最新UV-VIS实验讲义
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(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析
为紫外光区光源。
• 其中：486.13nm (F线) 和 656.28nm （ C线）
可作为波长校正。
（二）．单色器 紫外－可见分光光度计的单色器的作用是
将来自光源的连续光谱按波长顺序色散，并从
中分离出一定宽度的谱带。单色器由入射狭缝、
准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝构成。
(1).色散光件
棱镜
棱镜的色散作用是棱镜材料对不同波长的光有
A logT
实际测量，往往测量物质的透光率，再转化为吸光强度。
半导体材料中光的吸收规律 紫外-可见光的吸收主要是电子从基态到激发态的跃迁 半导体材料中，电子从基态到激发态的跃迁是和它们 的能带结构相关的。 因此光的吸收规律必然和它们的能带结构相关 直接禁带 间接禁带 ZnO，GaAs，CdS Si，Ge
B(hv E g )
2 2
3
2
3. 间接跃迁 在间接带隙的半导体材料中，由于价带顶和导带底在 K空间的位置不同，加上光子的波矢比电子的波矢小 得多，为了满足动量守恒的原则，必须要借助其他过 程，如声子参与或杂质散射来实现电子在能级间的跃 迁，这种电子跃迁方式称为间接跃迁。通过计算，可 以得到吸收系数和光子能量的关系：
m I0 4 A log 4.343 10 Nb ai Ci I i 1
将常数项和光子的吸收界面 a i 合并为单一项，
m I 以 i 表示 称为摩尔吸光系数。则 A log 0 b i Ci I i 1 I0 一般对于单一组分，上式可以写成： A log bC I
( ) B
B(hv Eg )
1 2
2
和 hv 的图谱， 就得到线性吸收边
二. 紫外-可见吸收光谱的方法和设备 紫外-可见光分光光度计是在紫外和可见光范围内， 改变通过样品的入射光波长，并测得不同入射光波 长下样品的吸光度，从而获得样品信息的分析仪器。
分子荧光分析法实验讲义
5.空白溶液测试： 设置好仪器的工作条件后，把装有去离子水的样品池置于试样
架内，在荧光光路上插入ＵＶ－35滤光片，合上样品室盖子，在计 算机屏幕上点击“AUTO ZERO”，观察屏幕右下脚的基线值接近 零时，再点击“READ”读数，得空白溶液数值。
6.系列维生素Ｂ２标准溶液的测试： 把各标准样品按从稀到浓的顺序置于试样架内，和空白溶液测
3.仪器自检： 预热仪器20分钟后，双击电脑桌面上“RF-530XPC”
图标，仪器在计算机的引导下开始自检，约3分钟完毕，此 时仪器操作软件打开。
若此时软件为“光谱测定”模式，则点击“Acquire Mode”主菜单，在下拉菜单中选择“Quantitative”，此时软 件转为“定量测定”界面模式。
（☆注意：在一定浓度范围内适用）
? 问题：
试比较荧光法与紫外-可见分光光度法的分析性能。
1.4 荧光仪的基本构造
？问题：荧光光度计与紫外-可见分光光度计在光路设置
上有什么不同？为什么？
1.5 分子荧光分析法的应用简介
★ 常规分析应用：
☆ 定性分析：φf；λex；λem；峰形等 ☆ 定量检测： F = K﹒I0﹒φf﹒C ☆ 其它（略）
2.2 实验流程
1、VB2的荧光光谱的绘制 2、标准工作曲线的制作 3、未知液的测定
1.开机： 打开RF-5301荧光分光光度计的电源开关，打印机开
关，开启电脑。预热仪器20分钟。
2. 配制系列维生素Ｂ２标准溶液： 取5个干净的50ml容量瓶，分别加入1.0, 2.0, 3.0,
4.0 , 5.0ml浓度为10.0μg/ml的维生素Ｂ２标准溶液用水稀释 至刻度，摇匀。
10-6 ~ 10-2 s F 荧光： 10-9 ~ 10-6 s
仪器分析UV-Vis
紫外可见光度计仪器: 分光光度计分为单波 长和双波长仪器。 1. 单波长分光光度计 (a) 单光束 (b) 双光束（空间分隔） (c) 双光束（时间分隔） 特点： 因光束几乎同时通过样 品池和参比池，因此可消 除光源不稳产生的误差。
2. 双波长分光度计
光源
单色器
检测器 单色器
切光器 吸收池
双波长分光光度计示意图
• 2、测定条件的选择
• （1）波长的选择 • —— 一般为最大吸收波长（灵敏、稳定） • （2）狭缝的选择 • —— 影响灵敏度和线性范围（不减少A的最大狭缝） • （3）吸光度的选择 • —— 吸光度在0.2 – 0.8 时，测量误差最小
由L-B定律：
A lg T bc
d lg T 0.434
•
•
蔽剂掩蔽被测离子，
再加显色剂等。
波谱分析 —— UV-Vis
• 4、共存离子干扰的消除方法
