二可见吸收光谱分析
第9章 紫外吸收光谱
第九章 紫外吸收光谱分析
▲溶液酸碱性对紫外光谱的影响
总结 规律
（a）苯酚的UV光谱图
（b）苯胺的UV光谱图
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
结论：
溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红 移，表明该化合物为酸性物质； 如果化合物溶液从中性变为酸性时，吸 收峰发生蓝移，表明化合物为碱性物质。
第九章 紫外吸收光谱分析
共轭多烯的K带吸收位置λmax ，可利用伍 德沃德（Woodward）规则来进行推测。
该公式为： max= 母体二烯烃
取代基对共轭 双烯 λmax的影 响具有加和性
+ 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
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
σ→σ*
E、π→σ*
C、n→σ* D、
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
3、指出下述各对化合物中，哪一个化合物 能吸收波长较长的光（只考虑π→π*跃迁）
(3) CH2=CH-CH2-CH=CHNH2及 CH3-CH=CH-CH=CHNH2
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
4、已知某化合物在己烷中的λmax为327nm，
电子跃迁光谱，吸收光波长范围
紫外吸收光谱 200400 nm（近紫外区），主要
分
用于含共轭结构化合物分析。
子
吸
电子跃迁光谱，吸收光波长范
收 可见吸收光谱 围400750 nm ，主要用于有色
光
物质的定量分析。
谱
红外吸收光谱 分子振动光谱，吸收光波长范围
2.51000 m , 主要用于有机化合 物结构鉴定。
2紫外吸收光谱分析
紫外吸收光谱分析一概述紫外可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收10～800nm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。
该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、分析速度好等特点。
分子的紫外可见吸收光谱法是基于分子内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法。
分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关。
紫外光谱的研究对象大多是具有共轭双键结构的分子。
如（图4.3），胆甾酮（a）与异亚丙基丙酮（b）分子结构差异很大，但两者具有相似的紫外吸收峰。
两分子中相同的O=C-C=C共轭结构是产生紫外吸收的关键基团。
紫外-可见以及近红外光谱区域的详细划分如图4.4所示。
紫外-可见光区一般用波长（nm）表示。
其研究对象大多在200-380 nm的近紫外光区和/或380-780 nm的可见光区有吸收。
紫外-可见吸收测定的灵敏度取决于产生光吸收分子的摩尔吸光系数。
该法仪器设备简单,应用十分广泛。
如医院的常规化验中，95%的定量分析都用紫外-可见分光光度法。
在化学研究中，如平衡常数的测定、求算主-客体结合常数等都离不开紫外-可见二基本原理紫外可见吸收光谱的基本原理是利用在光的照射下待测样品内部的电子跃迁，电子跃迁类型有：（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。
（4）n→π* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向π*反键轨道的跃迁。
电子跃迁类型不同，实际跃迁需要的能量不同：σ→σ* ～150nmn→σ* ～200nmπ→π* ～200nmn→π* ～300nm吸收能量的次序为：σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π*特殊的结构就会有特殊的电子跃迁，对应着不同的能量（波长），反反映在紫外可见吸收光谱图上就有一定位置一定强度的吸收峰，根据吸收峰的位置和强度就可以推知待测样品的结构信息三特点1、紫外可见吸收光谱所对应的电磁波长较短，能量大，它反映了分子中价电子能级跃迁情况。
紫外可见吸收与分子荧光光谱
(L•g-1•cm-1)。
c 单位为 mol•L-1时，摩尔吸光系数 (L• mol-1•cm-1)。
1) 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征 常数,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， 仅与吸收 物质本身的性质有关。
2) 可作为定性鉴定的参数
反式
λmax=295nm εmax=27000
2 判别互变异构体
酮式:λmax=272nm,εmax=16 烯醇式:λmax=243nm,εmax=16000
三 纯度的控制和检验
a) 根据吸收光谱判断 含10ppm苯的乙醇 乙醇
b) 根据lgε判断 例如：标准菲 现测得某菲的精制品 品不纯。
含10-6M蒽 的苯溶液
2. n → σ*跃迁
含有O、N、S、Cl、Br、I 等杂原子的饱和烃衍生 物分子的电子能级跃迁 吸收光谱位于远紫外区， λmax< 200 nm。
3.
