4 紫外-可见吸收光谱法
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紫外可见吸收光谱分析法
5. 结果显示记录系统
作用是放大信号并以适当的方式指示或记录。 直流检流计、电位调零装置、数字显示及自动记录装置等。
03:04:37
二、分光光度计的类型
1.单光束
经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样 品溶液，以进行吸光度的测定。结构简单，操作方便，维修 容易，适用于常规分析。一般不能作全波段光谱扫描。
03:04:37
2. 紫外-可见吸收光谱的产生
当分子吸收外界的辐射能量（电磁辐射）时，会发生运 动状态的变化，亦即发生能级的跃迁，其中含电子能级、振 动能级和转动能级的跃迁。
h E2 E1 E Ee Ev Er
E h
c
hc
E
分子吸收光谱： 用一连续波的电磁辐射以波长大小顺序分别照射分子，并
流动测量池 两面透光
4.检测器
检测器的作用 检测器是一种光电转换元件，是检测单色光通过溶液被吸收 后透射光的强度，并把这种光信号转变为电信号的装置。 对检测器的要求 检测器应在测量的光谱范围内具有高的灵敏度；对辐射能量 的响应快、线性关系好、线性范围宽；对不同波长的辐射响 应性能相同且可靠；有好的稳定性和低的噪音水平等。 检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。
2.双光束
光源发出光经单色器分光后，分解为强度相等的两束 光，一束通过参比池，另一束通过样品池，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，因而能自动消除光源强度变化所 引起的误差。
03:04:37
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3.双波长
适用多组分混合物、混浊试样(如生物组织液)分析， 以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下分析，还 能进行化学反应动力学研究。
作用是放大信号并以适当的方式指示或记录。 直流检流计、电位调零装置、数字显示及自动记录装置等。
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二、分光光度计的类型
1.单光束
经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样 品溶液，以进行吸光度的测定。结构简单，操作方便，维修 容易，适用于常规分析。一般不能作全波段光谱扫描。
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2. 紫外-可见吸收光谱的产生
当分子吸收外界的辐射能量（电磁辐射）时，会发生运 动状态的变化，亦即发生能级的跃迁，其中含电子能级、振 动能级和转动能级的跃迁。
h E2 E1 E Ee Ev Er
E h
c
hc
E
分子吸收光谱： 用一连续波的电磁辐射以波长大小顺序分别照射分子，并
流动测量池 两面透光
4.检测器
检测器的作用 检测器是一种光电转换元件，是检测单色光通过溶液被吸收 后透射光的强度，并把这种光信号转变为电信号的装置。 对检测器的要求 检测器应在测量的光谱范围内具有高的灵敏度；对辐射能量 的响应快、线性关系好、线性范围宽；对不同波长的辐射响 应性能相同且可靠；有好的稳定性和低的噪音水平等。 检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。
2.双光束
光源发出光经单色器分光后，分解为强度相等的两束 光，一束通过参比池，另一束通过样品池，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，因而能自动消除光源强度变化所 引起的误差。
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3.双波长
适用多组分混合物、混浊试样(如生物组织液)分析， 以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下分析，还 能进行化学反应动力学研究。
紫外可见吸收光谱法的应用
紫外可见吸收光谱法的应用
紫外可见吸收光谱法是一种利用物质对紫外光和可见光的吸收特性进行分析的光谱技术。
它在化学、生物、医药、环境等领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用：
1. 化学分析：紫外可见吸收光谱法可以用于分析物质的组成和结构。
通过测量物质在特定波长下的吸收光谱，可以确定物质中存在的官能团、化学键等信息，从而推断出物质的结构和组成。
2. 定性分析：紫外可见吸收光谱法可以用于定性分析。
不同的物质在特定波长下的吸收光谱是不同的，因此可以通过比较吸收光谱来鉴定物质的种类。
3. 定量分析：紫外可见吸收光谱法可以用于定量分析。
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算出物质的浓度。