• （1）加入适当的掩蔽剂 • （2）改变干扰离子的价态 • 如铬天青S测定Al（Ⅲ）时，Fe（Ⅲ）有干扰， • 可加入抗坏血酸还原铁而消除干扰 （3）选择适当的波长 （4）其它 — 各种预分离技术
波谱分析 —— UV-Vis
波谱分析 —— UV-Vis
• •
• • •
6、朗伯-比尔吸收定律 —— ㏒（Io / I）= A = a b c
—— 由上式，A与 c 应为过原点的直线，但实际 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
波谱分析 —— UV-Vis
（2）显色剂浓度 — 高灵敏度且吸光度恒定 • （3）温度的影响 • （4）显色时间 — 反应的时间及络合物的稳定性 • （5）参比溶液
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。
紫外-可见(UV-Vsi)吸收光谱专题实验
实验一、紫外-可见分光光度计的结构及基本操作（老师演示）实验二、彩色玻璃滤光片透过率测定一、实验前准备滤光片分类及用途：①颜色滤光片,其透射带宽数百埃,多用在宽带测光或装在恒星摄谱仪中,以隔离重迭光谱级次。
②薄膜滤光片，又分为薄膜吸收滤光片和薄膜干涉滤光片两种。
前者是在特定材料片基上，用化学浸蚀或真空蒸镀方法形成单层薄膜，使本征吸收线正好位于需要的波长处。
双色滤光片，它与入射光束成45°角放置，能以高而均匀的反射和透射率将光束分解为方向互相垂直的两种不同颜色的光，适合于多通道多色测光。
透过率计算公式：()()()λλλ0I I T T =二、实验步骤：1）紫外可见光谱仪（ＵＶ－１６０１），主机进行初始化，预热５分钟； 2）设置各参数：波长扫描范围在200—900nm ，透射率坐标轴范围在0—100； 3）不放滤光片情况下，以空气做参照样品，测得光谱曲线λλ-)(0I ；4）保持其他实验条件不变并插入滤光片，实验中我们分别用透射率在450nm 、565nm 和610nm 的滤光片作为测定样品，测得光谱仪测得光谱曲线λλ-)(t I ； 5）用计算机可得到滤光片的透过率λλ-)(T ； 三、数据处理100200300400500600700800900100020406080100T %wavelength/nm450nm565nm 610nm滤光片λ-%T 曲线三、结果分析实验所得到的滤光片透射率谱线成反Z 子形，在其临界值附近曲线斜率非常大。
这是由于滤光片允许大于一临界值的一定波长范围内的光透过，同时阻止小于这个临界值的波长的光透过。
四、问题讨论窄带滤光片及其透射率谱线特点？窄带滤光片是通带滤光片的一种。
用于从复合光中分离出某一窄波段单色光的滤光片。
为通带半宽度≤0.010λ的滤光片，其中0λ为滤光片透光曲线的中心波长。
如滤光片的中心波长为500nm ，则该滤光片的通带半宽度≤5nm 。
现代仪器分析(UV-Vis)(ok)
电子光谱产生
有机化合物的电子光谱
跃迁类型 能级高低 n** 可能的跃迁类型 -* -* -* n-* -* n-*
跃迁类型
-*：C-H共价键，如CH4（125nm）；C-C键，如C2H6(135nm)，处于
真空紫外区；
-* 和-*跃迁：尽管所需能量比上述-*跃迁能量小，但波长仍处于
构理论的重要信息.
溶剂的影响
—— 对光谱的影响（红移或紫移）和对测定的影响
选择溶剂时须注意：
（1）尽量选低极性溶剂；
（2）能很好的溶解物质，且形成的溶液有好的化 学和光化学稳定性；
主要组成部件
光源
单色器 钨灯(可见,近红外)和氘灯(紫外) 连续,稳定,恒定,长命 棱镜(可见—玻璃, 紫外—石英)和光栅 玻璃和石英吸收池(1-10cm)
能量较高，这些跃迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区，因而在此不加讨论。
只有 -* 和 n-* 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。
几个概念
生色团：可以吸收光子产生跃迁的基团，一般都是带 有不饱和键的官能团，如烯、炔、羰基、硝基等。 助色团：带有非键电子对的基团，如—OH，— OR，—NHR，—SH，—X等，本身不吸收＞ 200nm的 光，但会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并增加吸
由L-B定律： 微分后得：
A lg T bc
d lg T 0.434
dT bdc T 将上两式相比，并将 dT 和 dc 分别换为T 和 c，得
c 0.434T c T lg T
当相对误差 c/c 最小时，求得T=0.368 或 A=0.434。即当A=0.434 时，吸 光度读数误差最小！ 通常可通过调节溶液浓度或改变光程b来控制A的读数在0.15~1.00范围内.