跃迁
电子从π轨道到π*轨道的跃迁, 值很
大。
吸收峰随双键共轭程度的增加向长波方向移动。
化合物
CH2=CH2 CH2=CH2-CH2=CH2 CH2=CH2-CH2=CH2-CH2=CH2
b. 在溶解度允许的范围内，尽量选择极性 较小的溶剂。
c. 溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收
§4-3 紫外-可见分光光度计
一 基本结构
光 源
单色 器
样
显示
品 检测
池
器
1 光源
作用:提供辐射能激发被测物质分子，使之产 生电子能级跃迁吸收光谱。
连续光源
可见区 钨灯, 碘钨灯
紫外区 氘灯, 氢灯
第二章 可见紫外吸收光谱分析1
由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于
用于可见光域内。 石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从185－ 4000nm，即可用于紫外、可见和近红外三个光域。
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。
它具有色散波长范围宽、分辨本领高、 成本低、便于保存和易于制备等优点。 缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。
它是分光光度法定量分析的依据。
吸光系数
朗伯-比耳定律中，当c以克/升，液层厚 度b以厘米表示时，常数K以a表示，称 为吸光系数。 a的单位为升/克.厘米。 朗伯-比耳定律 :A=abc
摩尔吸光系数
朗伯-比耳定律中，浓度用摩尔/升，液 层厚度b用厘米为单位表示，则K用另一 符号ε来表示。 ε称为摩尔吸光系数(或克分子消光系数)， 单位为升/摩尔.厘米。 它表示物质的浓度为1摩尔/升，液层厚 度为1厘米时溶液的吸光度。 朗伯-比耳定律 : A=εbc
72型 721型
751型 WFD-8型
760 40000
～
硅碳棒或 辉光灯
岩盐或萤 石棱镜
WFD-3型 WFD-7型
一、组成部件
光源
单色器
样品池
记录装置
检测器
（一）光源
对光源的基本要求是应在仪器操作所 需的光谱区域内能够发射连续辐射，有足 够的辐射强度和良好的稳定性，而且辐射 能量随波长的变化应尽可能小。 常用的光源有热辐射光源（如钨丝灯 和卤钨灯）和气体放电光源（如氢灯和氘 灯）两类。
1)非单色光的影响： 光吸收定律的重要前提是入射光
《现代仪器分析教学课件》2.紫外-可见吸收光谱法
C. π→π*：发生在近紫外线区 ~200nm
CH2=CH2：λmax=165 nm 、CH≡CH：λmax=173 nm 但是随着共扼体系的增大或杂原子的取代， λmax向长波移 动;εmax≥104，是强吸收带。
4．E带：由苯环环形共轭系统的π→ π*跃迁产生 ✓ 芳香族化合物的特征吸收带 。 • E1 180nm εmax>104 （常观察不到） • E2 200nm εmax=7000 强吸收 • 苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与K带合并
一起红移（长移）
影响吸收带位置的因素：
主要是溶剂极性对λmax的影响； n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↓蓝移 π-π*跃迁：溶剂极性↑ ，λmax↑红移 对吸收光谱精细结构影响 溶剂极性↑，苯环精细结构消失
共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑
C. 羰基化合物： n →π* (R 吸收带)、n→ σ*、 π→π*
醛、酮: n →π* λmax~ 270~300 nm ε max~10-20
羧酸及其衍生物: n →π* 存在助色团：-OH、-OR、-NH2、-Cl
形成 n →π共轭， π轨道能量降低，π* 轨道能量升高 n 轨道能量不受影响，因此 n→π* 蓝移 λmax~210nm
减色
λ
2.3.3 吸收带类型和影响因素
吸收带：相同跃迁类型所产生的吸收峰。