这种方法常用于测定溶液中的化学物质浓度、药物含量等。
4. 反应动力学研究：紫外可见吸收光谱法可以用于研究化学反应的动力学。
通过测量反应物和生成物在特定波长下的吸光度随时间的变化，可以确定反应速率常数、反应级数等信息。
5. 环境监测：紫外可见吸收光谱法可以用于环境监测。
例如，可以利用该方法检测水中的有机物、重金属等污染物的含量。
6. 生物分析：紫外可见吸收光谱法可以用于生物分析。
例如，可以利用该方法检测蛋白质、核酸等生物大分子的含量和结构。
紫外可见吸收光谱法是一种简单、快速、灵敏的分析方法，在化
学、生物、医药、环境等领域有着广泛的应用。
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。
紫外可见吸收光谱法基本原理和解析
★用不同波长的单色光照射，测吸光度-- 吸
收曲线(最大吸收波长 max)。
2020/5/24
蓝 ➢黄 450~480nm 580~600nm
10
★吸收曲线的讨论
（1）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。
（2）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 同。
物质可能达到的最大灵敏度。
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19
3.偏离朗白—比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现： 标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高 时），这种现象称为对朗伯-比耳定律的偏离。
引起这种偏离的原因： （1）入射光非单色光。
仪器的非理想引起的 （2）溶液不均匀。 （3）溶液中发生了化学变化
布格(Bouguer)和朗白(Lambert)先后于1729年
和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度
的关系。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
A∝ c
二者的结合称为朗白—比耳定律，其数学表达
式为： A＝lg（I0 / It)= εb c
T It
AlgT
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）可作为定性鉴定的参数。
2020/5/24
18
（4）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 处的摩尔吸光系数以εmax表示。
εmax表明了该吸收物质最大限度的 吸光能力，也反映了光度法测定该
收曲线(最大吸收波长 max)。
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蓝 ➢黄 450~480nm 580~600nm
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★吸收曲线的讨论
（1）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。
（2）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 同。
物质可能达到的最大灵敏度。
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3.偏离朗白—比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现： 标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高 时），这种现象称为对朗伯-比耳定律的偏离。
引起这种偏离的原因： （1）入射光非单色光。
仪器的非理想引起的 （2）溶液不均匀。 （3）溶液中发生了化学变化
布格(Bouguer)和朗白(Lambert)先后于1729年
和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度
的关系。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
A∝ c
二者的结合称为朗白—比耳定律，其数学表达
式为： A＝lg（I0 / It)= εb c
T It
AlgT
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）可作为定性鉴定的参数。
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（4）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 处的摩尔吸光系数以εmax表示。
εmax表明了该吸收物质最大限度的 吸光能力，也反映了光度法测定该
紫外可见吸收光谱法