仪器分析-UV-VIS
物大分子分析等）
分子吸收光谱的分类和特征
• 紫外-可见 电子光谱 Ee =1 - 20 eV
• 红外
振动光谱
0.05-1
• 远红外
转动光谱
0.005-0.05
第二节 紫外-可见分子吸收光谱的理论基础
一.分子的电子光谱 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能
级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转 动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。
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 波长位于紫外-可见区
•3 分子在不同环境中的谱带形状
A H 对称四嗪
N CN
NCN H
水中 环己烷中
蒸汽中
500
555 /nm
第二节 紫外-可见分子吸收光谱的理论基础
二、电子能级和跃迁
1、有机化合物的吸收光谱
根据分子轨道理论，分子中的电子轨道有 n、和 三种
Fe（III）- SCN 配合物
金属离子影响下的配体 * 跃迁
金属离子与有机物配合后使配体的共轭结构发生变 化，导致吸收光谱蓝移或红移。
A
偶氮氯瞵III
偶氮氯瞵III— U（VI）配合物
500
600
700 /nm
三、影响紫外-可见光谱的因素
有机化合物的吸收谱带常常因 引入取代基或改变溶剂使最大吸收
波长λmax和吸收强度发生变化: λmax向长波方向移动称为红移
，向短波方向移动称为蓝移。
吸收强度即摩尔吸光系数ε增
大或减小的现象分别称为增色效应 或减色效应，如图所示。
红移和蓝移
三、影响紫外-可见光谱的因素
• 共轭效应：电子共轭体系增大，波长红移、 吸收增强；
分子吸收光谱的分类和特征
• 紫外-可见 电子光谱 Ee =1 - 20 eV
• 红外
振动光谱
0.05-1
• 远红外
转动光谱
0.005-0.05
第二节 紫外-可见分子吸收光谱的理论基础
一.分子的电子光谱 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能
级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转 动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。
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 波长位于紫外-可见区
•3 分子在不同环境中的谱带形状
A H 对称四嗪
N CN
NCN H
水中 环己烷中
蒸汽中
500
555 /nm
第二节 紫外-可见分子吸收光谱的理论基础
二、电子能级和跃迁
1、有机化合物的吸收光谱
根据分子轨道理论，分子中的电子轨道有 n、和 三种
Fe（III）- SCN 配合物
金属离子影响下的配体 * 跃迁
金属离子与有机物配合后使配体的共轭结构发生变 化，导致吸收光谱蓝移或红移。
A
偶氮氯瞵III
偶氮氯瞵III— U（VI）配合物
500
600
700 /nm
三、影响紫外-可见光谱的因素
有机化合物的吸收谱带常常因 引入取代基或改变溶剂使最大吸收
波长λmax和吸收强度发生变化: λmax向长波方向移动称为红移
，向短波方向移动称为蓝移。
吸收强度即摩尔吸光系数ε增
大或减小的现象分别称为增色效应 或减色效应，如图所示。
红移和蓝移
三、影响紫外-可见光谱的因素
• 共轭效应：电子共轭体系增大，波长红移、 吸收增强；
仪器分析-UV-vis(第二章)
电子跃迁
1 ～ 20
1230 ～ 62 nm 紫外－可见
浙江工业大学
厚德健行
3、有机化合物的紫外吸收光谱
（1）有机化合物的结构与电子跃迁
σ π
n
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。 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。
试样中被测组分的浓度与两个相近波长处的吸光度差成比例
浙江工业大学 厚德健行
紫外-可见吸收光谱法的应用
1、紫外光谱图
1-- 吸收峰 2-- 谷 3-- 肩峰 4-- 末端吸收
横坐标 — 波长λ，以nm表示。 纵坐标 — 吸收强度，以A（吸光度）表示。
浙江工业大学 厚德健行
2、定性分析 （1）吸收曲线比较法——推测化合物的分子结构
助色团取代， π→π*跃迁吸收带发生红移。
浙江工业大学
厚德健行
（4） 溶剂的影响
对吸收谱带精细结构的影响
H C N N C H N N
溶剂：水
气态
溶剂：环己烷
对称四嗪在蒸气态、环己烷和水中的吸收光谱
浙江工业大学
厚德健行
对π → π*跃迁和n → π*跃迁的影响，
能量
π* n π
无溶剂效应
原则：定性鉴别的依据→吸收光谱的特征吸收光谱的 形状→吸收峰的数目→吸收峰的位置（波长λmax ） →吸收峰的强度→相应的吸光系数εmax 。
与标准谱图比较 （Sadtler紫外标准图谱，共3万多张） 与标准化合物的吸收光谱比较
浙江工业大学
厚德健行
3、 定量分析 （重要应用） （1）Lambert-Beer定律
现代仪器分析(UV-Vis)
*），跃迁能量较高，这些跃迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区，因
而在此不加讨论。 只有 -*和 n-*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。
现代仪器分析 —— UV-Vis
• • • • • • • • •