1．K带：由共轭双键的π→ π*跃迁产生 (—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO—
• λmax 217~280nm，εmax>104 • 共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑ • K 吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断共
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响
七、思考题： 1.试样溶液浓度过大或过小，对测量有何影响？应如何调整？ 2. εmax 值的大小与哪些因素有关？ 紫外可见分光光度仪（北京普析通用仪器 UVWIN5）使用说明： 1、先开外设计算机，将干燥剂从样品室取出，盖好样品室盖，开启光度计电源， 10 秒钟后，开启计算机电源。 2、从计算机桌面上启动光度计应用程序 UVWIN5 图标，仪器自检（自检时不要
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响 3
枣庄学院化学化工与材料科学学院仪器分析实验教案
黄薇
1．根据苯的吸收光谱分析确定苯的吸收谱线（列出的苯的吸收光谱图） 最大吸收波长：苯在紫外区有三个吸收带 π→π* 180-184nm π→π* π→π* 200-204nm 230-270nm ε=47000-60000 （远紫外意义不大） ε=8000 ε=204 （在远紫外末端也不常用） （弱吸收带，苯环的精细结构或苯带，常用
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响 4
枣庄学院化学化工与材料科学学院仪器分析实验教案
黄薇
开启样品室盖） 。 3、参数设置：激活光谱扫描窗口，选择主菜单光谱扫描功能，选择【测量】菜 单下的【参数设置】子菜单，可打开设置窗口，选择需要测量的参数。选择测定 波长范围：300-250nm 4、基线校正：紫外光度计的一项校正功能，在吸光度或透光率扫描测光方式下， 空白溶液或溶剂执行校正。在光谱扫描之前，进行基线校正，再更改完扫描参数 后，也必须进行基线校正。 5、附件设置：选择主菜单光谱扫描功能选择【测量】菜单下的【附件】子菜单， 可打开附件设置窗口，点击“位置”，将相应的样品池选择为红色标记●，从而设 置当前样品池的位置。如果设置选择为空白样品（●在空白位置） ，则在进行基线 校正时，系统会自动切换到此样品池进行校正。 6、 光谱扫描： 将样品倒入比色皿中， 同上操作， 设置选择为样品 （●在样品位置） ， 选择主菜单光谱扫描功能选择【测量】菜单下的【开始】子菜单，即可开始光谱 扫描。 7、图形处理：选择【图形】菜单下的相应子菜单，即可进行相应图形处理。例 如峰值检出：选择【图形】菜单下的【峰值检出】子菜单即可；选择【图形】菜 单下的【读屏幕】子菜单即可读出图形中相应的数据。 8、文件保存：想保存扫描文件，选择【文件】菜单下的【保存】子菜单，在弹 出的保存窗口中输入要保存的文件名，然后点击【确定】按钮即可。 9、导出数据：主要指测量数据，选择【文件】菜单下的【导出数据】子菜单， 通过【导出类型】对导出的文件类型进行选择，在【导出文件】编辑框中输入要 导出的文件名，或点击其右侧的“…”的按钮对文件进行选择。设置完成后，点击 【导出】按钮系统会按照设置的内容将说有的数据导出到指定的文件中。 10、测量结束后，样品室中取出比色皿，洗净放好，退出光度计应用程序，依 次关闭计算机和光度计电源， 样品室中放入干燥剂， 盖好防尘罩， 填写使用记录， 关好水、电、门。
《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
光谱分析原理及作用
光谱分析原理及作用光谱分析是一种通过测量物质在不同波长光下的吸收、发射或散射来确定其化学成分和性质的方法。
它是一种非常重要的分析技术，被广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域。
光谱分析的原理和作用对于我们理解物质的性质和进行定量分析具有重要意义。