例：
-C-C- 如：乙烷: max=135nm C-H 如: 甲烷: max= 125nm
2) n * 跃迁
分子中未共用n电子跃迁到* 轨道
化合物种类：凡含有n电子的杂原子的饱和化合物
特点：跃迁所需要的能量较高
位置：远紫外光区和近紫外光区
150-250nm
ε=100 ～ 1000 L·cm-1 ·mol-1
Mn+-Lb- M(n+1)+-L(b+1)- (hν) [Fe3+-SCN-]2+ [Fe2+-SCN]2+ （这就是配合物λmax=490nm为血红色原因）
金属配合物的电荷转移吸收光谱，有三种类型：
1. 电子从配体到金属离子: 相当于金属的还原； 2. 电子从金属离子到配体； 产生这种跃迁的必要条件是金属离子容易被氧化
白炽光源: 热辐射光源：可见光区，340-2 500nm，影响因素：灯电压
如 钨丝灯和卤钨灯； 气体放电光源: 气体放电发光光源：紫外光
否相同。 在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。
三、紫外-可见分光光度计
光源 λ1、 λ2、 λ3、 …、 λn
分光系统
λmax
调制放大 记录系统→显示A
检测系统 光→电
I0→样品池→ It
紫外-可见分光光度计主要组成部件
光源
分光系统
样品池
检测系统
记录系统
1、光源
1.光源：提供入射光的元件。
3.电子从金属到金属
配合物中含有两种不同氧化态的金属时，电子可在其间转移，
这类配合物有很深的颜色，如普鲁士蓝 （磷、砷）钼蓝 H8 [SiMo2O5(Mo2O7)5 ]
-C-C- 如：乙烷: max=135nm C-H 如: 甲烷: max= 125nm
2) n * 跃迁
分子中未共用n电子跃迁到* 轨道
化合物种类：凡含有n电子的杂原子的饱和化合物
特点：跃迁所需要的能量较高
位置：远紫外光区和近紫外光区
150-250nm
ε=100 ～ 1000 L·cm-1 ·mol-1
Mn+-Lb- M(n+1)+-L(b+1)- (hν) [Fe3+-SCN-]2+ [Fe2+-SCN]2+ （这就是配合物λmax=490nm为血红色原因）
金属配合物的电荷转移吸收光谱，有三种类型：
1. 电子从配体到金属离子: 相当于金属的还原； 2. 电子从金属离子到配体； 产生这种跃迁的必要条件是金属离子容易被氧化
白炽光源: 热辐射光源：可见光区，340-2 500nm，影响因素：灯电压
如 钨丝灯和卤钨灯； 气体放电光源: 气体放电发光光源：紫外光
否相同。 在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。
三、紫外-可见分光光度计
光源 λ1、 λ2、 λ3、 …、 λn
分光系统
λmax
调制放大 记录系统→显示A
检测系统 光→电
I0→样品池→ It
紫外-可见分光光度计主要组成部件
光源
分光系统
样品池
检测系统
记录系统
1、光源
1.光源：提供入射光的元件。
3.电子从金属到金属
配合物中含有两种不同氧化态的金属时，电子可在其间转移，
这类配合物有很深的颜色，如普鲁士蓝 （磷、砷）钼蓝 H8 [SiMo2O5(Mo2O7)5 ]
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-
药物分析中的紫外可见吸收光谱法
药物分析中的紫外可见吸收光谱法紫外可见吸收光谱法在药物分析中的应用引言：药物分析是研究药物性质和质量的一项重要领域，其中紫外可见吸收光谱法被广泛应用于药物的定性和定量分析。
本文将就药物分析中紫外可见吸收光谱法的原理、仪器设备以及应用案例进行探讨。
一、原理紫外可见吸收光谱法是一种通过测量物质在紫外和可见光波段对电磁辐射的吸收来鉴定和定量分析物质的方法。
其基本原理是根据分子在特定波长的电磁辐射下，电子跃迁从基态到激发态，吸收特定波长的光能，并呈现出吸收峰。
二、仪器设备紫外可见吸收光谱法需要使用紫外可见分光光度计进行分析。
该仪器主要由光源、单色器、试样室、光电倍增管和计算机系统等组成。
光源提供紫外和可见光波段的光线，单色器用于选择特定波长的光线，试样室中放置待测样品，光电倍增管转化光信号为电信号，计算机系统用于数据处理和谱图显示等功能。
三、应用案例1. 药物质量控制紫外可见吸收光谱法可用于药物的定量分析和质量控制。
通过建立药物与特定波长光的吸收关系，可以快速准确地确定药物中特定成分的含量。
例如，对某种药物中有效成分含量进行测定，可以根据其在特定波长处的吸光度与含量之间的线性关系来计算出含量。
2. 药效研究紫外可见吸收光谱法还可用于药效研究中。
通过测量药物在不同波长下的吸光度，可以得到药物的吸收光谱。
根据吸收峰的强度和位置可以判断药物的溶解度、稳定性以及药物与其他物质的相互作用等信息，从而为药效研究提供依据。
3. 药物相互作用研究紫外可见吸收光谱法还可用于研究药物与其他物质之间的相互作用。
例如，通过测量药物与药剂、辅料以及体内代谢产物等物质之间的吸光度变化，可以分析药物在配方中的相互作用情况，为合理选用药剂和优化配方提供依据。
4. 药物稳定性研究药物在贮存和使用过程中会受到光线、温度、湿度等因素的影响，从而导致药物的质量变化。