2、几个概念 —— 生色团、助色团、红移、紫移 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）； （5）稠环芳香族化合物 — 共轭越大，红移越多； （6）杂环芳香族化合物 — 与相对应的芳族类似（见）
• 2、测定条件的选择
• （1）波长的选择 • —— 一般为最大吸收波长（灵敏、稳定） • （2）狭缝的选择 • —— 影响灵敏度和线性范围（不减少A的最大狭缝） • （3）吸光度的选择 • —— 吸光度在0.2 – 0.8 时，测量误差最小
由L-B定律：
A lg T bc
d lg T 0.434
围内。
现代仪器分析 —— UV-Vis
• • •
3、反应条件的选择 —— 多数测定均经显色，使：更灵敏、高选择性、 组成恒定稳定等（与显色剂颜色不同）。
• （1）溶液的酸度 — 影响吸收曲线 • NaH2PO4 + HCl (pH = 3) • NaAc + HCl (pH = 5) • KH2PO4 + NaOH (pH = 7) • H3BO3 + KCl (pH = 9) • H3BO3 + NaOH (pH = 11)
• 二、仪器结构与原理
• • • • • • • •
第11章--紫外可见分光光度法(UV-VIS
解： c(Fe)=1.0 mg/L=1.0×10-3 g/L /55.85g/mol =1.8×10-5mol/L
=
0.38 2 1.8 10-5
= 1.110（4 L mol-1
cm-1）
S=M/ =55.85/1.1×104=0.0051 (g/cm2)
§11.3 紫外—可见分光光度计
紫外-可见分光光度计一般包括光源、单色器、吸 收池和检测显示几部分，基本结构如下：
吸光度的加合性
在多组分体系中如果各吸光物质之间无相互作用这时 体系总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。
A＝ Ai
吸光度的测量： 用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液 的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射， 溶剂、试剂对光的吸收等。
§11.2 光吸收基本定律:
A Kbc Lambert-Beer定律
2b
显示器
0.00
0.10
吸光度与浓度的关系 A = Kbc
检测器
比
光源
尔
参
定
比
律
(1852)
c
0.20
2c
吸光系数(K) c：mol / L
c：g / L c：g / 100 mL
物质的性质 入射光波长 温度
与浓度无关,取值与浓度的单位相关
K 摩尔吸光系数，L ·mol –1 ·cm -1
= c ； 波数 = 1/ = /c
微粒性 光是由光子流组成，光子的能量：
E h
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J·s
－频率
E－光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 1eV=1.602×10－19 J
波粒二象性
UV-VIS实验讲义
苯在乙醇中的紫外吸收光谱
UV-VIS 吸收光谱的应用-4
2.定量测定
紫外可见吸收光谱法是进行定量分析最有用的工具之一。依据是 朗伯－比尔定律。该法不仅可以直接测定那些本身在紫外可见光谱
区有吸收的无机物和有机物，还可以通过适当的显色反应使被测物
质生成在紫外可见光谱区有强烈吸收的产物，从而进行定量分析。 另外，紫外分光光度法可方便的用来直接测定混合物中某些
解析紫外谱图方法及有关注意事项-2
解析紫外谱图方法及有关注意事项-3
苯环E2带(204nm)的溶剂效应需视衍生物各取代基的性 质而定。取代基为邻、对位取代基时，溶剂效应很小； 取代基为间位取代基时，随溶剂极性的增加而产生红 移。 对具有酸碱性的一些有机物，如：酚、苯胺等，溶液 的PH值对其吸收位臵有很明显的影响。 最常用的标准谱图仍为萨特勒(Sadtler)紫外谱图， 因它同时有核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外谱， 且有上述谱图的综合索引，因此查阅萨特勒谱图是十 分方便的，其查阅方式和查萨特勒红外谱相似。
UV-VIS 吸收光谱的应用-2
用于检出某些官能团,推断有机化合物分子的结构 例如化合物在 220～800nm 范围内无吸收峰，它可能
是脂肪族碳氢化和物，胺、晴、醇、羧酸、氯代烃和氟
代烃，不含双键或环状共轭体系，没有醛、酮或溴、碘 等基团。如果在 250nm～300nm 有中等强度的吸收带并 有一定的精细结构，则表示有苯环存在。
●
有机化合物的吸收带 (absorption band)
吸收峰在光谱中的波带位臵。由电子及分子轨道的种类，可分为四种类型。 (1) K吸收带 (共轭谱带 ) (2) B吸收带 ( 苯型谱带 ) (3) E吸收带 (乙烯型谱带) (4) R吸收带 ( 基团型 )
紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)
max 1104 ; M 100
max 一般 10
增大
A 1103 7 1 Cmin 1 10 mol L b 1104 1 1107 100 1108 g mL1 1000
3 ~104；灵敏
的 ＞104；个别的可达 105 106
若λ１＝ λ２
dA b dC
ε 1 = ε2= ε 在一定的浓度范围内 A= εbC
若λ１≠ λ２
2.303 f1 f 2b 2 ( λ1 λ 2 ) 210 ( λ1 λ 2 )bc d2A 0 λ 1bc λ 2bc 2 2 dC ( f110 f 210 )