光谱分析的原理主要是基于物质与电磁波的相互作用。
当物质受到电磁波（如可见光、紫外光、红外光等）照射时，会发生吸收、发射或散射现象。
这些现象与物质的化学成分、结构和状态有关，因此可以通过观察物质在不同波长光下的吸收、发射或散射情况来获取有关物质的信息。
光谱分析主要包括吸收光谱分析和发射光谱分析两种。
吸收光谱分析是通过测量物质在不同波长光下的吸收情况来确定其化学成分和浓度。
而发射光谱分析则是通过测量物质在受激光照射下的发射情况来获取有关物质的信息。
这两种光谱分析方法在实际应用中具有各自的优势，可以相互补充，提高分析的准确性和可靠性。
光谱分析在化学分析中具有重要的作用。
它可以用于确定物质的成分、结构和浓度，对于分析未知物质、监测环境污染、检测食品质量等都具有重要意义。
此外，光谱分析还可以用于研究物质的光学性质、电子结构等，对于理论研究和新材料的开发具有重要意义。
除了在化学领域，光谱分析还被广泛应用于生物学、医学、地球科学、天文学等领域。
例如，生物学家可以利用光谱分析来研究生物分子的结构和功能，医学家可以利用光谱分析来诊断疾病和监测药物浓度，地球科学家可以利用光谱分析来研究地球大气和地表的成分和性质，天文学家可以利用光谱分析来研究星体的成分和运动状态。
总之，光谱分析是一种非常重要的分析技术，它通过测量物质在不同波长光下的吸收、发射或散射来确定其化学成分和性质。
光谱分析的原理和作用对于我们理解物质的性质和进行定量分析具有重要意义，被广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域，并在科学研究和工业生产中发挥着重要作用。
光谱分析方法的分类
利用电场和磁场使带电粒子（如 电子、离子等）加速和偏转，测 量粒子的质量和电荷比（m/z比 值），推断样品的组成和结构。
应用
用于有机化合物、无机化合物、 生物大分子等的定性和定量分析
。
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优点
高灵敏度、高分辨率、可提供分 子碎片信息。
缺点
需要使用高真空系统，对样品有 一定要求。
谢谢
THANKS
间。
04 其他光谱分析方法
CHAPTER
X射线光谱法
原理
利用X射线照射样品，使原子或分子的内 层电子跃迁，通过测量X射线的能量或波
长，确定样品中元素的种类和含量。
优点
高分辨率、高灵敏度、可分析元素范围广。
应用
用于元素分析、化学键分析、晶体结构分 析等。
缺点
对样品有一定的破坏性，且需要专业操作 人员。
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瑞利散射光谱法的缺点是对于某些特定类型的物质， 其光谱信号较弱，需要较高的激发光强度和较长的采
集时间。
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瑞利散射光谱法具有非侵入性和无损检测的优点，能 够实时监测物质的变化和反应过程。
米氏散射光谱法
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米氏散射光谱法是一种基于 米氏散射效应的光谱分析方 法，通过测量物质对入射光 的散射光谱来推断物质的结
核磁共振波谱法
应用
用于有机化合物、生物大分子等的结构和 构型分析。
原理
利用原子核自旋磁矩在磁场中的共 振现象，测量样品中氢核或其它磁 性核的数目和种类，推断分子的结
构和性质。
A
B
C
D
缺点
需要使用强磁场和高能射频脉冲，对样品 有一定要求。
光谱分析报告
光谱分析报告目录光谱分析报告 (1)引言 (1)背景介绍 (1)光谱分析的重要性 (2)光谱分析的基本原理 (3)光谱的定义和分类 (3)光谱分析的基本原理 (4)光谱仪的工作原理 (5)光谱分析的应用领域 (6)化学分析中的光谱分析 (6)生物医学中的光谱分析 (7)材料科学中的光谱分析 (8)光谱分析的方法和技术 (9)原子吸收光谱 (9)紫外-可见吸收光谱 (10)红外光谱 (11)核磁共振光谱 (11)质谱分析 (12)光谱分析的发展趋势 (13)光谱分析技术的创新 (13)光谱分析在智能化领域的应用 (14)光谱分析的未来发展方向 (15)结论 (16)光谱分析的重要性和应用前景 (16)对光谱分析的展望和建议 (16)引言背景介绍光谱分析是一种重要的科学技术，广泛应用于物理、化学、生物、医学等领域。
