化物及硫化 物，如AgBr、HgS等，也是由于这类跃迁而产生颜色。
⇌
CH3－C＝CH－C－OC2H5 OH ＝O 烯醇式 λmax:243nmεmax:1.8×104
在极性溶剂中，酮式占优势；在非极性溶剂中，烯醇式占优势
CH3－C－CH2－C－OC2H5
O－H ＝O ＝O H－O
CH3－C＝CH－C－OC2H5
＝O O H
H
H
16
5-6-2 有机化合物的构型、构象的测定
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5-6-2 有机化合物的构型、构象的测定
1、顺反异构体的判断 例如：1.2－二苯乙烯具有顺、反两种异构体
H C＝C H
反式
H C＝C
顺式
H
λmax:295.5nm εmax:29000
λmax:280nm εmax:10500
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5-6-2 有机化合物的构型、构象的测定
2、互变异构体的测定 CH3－C－CH2－C－OC2H5 ＝O ＝O 酮式 λmax:204nm
8
5-5 紫外-可见分光光度计
2、双光束分光光度计 经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过 参比池，一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度， 此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作 为波长的函数记录下来。 双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两束 光同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化 所引起的误差。 3、 双波长分光光度计 由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到 两束不同波长（1和2）的单色光，利用切光器使两束光以一 定的频率交替照射同一吸收池，然后经过光电倍增管和电子控 制系统，最后由显示器显示出两个波长处的吸光度差值ΔA （ΔA=A1-A2）。
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5-5 紫外-可见分光光度计
5-5-1 紫外-可见分光光度计的基本构造 该类仪器由辐射光源、单色器、吸收池和检测器信号处理及读 数装置等五部分组成。 1、辐射光源 对光源基本要求：足够光强、稳定、连续辐射且强度随波长变化 小。紫外区有氢灯和氘灯（160－375nm），可见光区一般用碘钨 灯（340－2500 nm）。 2、单色器
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5-6-4 定量分析
3、双波长分光光度法
（1）基本原理 光 源
单色器2 单色器1
检测器
切 光 器 狭 缝 吸 收 池
△A A 1 A 2
设波长为λ1和λ2的两束单色光强度相等，则： I0 I0 A 1 lg 1 cL A s ..... A 2 lg 2 cL A s I1 I2
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5-6-1 定性分析
（3）若化合物在210－250nm范围内有强的吸收带（ε≥104）是K 吸收带的特征，可能是含有共轭双键的化合物。 若在260－300nm范围有强的吸收带，化合物有3个或3个以上的 共轭双键。 若吸收带进入可见光，则化合物可能是长共轭发色基团或是绸 环化合物。 （4）若化合物在250－300nm范围内有中等强度的带（ε：103－ 104），化合物往往含有苯环，这是苯环B吸收带的特征。 3、对比法 （1）同标准试样光谱比较，当溶剂和浓度相同时，若二者光谱 相同，则是同一化合物。 （2）同化合物的标准光谱图进行比较（溶剂必须相同）
309
305
短移
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5-4 溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响
根据轨道的极性、溶剂对其影响结合下面的图示，可 以知道红移、蓝移的原因 轨道极性：n> * >
* * △En △Ep
△En
C=C
n
C=O
△Ep
非极性
溶剂中
ห้องสมุดไป่ตู้极性
溶剂中
非极性 溶剂中
极性 溶剂中
△En> △Ep红移
△En< △Ep蓝移
5-3 无机化合物的紫外-可见吸收光谱
配位体的配位场越强，d轨道分裂能就越大，吸收峰波长就越 短。例如，H2O的配位场强度小于NH3的配位场强度，所以 Cu2+的水合离子呈浅蓝色，吸收峰794nm处，而它的氨合离子 呈深蓝色，吸收峰在663nm处。 一些常见配位体配位场强弱顺序为： I－＜Br－＜Cl－＜OH－＜ Ｃ2Ｏ42－＝Ｈ2Ｏ＜SCN－ ＜吡啶＝NH3 ＜乙二胺＜联吡啶＜邻 二氮菲＜NO2－ ＜CN－ 金属离子影响下的配位体 → * 跃迁 吸收光度法所使用的显色剂绝大多数都含有生色团及助色团， 其本身为有色化合物，当与金属离子配位时，作为配位体的显 色剂，其共轭结构发生了变化，导致其吸收光谱蓝移或红移。