1） 液气固介质均适用 2）入射光是单色光，平行光 3）稀溶液
朗伯-比尔定律
A = Kbc
（二）朗伯-比尔定律推导
Ix dIx S I0 db b It
-dIx ∝ Ix adn dn = csdb
-dIx∝ IxaCsdb -dIx/Ix=k Cdb
b dI x I0 I x k 0 cdb It
0
0
C
A = 0.434
（四）吸光系数
1. a ( L · g –1 · cm-1) 2.ε ( L · mol–1 · cm-1)
max
A KCb
A aCb A Cb
C: g / L C: mol/ L
吸光物质结构的特征参数;
吸光物质定量分析的灵敏度参数
3. 检出限与摩尔吸光系数 若可测量的吸光度为0.001
It ln kcb I0 It kcb lg Kcb I 0 2.303
A lg T Kbc
吸光度 与透射率
max 一般 10
增大
A 1103 7 1 Cmin 1 10 mol L b 1104 1 1107 100 1108 g mL1 1000
3 ~104；灵敏
的 ＞104；个别的可达 105 106
若λ１＝ λ２
dA b dC
ε 1 = ε2= ε 在一定的浓度范围内 A= εbC
若λ１≠ λ２
2.303 f1 f 2b 2 ( λ1 λ 2 ) 210 ( λ1 λ 2 )bc d2A 0 λ 1bc λ 2bc 2 2 dC ( f110 f 210 )
1） 液气固介质均适用 2）入射光是单色光，平行光 3）稀溶液
朗伯-比尔定律
A = Kbc
（二）朗伯-比尔定律推导
Ix dIx S I0 db b It
-dIx ∝ Ix adn dn = csdb
-dIx∝ IxaCsdb -dIx/Ix=k Cdb
b dI x I0 I x k 0 cdb It
0
0
C
A = 0.434
（四）吸光系数
1. a ( L · g –1 · cm-1) 2.ε ( L · mol–1 · cm-1)
max
A KCb
A aCb A Cb
C: g / L C: mol/ L
吸光物质结构的特征参数;
吸光物质定量分析的灵敏度参数
3. 检出限与摩尔吸光系数 若可测量的吸光度为0.001
It ln kcb I0 It kcb lg Kcb I 0 2.303
A lg T Kbc
吸光度 与透射率
紫外吸收光谱分析UVPPT课件
21
当取代基上具有的非键电子的基团与苯环的π电子体系共轭相 连时，无论取代基具有吸电子作用还是供电子作用，都将在不同 程度上引起苯的E2带和B带的红移。
当引入的基团为助色基团时，取代基对吸收带的影响大小与 取代基的推电子能力有关。推电子能力越强，影响越大。顺序为 －O－＞－NH2＞－OCH3＞－OH＞－Br＞－Cl＞CH3
2.3.1 概述
紫外-可见吸收光谱（Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-VIS）统称为电 子光谱。
紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸 收200～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的 方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道 上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无 机物质的定性和定量测定。
图2.23 紫外—可见吸收曲线
3
2.3.2 紫外吸收光谱的基本原理
1 电子跃迁类型
（1）σ→σ* 跃迁 指处于成键轨道上的σ电子吸收
光子后被激发跃迁到σ*反键轨道
（2）n→σ* 跃迁 指分子中处于非键轨道上的n电
子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁
（3）π→π* 跃迁 指不饱和键中的π电子吸收光波
能量后跃迁到π*反键轨道。
9
iii B—带 B带（取自德文：benzenoid band, 苯型谱带）。它
是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及π→π*
重叠引起的。在230～270nm之间出现精细结构吸收， 又称苯的多重吸收，如图2.20。 iv E-带 E带（取自德文：ethylenic band，乙烯型谱带）。 它也是芳香族化合物的特征吸收之一（图2.25）。E带 可分为E1及E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环
对位—OCH3取代 +25
当取代基上具有的非键电子的基团与苯环的π电子体系共轭相 连时，无论取代基具有吸电子作用还是供电子作用，都将在不同 程度上引起苯的E2带和B带的红移。
当引入的基团为助色基团时，取代基对吸收带的影响大小与 取代基的推电子能力有关。推电子能力越强，影响越大。顺序为 －O－＞－NH2＞－OCH3＞－OH＞－Br＞－Cl＞CH3
2.3.1 概述
紫外-可见吸收光谱（Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-VIS）统称为电 子光谱。
紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸 收200～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的 方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道 上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无 机物质的定性和定量测定。