紫外可见吸收光谱法可用于药物稳定性研究，通过测量药物在不同条件下的吸光度变化，可以评估药物的稳定性，从而为药物的储存和使用提供依据。
紫外可见吸收光谱法
紫外可见分光光度计的校正
当光度计使用一段时间后其波长和吸光度将出现漂移， 因此需要对其进行校正。 波长标度校正：
光源法校正：氘灯（486.00 nm；656.10 nm） 使用镨-钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）进行
校正 吸光度标度校正： 采用 K2CrO4 标准液校正（在25oC时，于不同波长处测定 含0.0400g/L K2Cr2O7的0.05mol·L－1 NaOH溶液的吸光度A， 调整光度计使其A与标准值对应。
（带孤对电子的杂原子与其他π键共轭）
化合物
CH3COOH CH3CONH2 CH3N＝NCH3 CH3－NO2
CH3COCH3
饱和醛酮
max/nm
204 214 339 280 186 280 280～300
41 60 5 22 1000( n→σ*) 16 ( n→π*)
备注
在乙醇中 在H2O中 在乙醇中 在异辛烷中
第十一章 紫外可见吸收光谱法
Ultraviolet-visible Absorption Spectrometry
1
化妆品安全吗？
化妆品中含重金属并不罕见，不过加拿大近期一项对49个知 名品牌化妆品的测试结果还是足以令人大吃一惊，所有化妆品中 几乎都“潜伏”着砷、镉、铅等有毒物质。其中，倩碧的幻真控 油粉底液含有砷、铍、镉、镍、铅和铊6种有毒物质，睫毛膏 “Bare Naturale”，也被检测出含有和倩碧一样的6种有毒物。
和强度。
30
物质对光的选择性吸收
当光束照射到 物质上时，光与 物质发生相互作 用，于是产生反 射、散射、吸收 或透射，如图所 示。
31
物质对光的选择性吸收（1）
当一束光照射到物质或其溶液时，物质的分子、 原子或离子与光发生“碰撞”，光子的能量就转 移到分子、原子上，这些粒子由最低能态（基态） 跃迁到较高能态（激发态），这个作用叫物质对 光的吸收。 物质对光的吸收有选择性：
清华大学化学系4仪器分析UVVISPPT课件
A micbiA1A2Am
i1
27
2、吸收定律只适合单色光
A1
A
A2
1 2
28
设
A1
1bc
lg
Io1 I1
A2
2bc
lg
Io2 I2
29
I1 I o110 1bc I 2 I o 210 2bc A lg Io1 Io2
I1 I2
lgIo110I1bo1c IIoo22102bc
555 /nm
5
三、分子吸收光谱的特点
可进行分子的定性和定量分析 可用于一些物理化学常数的测定（如平
衡常数等） 仪器结构简单、价格便宜 应用范围广泛（无机离子、有机化合物、
生物大分子分析等）
6
第二节 紫外-可见分子吸收光谱的理论基础
一、吸收光谱与分子结构
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
• * 比 n * 跃迁几率大 100-1000 倍 • *跃迁吸收强， ~ 104 • n * 跃迁吸收弱， 500
10
生色团 —— 含有 键不饱和官能团 助色团 —— 基团本身无色，但能增强生色团颜色
为含有n电子，且能与电子作用， 产生n 共轭
A
苯
184 （ *）
பைடு நூலகம்
204
254
270 苯酚
18
二、吸收定律（定量分析的基础）
b
Io
SI
dx
19
任一截面的吸收率
Ix
入射光强
dIx
吸收光强
dIx Ix 吸收率
20
从分子吸收的角度考虑
截面为S的区域内俘获 光的有效面积
i1
27
2、吸收定律只适合单色光
A1
A
A2
1 2
28
设
A1
1bc
lg
Io1 I1
A2
2bc
lg
Io2 I2
29
I1 I o110 1bc I 2 I o 210 2bc A lg Io1 Io2
I1 I2
lgIo110I1bo1c IIoo22102bc
555 /nm
5
三、分子吸收光谱的特点
可进行分子的定性和定量分析 可用于一些物理化学常数的测定（如平
衡常数等） 仪器结构简单、价格便宜 应用范围广泛（无机离子、有机化合物、
生物大分子分析等）
6
第二节 紫外-可见分子吸收光谱的理论基础
一、吸收光谱与分子结构
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
• * 比 n * 跃迁几率大 100-1000 倍 • *跃迁吸收强， ~ 104 • n * 跃迁吸收弱， 500
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生色团 —— 含有 键不饱和官能团 助色团 —— 基团本身无色，但能增强生色团颜色
为含有n电子，且能与电子作用， 产生n 共轭
A
苯
184 （ *）
பைடு நூலகம்
204
254
270 苯酚
18
二、吸收定律（定量分析的基础）
b
Io
SI
dx
19
任一截面的吸收率
Ix
入射光强
dIx
吸收光强
dIx Ix 吸收率
20
从分子吸收的角度考虑
截面为S的区域内俘获 光的有效面积
紫外-可见吸收光谱.
饱和烃的取代衍生物如卤代烃，其卤素原子上存 在n电子，可产生n* 的跃迁。 n* 的能量 低于*。例如，CH3Cl、CH3Br和CH3I的n* 跃迁分别出现在173、204和258nm处。
3.有机化合物的吸收光谱与分子结构
（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。
第一节 紫外-可见吸收光谱 一、分子吸收光谱的产生
过程：
运动的分子外层电子---吸收外来辐射--产生电子能级跃迁----分子吸收光谱。
M h I0 M * It
一、分子吸收光谱的产生
在分子中，除了电子 相对于原子核的运动 外，还有核间相对位 移引起的振动和转动。 这三种运动能量都是 量子化的，并对应有 一定能级。左图为分 子的能级示意图。
丙酮
例：KMnO4紫红色，吸收的是绿光，λmax=525nm。它 对其它颜色的光吸收极小。吸收曲线形状是物质特有 的。当KMnO4的量不同，只使曲线沿纵座标上下移动， 但曲线形状不变。
图 KMnO----4的吸收光谱图 浓度：5、10、20、40μg/ml，1cm厚比色杯
四、分子跃迁类型及吸收光谱
max 较大 (104以上)，可用于定量分析。
2.几个概念
生色团（Chromogenesis group）
有机化合物分子中含有非键或键的电子体系，
能吸收外来辐射时并引起n-* 和-*跃迁，可产生 此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。
是一些具有不饱和健和含有孤对电子的基团。
如－C=C－、－C ≡ C－、—CH=O、—N=N—、－N=O 、—C≡N、—NO2等
3.有机化合物的吸收光谱与分子结构
（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。
第一节 紫外-可见吸收光谱 一、分子吸收光谱的产生
过程：
运动的分子外层电子---吸收外来辐射--产生电子能级跃迁----分子吸收光谱。
M h I0 M * It
一、分子吸收光谱的产生
在分子中，除了电子 相对于原子核的运动 外，还有核间相对位 移引起的振动和转动。 这三种运动能量都是 量子化的，并对应有 一定能级。左图为分 子的能级示意图。
丙酮
例：KMnO4紫红色，吸收的是绿光，λmax=525nm。它 对其它颜色的光吸收极小。吸收曲线形状是物质特有 的。当KMnO4的量不同，只使曲线沿纵座标上下移动， 但曲线形状不变。
图 KMnO----4的吸收光谱图 浓度：5、10、20、40μg/ml，1cm厚比色杯
四、分子跃迁类型及吸收光谱
max 较大 (104以上)，可用于定量分析。
2.几个概念
生色团（Chromogenesis group）
有机化合物分子中含有非键或键的电子体系，
能吸收外来辐射时并引起n-* 和-*跃迁，可产生 此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。
是一些具有不饱和健和含有孤对电子的基团。
如－C=C－、－C ≡ C－、—CH=O、—N=N—、－N=O 、—C≡N、—NO2等
紫外-可见吸收光谱分析
• 分子、原子或离子具有不连续的量子化能级，仅当
照射光光子的能量（hυ）与被照射物质粒子的基态和 激发态能量之差相当时才能发生吸收。不同的物质微粒 由于结构不同而具有不同的量子化能级，其能量差也不 相同。所以物质对光的吸收具有选择性。
三、吸收曲线（吸收光谱）
• 吸光度(A)--波长(λ)曲线称--。 • 光吸收程度最大处的波长叫 • 最大吸收波长，用λmax表示。 • 高锰酸钾的λmax=525nm。 • 浓度不同时，光吸收曲线形状不同，最大吸收波长
1852年，比耳（Beer）发现：
• 当单色光通过液层厚度b一
• 定的有色溶液时，溶液的吸
• 光度A与溶液浓度C成正比：
•
A= lg(I0/I)= k2 C
• --- 比耳定律
•
（ C--有色溶液的浓度 k2--比例常数 ）
• 将朗白定律与比耳定律合并起来:
•
A = lg(I0/I) = K b c
物质颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
吸收光
颜色
波长范围
紫
40/0n-m450
蓝
450-480
绿蓝
480-490
蓝绿
490-500
绿
500-560
黄绿
560-580
黄
580-600
橙
600-650
红
650-700
二、物质对光的选择性吸收
当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的 分子、原子或离子与光子发生“碰撞”，光子的能量就 转移到分子、原子上，使这些粒子由最低能态（基态） 跃迁到较高能态（激发态）：M + hυ → M* 这个作用叫物质对光的吸收。