图2.23 紫外—可见吸收曲线
3
2.3.2 紫外吸收光谱的基本原理
1 电子跃迁类型
（1）σ→σ* 跃迁 指处于成键轨道上的σ电子吸收
光子后被激发跃迁到σ*反键轨道
（2）n→σ* 跃迁 指分子中处于非键轨道上的n电
子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁
（3）π→π* 跃迁 指不饱和键中的π电子吸收光波
能量后跃迁到π*反键轨道。
9
iii B—带 B带（取自德文：benzenoid band, 苯型谱带）。它
是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及π→π*
重叠引起的。在230～270nm之间出现精细结构吸收， 又称苯的多重吸收，如图2.20。 iv E-带 E带（取自德文：ethylenic band，乙烯型谱带）。 它也是芳香族化合物的特征吸收之一（图2.25）。E带 可分为E1及E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环
对位—OCH3取代 +25
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。
uvvis ppt课件
匹配：T =0.2% ~ 0.5%
4．检测器
• 将辐射能转变成电信号
光电池 光电管 光电倍增管 光电二极管阵列检测器
光电管
阴极（光敏）
阳极
R
指示器 放 大 器
紫敏光电管 200 ~ 625nm
红敏
625 ~ 1000nm
光电倍增管
挡板 阴极 阳极
共9个倍增极
光二极管阵列检测器
二
光源
样 品
极
光 栅
准直镜
• 将进入单色器的发散光变成平行光，又 作聚光镜，将色散后的平行单色光聚集 于出口狭缝。
光 栅
狭缝
• 入射狭缝—使光线成为一细长条照射到 准直镜
• 出射狭缝— 使需要的单色光投射到溶液中
过宽，单色光不纯，可使A改变 过窄，光通量小，灵敏度降低
3．吸收池
• 盛放试液 可见光区玻璃 紫外区石英
• 吸收池的校正（配对）
1. a 样品 b 参比
2. a 参比 b 样品
A1 = A样 - A参 A2 = A样 - A参
要求：A = A1 - A2 < 1%
第三节、紫外可见分光光度分析方法
一、定性鉴别
①对比吸收光谱特征数据 ②对比吸收度或吸收系数的比值 ③对比吸收光谱的一致性
①对比吸收光谱特征数据
例：VB12样品25.0mg用水溶成1000ml后， 盛于1cm吸收池中，在361nm处测得吸收度 为0.507，已知E值是207，计算其百分含量。
解：C测=A/El=0.507/207=0.00245 C样 = 25.0mg/ml = 0.0025g/100ml
VB12(%)=C测/C样100% = 0.00245/0.0025100% = 98.00%
4．检测器
• 将辐射能转变成电信号
光电池 光电管 光电倍增管 光电二极管阵列检测器
光电管
阴极（光敏）
阳极
R
指示器 放 大 器
紫敏光电管 200 ~ 625nm
红敏
625 ~ 1000nm
光电倍增管
挡板 阴极 阳极
共9个倍增极
光二极管阵列检测器
二
光源
样 品
极
光 栅
准直镜
• 将进入单色器的发散光变成平行光，又 作聚光镜，将色散后的平行单色光聚集 于出口狭缝。
光 栅
狭缝
• 入射狭缝—使光线成为一细长条照射到 准直镜
• 出射狭缝— 使需要的单色光投射到溶液中
过宽，单色光不纯，可使A改变 过窄，光通量小，灵敏度降低
3．吸收池
• 盛放试液 可见光区玻璃 紫外区石英
• 吸收池的校正（配对）
1. a 样品 b 参比
2. a 参比 b 样品
A1 = A样 - A参 A2 = A样 - A参
要求：A = A1 - A2 < 1%
第三节、紫外可见分光光度分析方法
一、定性鉴别
①对比吸收光谱特征数据 ②对比吸收度或吸收系数的比值 ③对比吸收光谱的一致性
①对比吸收光谱特征数据
例：VB12样品25.0mg用水溶成1000ml后， 盛于1cm吸收池中，在361nm处测得吸收度 为0.507，已知E值是207，计算其百分含量。
解：C测=A/El=0.507/207=0.00245 C样 = 25.0mg/ml = 0.0025g/100ml
VB12(%)=C测/C样100% = 0.00245/0.0025100% = 98.00%
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光与物质作用时，物质可对光产生不同程度的吸收。分子中电子跃迁所需 要的能量大部分处于吸收光波长的紫外和可见光范围，通常将分子在这一 区域的吸收光谱称为电子光谱。
不同分子中的电子跃迁所需能量不一样，吸收光谱也就不同。用经过分光 后不同波长的光依次通过待测物质，并记录物质对不同波长光的吸收程度 （吸光度）的变化曲线，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，便得到 该物质的紫外-可见吸收光谱。
是由分子中价电子的跃迁产生的。 价电子分为以下三种： 1) 形成单健的σ电子 2) 形成双健的π电子 3) 未成健的n电子(孤对电子) 有机物最有用的吸收光谱是基于 n →π*和 π→π* 跃迁产生的， 这两类跃迁所需要的辐射能量 大多处于波长大于200nm的区域。
分子中电子的能级和跃迁类型 (σ→ σ* n→ σ* π→ π*n→ π*)