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-可见吸收光谱
第二节 紫外—可见吸收光谱
一、有机化合物的紫外-可见吸收光谱 二、无机化合物的紫外-可见吸收光谱
一、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
（一）电子跃迁类型 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。
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→σ＊ < σ→σ＊
羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n*吸 收带，但是， 羧酸及羧酸的衍生物的羰基 上的碳原子直接连结含有未共用电子对的 助色团，如-OH、-Cl、-OR等，由于这些助 色团上的n电子与羰基双键的电子产生 n共轭，导致*轨道的能级有所提高， 但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级， 因此实现n* 跃迁所需的能量变大，使 n*吸收带蓝移至210nm左右。
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、五周期的过度金 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， 过度元素五 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 在配体的配位场作用下才可能发生，因 此又称为配位场跃迁。
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。
紫外-可见分子吸收光谱法
NN
溶剂与溶质之相互作用增强 C H
溶质分子的振动受到限制
水中 环己烷中
振动引起的精细结构消失
蒸汽中
500
555
对称四嗪的吸收光谱
/nm
b. 溶剂极性对π →π*跃迁谱带的影响
➢ 溶剂极性增大时，由π →π*跃迁产生的吸收 带发生红移。
c. 溶剂极性对n →π*跃迁谱带的影响
➢ 溶剂极性增大，由n →π*跃迁产生的吸收谱 带发生蓝移。
（4）多通道分光光度计
以光二极管阵列作检测器
光源
透镜
光二极管阵列
试样池
光栅
三、光吸收定律
1、朗伯-比尔定律
A lg T lg I0 bc 或 A lg T lg I0 abc
I
I
2、吸光度的加和性
当溶液中含有多种对光产生吸收的物质，且各组分之
间不存在相互作用时，则该溶液对波长λ光的总吸光度A总
➢ 根据分子轨道理论，这三种电子的能级高 低为： σ<π<n <π*<σ*
三种价电子可能产生六种形式电子跃迁：
σ→ σ*， σ→ π*， π→ σ*对应的吸收光谱处于 远紫外区，研究少。
（1） n → σ* 跃迁：
➢ 吸收光谱出现在远紫外光区和近紫外光区 ➢ 某些含有氧、氮、硫、卤素等杂原子的基 团（如—NH2、—OH、—SH、—X等）的 有机物可产生n → σ* 跃迁。 例如：CH3OH：λmax=183 nm 、CH3NH2：λmax=213 nm
② 吸收峰通常位于200~400nm之间。
（7） K带
➢ 由共轭体系的π →π*跃迁产生的吸收带。
特点：
ε ① 强度大，一般 ＞ 104 L ·mol-1 ·cm-1 ；
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
紫外-可见吸收光谱法
原子吸收光谱法与紫外－ 原子吸收光谱法与紫外－可见分光光度法的比较
相同点： 相同点： 均属于吸收光谱的范畴，都是在电磁辐射作用下， 均属于吸收光谱的范畴，都是在电磁辐射作用下，吸收 吸收光谱的范畴 辐射能发生核外层电子跃迁所产生的； 辐射能发生核外层电子跃迁所产生的； 其波长范围均在近紫外到近红外光区（ 其波长范围均在近紫外到近红外光区（190－900nm)。 近紫外到近红外光区 － 。
紫外区可分为远紫外区（ 紫外区可分为远紫外区（10~200nm）和近紫外区 可分为远紫外区 ） ）。因空气中的氧 （200~400nm）。因空气中的氧、二氧化碳和水汽等都吸收 ）。因空气中的氧、 远紫外光，因此，要研究分子对远紫外光的吸收需要在真空条 远紫外光，因此，要研究分子对远紫外光的吸收需要在真空条 远紫外光的吸收需要在 件进行，故使其应用受到限制。通常说的紫外－可见吸收光 进行，故使其应用受到限制。通常说的紫外－ 谱是指近紫外－可见吸收光谱，即物质分子吸收 谱是指近紫外－可见吸收光谱，即物质分子吸收200～750nm 近紫外 ～ 波长范围内的光辐射所产生的吸收光谱。 波长范围内的光辐射所产生的吸收光谱。
紫外－ 第五章 紫外－可见分光光度法