A= κ c l 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。c为吸光物质浓度，l为透光液层厚度。
UV-VIS 区域划分
紫外光区: 10～400nm < 200nm 200～400nm
远(真空)紫外区 近紫外区
可见光区: 400～800nm
仪 器: 190～1100nm
UV-VIS 的特点
UV-VIS 谱图认识-1
紫外吸收曲线 横坐标为波长（λ）,
常用nm表示; 纵坐标为吸收强度,常
用的单位有吸光度 （A）、透光率（T%）、 mol吸光系数（ε）、 mol吸光系数的对数 （logε）表示。
UV-VIS 谱图认识-2
UV-VIS 吸收光谱的产生-1
有机化合物的紫外－可见吸收光谱，
UV-VIS 吸收光谱的产生-2
(1)σ→ σ*跃迁 吸收光波长在180nm以下，饱和烃只有C-H健才有这种跃迁，只有在 真空紫外区才能观察到，无实际应用。
(2)n → σ* 跃迁 含有未成健的杂原子(如S、N、O、Cl、Br、I等)的饱和烃衍生物都会 发生这种跃迁，吸收峰在150～250nm之间，在紫外区仍观察不到这类 跃迁，也无实际应用。
红移（red shift）
当有机物结构发生变化(如取代基的变更)或受到溶剂效应的影响时，其吸收 带的最大吸收波长（λmax）向长波方向移动(bathochromic shift)的效应。
蓝移（blue shift）
与红移相反的效应，即由于某些因素的影响使得吸收带的最大吸收波长 （λmax）向短波方向移动（hypsochromic shift）的效应。
● 助色团（auxochrome）
有些基团，本身不是发色团，但当它们与生色团相连时，可引起含有生色团 有机物吸收峰位移和强度的改变，这类基团称为助色团。 助色团通常是带有孤电子对的原子或原子团，如：－OH、－ NH2、－NR2、 －OR、－SH、－SR、－X（卤素）等。
UV-VIS 常用的名词术语-2
末端吸收（end absorption）
指吸收曲线随波长变小而强度增大，直至仪器测量极限(190nm） ，在此处测出的吸收为末端吸收。
肩峰
指吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的峰， 通常是由主峰内隐藏有其它峰引起的。
K带、B带(E带)和R带吸收的比较
分光光度法是在比色法基础上发展起来的，两者所依据的原理基本 相同。由于分光光度法采用了更为先进的单色系统和光检测系统， 使得分光光度法在灵敏度、准确度、精密度及应用范围上都大大优 于比色法。
UV-VIS 的理论基础
朗伯-比尔定律：
当一束平行的单色光通过含有吸光物质的稀溶液时， 溶液的吸光度与吸光物质的浓度、液层厚度乘积成正 比，即
(3)π→ π* 跃迁
跃迁所需的能量比 n→σ* 小，吸收峰在200nm附近，含有-C=C-或C=C-的不饱和有机物都会发生这类跃迁。 (4)n→ π* 跃迁
这种跃迁所需能量最小，吸收峰一般都在近紫外区，甚至在可光区。连 有杂原子的化和物 -C=O、-C=N，可发生这种跃迁。
UV-VIS 常用的名词术语-1
增色效应（hyperchromic effect）
也称浓色效应，使吸收带的吸收强度增加的效应。
减色效应（hypochromic effect）
也称浅色效应，使吸收带的吸收强度减小的效应。
UV-VIS 常用的名词术语-3
● 强带
凡摩尔吸光系数大于104的吸收带称为强带。
弱带
凡摩尔吸光系数小于1000的吸收带称为弱带。
仪器和操作都比较简单、费用少、分析速度较快。 灵敏度较高。其最低检出浓度可达 10-6g/mL。 有较好的选择性。通过选择适当的测量条件，可在多种
组分共存的体系中，对某一物质进行测定。 精密度和准确度较高。其相对误差可达到1%～2%。这
满足了对微量组分的测定要求。 用途广泛。可用于医药、化工、冶金、环境保护、地质
● 有机化合物的吸收带 (absorption band)
吸收峰在光谱中的波带位置。由电子及分子轨道的种类，可分为四种类型。
(1) K吸收带 (共轭谱带 )
(2) B吸收带 ( 苯型谱带 )
(3) E吸收带 (乙烯型谱带) (4) R吸收带 ( 基团型 )
● 生色团（Байду номын сангаасhromophore）
是指在一个分子中产生紫外吸收带的基团，一般为带有π电子的基团。 有机化合物中常见的生色团有：羰基、硝基、双键、三键以及芳环等。
等诸多领域；不但可以对被测物质进行定量，定性和结 构分析，还可以进行官能团鉴定、相对分子质量测定、 配合物的组分及稳定常数的测定等等。
物质对光的选择性吸收
物质的结构决定了物质在吸收光时只能吸收某些特定波长的光，也就是说， 物质对光的吸收具有选择性。因此可以利用测量物质对某种波长的光的吸 收来了解物质的特性。
UV-VIS实验讲义
UV-VIS 概述
在仪器分析中紫外—可见分光光度法是历史悠久、应用最为广泛的 一种光学分析方法。它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的 光的吸收作用，也就是说采用分子或离子吸收入射光中特定波长的 光而产生的吸收光谱来对物质进行定性分析、定量分析及结构分析。 按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度 法，合称为紫外-可见分光光度法。
不同分子中的电子跃迁所需能量不一样，吸收光谱也就不同。用经过分光 后不同波长的光依次通过待测物质，并记录物质对不同波长光的吸收程度 （吸光度）的变化曲线，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，便得到 该物质的紫外-可见吸收光谱。