紫外－可见吸收光谱法 紫外－可见吸收光谱法(ultraviolet-visible absorption spectrometry, UV-VIS又称紫外 可见分光光度法 又称紫外 可见分光光度法(ultraviolet又称紫外-可见分光光度法 visible spectrophotometry)，它是利用溶液中物质的分子或 ， 离子对紫 外和可见光谱区范围的光的吸收作用 对物质进行定 的吸收作用， 离子对紫 外和可见光谱区范围的光的吸收作用，对物质进行定 性分析、定量分析及结构分析的方法。 性分析、定量分析及结构分析的方法。 的方法 按所吸收光的波长区域不同， 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 可见分光光度法。 分光光度法，合称为紫外-可见分光光度法。
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原子光谱为线状光 谱，分子光谱为带 状光谱？
分子中的能量
E = Ee+ Ev+ Er+ En+ Et+ Ei
分子中原子的核能： En 电子运动能： Ee 分子平动能：Et 分子振动能： Ev 分子转动能： Er 基团间的内旋能： Ei
在一般化学反应中， En不变； Et、 Ei较小；
E =Ee+ Ev+ Er
•跃迁的摩尔吸光系数比较小，一般在100-3000 L / mol cm 化合物 H2O CH3OH CH3Cl (CH3)2O max 167 184 173 184 max 1480 150 200 2520
杂原子电负性越小，电子越容易被激发，激发波长越长
* 和 n * 跃迁
• 4. 溶剂影响：
1）. 一般情况下，含有π-π*分子的激发态极性大
于基态，因此溶剂极性增大有利于激发态稳定
，能量降低，波长红移。
2）. 而产生n-π*跃迁的n电子易于和极性溶剂形
成氢键，基态n轨道能量降低增大，跃迁能量
增加，吸收带蓝移。
溶剂的极性由非极性改变到极性时，精细结构 消失，吸收带变向平滑。
分子在不同环境中的谱带形状
A
H 对称四嗪 N C N
N C H N
水中 环己烷中
500
蒸汽中 555
/nm
三、分子吸收光谱的特点
可进行分子的定性和定量分析 可用于一些物理化学常数的测定（如平衡常
数等）
仪器结构简单、价格便宜
应用范围广泛（无机离子、有机化合物、生
物大分子分析等）
C
C
max(nm) 175 190
O
max
(l/moL.cm) 8000 9000 20 2000
跃迁类型 n n n n n n n * * * * * * * * * *
C
C
C
280 190 160 204 205 500 240 340 240
COOH
41 50 10 9000 10
4
紫外-可见分子吸收光谱法 (UV-VIS spectrometry)
4.1 概述 紫外－可见吸收光谱法（ultraviolet-visible
absorption spectrometry，UV-Vis） 是利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光 谱，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析 的方法。主要是基于分子内电子跃迁对光谱产生 的吸收
1bc 2bc
I 2 I o 210
I o1 I o 2 lg I1 I 2
I o1 I o 2 lg 1bc 2bc I o110 I o 210
当 1
= 2 =
I o1 I o 2 A lg bc bc ( I o1 I o 2 )10
当溶剂极性增大时， n→π*跃迁产生的吸收带发生蓝移？ π→π*跃迁产生的吸收带发生红移？
小结： 分子结构——光谱特征——定性分析 不同结构的分子由于共轭程度不同，分子吸收的特 征不同；
相同共轭结构的分子骨架，因助色团的加入或改变， 导致光谱位移和吸收系数变化； 相同配体，因过渡金属离子不同，导致配位场的变 化或电荷转移跃迁，或配体共轭结构的变化，光谱发 生变化
E1 E电子能级 V振动能级 R转动能级
V1
Ro Ro Ro
Eo
a
b
c
Vo
因为在分子的电子能级跃迁的 同时，总伴随着分子的振动能 级和转动能级的跃迁，所以分
子的电子光谱（紫外可见光谱）
是由许多线光谱聚集的谱带组 成的。
分子的电子光谱的特点：
• 带光谱: 在波长范围内按一定强度分布 的谱带 • 波长位于紫外-可见区
D2 灯
H2 灯 200 与原子吸收要求类似
3、检测器 光电倍增管 — CCD
4、样品室（吸收池） 石英 —— 玻璃
1 cm
5 cm
4.4.2、紫外-可见分光光度计的工作原理
1、单光束仪器
H W
S2
蓝
红
S1
单光束仪器的缺点：
• 操作麻烦：
一、基本结构
光源 单色器
狭 缝 样品室
检测器
讨论：与原子吸收光谱仪比较： • 光源的单色性
• 单色器
• 样品室 • 检测器
1、光源
热辐射光源
• 钨丝灯 • 卤钨灯 相 对 辐 射 功 率
氙灯
钨丝灯
气体放电光源
• 氢灯和氘灯
氙灯
100
400
800 1 4 8
10 m
相 对 辐 射 功 率
2. 空间位阻
空间位阻使共轭体系破坏，波长蓝移，吸收减小。 通常情况下，反式异构空间位阻小于顺式异构，其 共轭体系共平面性比顺式结构好，跃迁能量较低， λmax较大。
λ max(b) > λ max(a)
• 3. 取代基影响：
• 当共轭双键的两端有容易使电子流动的基团（给电子基 或吸电子基）时，极化现象显著增加， λmax 红移。
分子在辐射能的作用下能量的改变（ΔE）为：
ΔE=ΔEe +ΔEv +ΔEr
对多数分子而言， ΔEe （电子）约为1-20ev，紫外可见 ΔEv （振动）约为0.05-1ev，近红外、中红外区 ΔEr （转动）小于0.05ev，远红外、微波区
ΔEe >ΔEv >ΔEr
在辐射能作用下，分子内能级间的跃迁产生的光谱 称为分子光谱。
远紫外（真空紫外） (10-200nm) 近紫外 (200-380nm) 可见 (380-780nm)
比色法
分光光度法
二、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 • 远红外
振动光谱 转动光谱
0.05-1 0.005-0.05
分子的电子光谱
原子光谱图 分子光谱图
生色团 ——含有 键不饱和官能团 助色团 ——基团本身无色，但能增强生色团颜色。 一般助色团为具有孤电子对的基团。 如-OH, -NH2，-SH等 含有n电子，且能与电子作用， 产生 n 共轭
A 苯 184 （ *） 204 254 270
苯酚
（—OH为助色团）
/nm
生色团
= 0.4343 N ai
ai = 1x10-15 cm2
N = 6.02x 1023
因为 为摩尔吸光系数 ai 的单位是 cm2 （cm3 是 ml,变成L除1000）
所以 = 0.4343 N ai = 0.4343 x 6.02x 1023 x 1x10-15/ 1000 = 105
Ac
当 2 1 时，出现偏离
A
1
1 + 2
0
C
2、吸收定律只适合单色光
A1 A2
A
1 2
3、吸收定律因化学反应而偏离 因解离等原因，被测物并不都以对特定频率辐射 吸收有效的形态存在，导致吸收定律的偏离。
A
Cr2O7 2-
CrO4 2-
0
350
380
/nm
三、紫外-可见吸收光谱的灵敏度
二、吸收定律（定量分析的基础）
朗伯—比尔定律是光 吸收的基本定律，它 可表述为：当一束单 色光穿过透明介质时， 光强度的降低同入射 光的强度、吸收介质 的厚度、溶液的浓度 成正比。 dx Io b S I
任一截面的吸收率
dIx Ix
吸收光强
入射光强
dIx Ix
吸收率
从分子吸收的角度考虑
a
截面为S的区域内俘获 光的有效面积
A=abc
二、吸收定律的适用性与限制
均一的稀溶液、气体
无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射
1、吸收定律具有加和性，即
A icib A1 A2 Am i 1
m
设
Io1 A1 1bc lg I1 Io 2 A2 2bc lg I2
I1 I o110 A
• * 和 n * 跃迁能量低（>200 nm）
• 含有不饱和键的有机分子易发生这类跃迁
C=C C=C ; N=N ; C=O
• 有机化合物的紫外-可见吸收光谱分析多以 这两类跃迁为基础 • * 比 n * 跃迁几率大 100-1000 倍 • *跃迁吸收强， ~ 104 • n * 跃迁吸收弱， 500
紫外区：200-380nm
可见区：380-780nm
物质的颜色与吸收光的关系
无色溶液：透过所有颜色的光
物质的本色
有色溶液：透过光的颜色 黑色：吸收所有颜色的光 白色：反射所有颜色的光
即物质的颜色是它所吸收光的互补色。
CuSO4(吸收黄色光)
KMnO4(吸收绿青光)
溶液颜色与吸收光颜色的关系
某些染料在乙醇溶液中的吸 收光谱A. 2-氨基蒽醌 B. 1甲氨基蒽醌 C. 结晶紫 D. 亚 甲基蓝
任一波长
空白——IO 样品——I
• 不能进行吸收光谱的自动扫描 •光源不稳定性影响测量精密度
*跃迁
• 能量很大, λmax<170nm • 吸收光谱在远紫外区或真空紫外区
• 多为饱和有机化合物
甲烷 乙烷 125 nm 135 nm
n * 跃迁
•含有未共用电子对（n电子）原子的饱和化合物都可发生 （S, N, O, Cl, Br, I等）
•所需能量小于 *跃迁（150-250 nm），远紫外区
COOR
C
N N
S
对紫外-可见光谱的影响
1. 谱带位移
2. 谱带强度
3. 谱带精细结构
蓝移（blue shift）：吸收峰向短波方向移动 红移（red shift）: 吸收峰向长波方向移动