是由分子中价电子的跃迁产生的。 价电子分为以下三种： 1) 形成单健的σ电子 2) 形成双健的π电子 3) 未成健的n电子(孤对电子) 有机物最有用的吸收光谱是基于 n →π*和 π→π* 跃迁产生的， 这两类跃迁所需要的辐射能量 大多处于波长大于200nm的区域。
分子中电子的能级和跃迁类型 (σ→ σ* n→ σ* π→ π*n→ π*)
A= κ c l 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。c为吸光物质浓度，l为透光液层厚度。
UV-VIS 区域划分
紫外光区: 10～400nm < 200nm 200～400nm
远(真空)紫外区 近紫外区
可见光区: 400～800nm
仪 器: 190～1100nm
UV-VIS 的特点
UV-VIS 谱图认识-1
紫外吸收曲线 横坐标为波长（λ）,
常用nm表示; 纵坐标为吸收强度,常
用的单位有吸光度 （A）、透光率（T%）、 mol吸光系数（ε）、 mol吸光系数的对数 （logε）表示。
UV-VIS 谱图认识-2
UV-VIS 吸收光谱的产生-1
有机化合物的紫外－可见吸收光谱，
UV-VIS 吸收光谱的产生-2
(1)σ→ σ*跃迁 吸收光波长在180nm以下，饱和烃只有C-H健才有这种跃迁，只有在 真空紫外区才能观察到，无实际应用。
(2)n → σ* 跃迁 含有未成健的杂原子(如S、N、O、Cl、Br、I等)的饱和烃衍生物都会 发生这种跃迁，吸收峰在150～250nm之间，在紫外区仍观察不到这类 跃迁，也无实际应用。
红移（red shift）
当有机物结构发生变化(如取代基的变更)或受到溶剂效应的影响时，其吸收 带的最大吸收波长（λmax）向长波方向移动(bathochromic shift)的效应。
蓝移（blue shift）
与红移相反的效应，即由于某些因素的影响使得吸收带的最大吸收波长 （λmax）向短波方向移动（hypsochromic shift）的效应。
● 助色团（auxochrome）
有些基团，本身不是发色团，但当它们与生色团相连时，可引起含有生色团 有机物吸收峰位移和强度的改变，这类基团称为助色团。 助色团通常是带有孤电子对的原子或原子团，如：－OH、－ NH2、－NR2、 －OR、－SH、－SR、－X（卤素）等。
UV-VIS 常用的名词术语-2
末端吸收（end absorption）
指吸收曲线随波长变小而强度增大，直至仪器测量极限(190nm） ，在此处测出的吸收为末端吸收。
肩峰
指吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的峰， 通常是由主峰内隐藏有其它峰引起的。
K带、B带(E带)和R带吸收的比较
分光光度法是在比色法基础上发展起来的，两者所依据的原理基本 相同。由于分光光度法采用了更为先进的单色系统和光检测系统， 使得分光光度法在灵敏度、准确度、精密度及应用范围上都大大优 于比色法。
UV-VIS 的理论基础
朗伯-比尔定律：
当一束平行的单色光通过含有吸光物质的稀溶液时， 溶液的吸光度与吸光物质的浓度、液层厚度乘积成正 比，即
(3)π→ π* 跃迁
跃迁所需的能量比 n→σ* 小，吸收峰在200nm附近，含有-C=C-或C=C-的不饱和有机物都会发生这类跃迁。 (4)n→ π* 跃迁
这种跃迁所需能量最小，吸收峰一般都在近紫外区，甚至在可光区。连 有杂原子的化和物 -C=O、-C=N，可发生这种跃迁。
UV-VIS 常用的名词术语-1
增色效应（hyperchromic effect）
也称浓色效应，使吸收带的吸收强度增加的效应。
减色效应（hypochromic effect）
也称浅色效应，使吸收带的吸收强度减小的效应。
UV-VIS 常用的名词术语-3
● 强带
凡摩尔吸光系数大于104的吸收带称为强带。
弱带
凡摩尔吸光系数小于1000的吸收带称为弱带。
仪器和操作都比较简单、费用少、分析速度较快。 灵敏度较高。其最低检出浓度可达 10-6g/mL。 有较好的选择性。通过选择适当的测量条件，可在多种
组分共存的体系中，对某一物质进行测定。 精密度和准确度较高。其相对误差可达到1%～2%。这
满足了对微量组分的测定要求。 用途广泛。可用于医药、化工、冶金、环境保护、地质
● 有机化合物的吸收带 (absorption band)
吸收峰在光谱中的波带位置。由电子及分子轨道的种类，可分为四种类型。
(1) K吸收带 (共轭谱带 )
(2) B吸收带 ( 苯型谱带 )
(3) E吸收带 (乙烯型谱带) (4) R吸收带 ( 基团型 )
● 生色团（Байду номын сангаасhromophore）
是指在一个分子中产生紫外吸收带的基团，一般为带有π电子的基团。 有机化合物中常见的生色团有：羰基、硝基、双键、三键以及芳环等。
等诸多领域；不但可以对被测物质进行定量，定性和结 构分析，还可以进行官能团鉴定、相对分子质量测定、 配合物的组分及稳定常数的测定等等。
物质对光的选择性吸收
物质的结构决定了物质在吸收光时只能吸收某些特定波长的光，也就是说， 物质对光的吸收具有选择性。因此可以利用测量物质对某种波长的光的吸 收来了解物质的特性。
UV-VIS实验讲义
UV-VIS 概述
在仪器分析中紫外—可见分光光度法是历史悠久、应用最为广泛的 一种光学分析方法。它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的 光的吸收作用，也就是说采用分子或离子吸收入射光中特定波长的 光而产生的吸收光谱来对物质进行定性分析、定量分析及结构分析。 按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度 法，合称为紫外-可见分光光度法。