它通过研究物质与电磁辐射的相互作用，可以获取物质的结构、组成、性质等信息。
光谱分析的原理基于物质对不同波长的光的吸收、发射、散射等现象，通过测量光的强度和波长的变化，可以得到物质的光谱图像。
光谱分析的历史可以追溯到19世纪初，当时科学家们开始研究光的性质和行为。
最早的光谱分析实验是由英国科学家牛顿进行的，他通过将白光通过三棱镜分解成不同颜色的光，观察到了光的分光现象。
这一实验为后来的光谱分析奠定了基础。
随着科学技术的不断发展，光谱分析逐渐成为一种重要的研究工具。
19世纪末，德国物理学家赫兹发现了电磁波的存在，并通过实验验证了麦克斯韦方程组的正确性。
这一发现为光谱分析的理论研究提供了重要的依据。
20世纪初，光谱分析得到了进一步的发展。
瑞士物理学家朗伯发现了原子光谱的规律，提出了原子光谱的量子理论。
这一理论为后来的光谱分析研究提供了重要的理论基础。
随着科学技术的进步，光谱分析的应用范围也不断扩大。
在物理学领域，光谱分析被广泛应用于研究原子、分子的结构和性质，探索宇宙的起源和演化等。
在化学领域，光谱分析可以用于分析物质的组成和结构，研究化学反应的动力学过程等。
第2章 光谱分析法概论
第2章 光谱分析法概论根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的相互作用建立起来的一类仪器分析方法，统称为光学分析法。
光是电磁辐射(又称电磁波)，是一种不需要任何物质作为传播媒介就可以以巨大速度通过空间的光子流（量子流），具有波粒二象性（波动性与微粒性）。
光的波动性体现在反射、折射、干涉、衍射以及偏振等现象。
波长λ 、波数σ 和频率υ相互关系为：λν/c = 和c //1νλσ==，c =2.997925×1010cm/s 。
光的微粒性体现在吸收、发射、热辐射、光电效应、光压现象以及光化学作用等方面，用每个光子具有的能量E 作为表征。
光子的能量与频率成正比，与波长成反比，关系为： σλνhc hc h E ===/从γ 射线一直至无线电波都是电磁辐射，光是电磁辐射的一部分，若把电磁辐射按照波长或频率的顺序排列起来，就可得到电磁波谱（electromagnetic spectrum ）。
波长在360～800nm 范围的光称为可见光，具有同一波长、同一能量的光称为单色光，由不同波长的光组合成的称为复合光。
复合光在与物质相互作用时，表现为其中某些波长的光被物质所吸收，另一些波长的光透过物质或被物质所反射，透过物质的光（或反射光）能被人眼观察到的即为物质所呈现的颜色。
不同波长的光具有不同的颜色，物质的颜色由透射光（或发射光）的波长所决定。
当物质与辐射能相互作用时，其内部的电子、质子等粒子发生能级跃迁，对所产生的辐射能强度随波长(或相应单位)变化作图，所得到的谱图称为光谱（也称波谱）。
利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光谱分析法或光谱法。
以测量气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方法为原子光谱法，由分子中电子能级（n ）、振动能级（v ）和转动能级（J ）的变化而产生的光谱为基础的定性、定量和物质结构分析方法为分子光谱法。
有紫外-可见分光光度法（UV-Vis ），红外吸收光谱法（IR ），分子荧光光谱法（MFS ）和分子磷光光谱法（MPS ）等。
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响
七、思考题： 1.试样溶液浓度过大或过小，对测量有何影响？应如何调整？ 2. εmax 值的大小与哪些因素有关？ 紫外可见分光光度仪（北京普析通用仪器 UVWIN5）使用说明： 1、先开外设计算机，将干燥剂从样品室取出，盖好样品室盖，开启光度计电源， 10 秒钟后，开启计算机电源。 2、从计算机桌面上启动光度计应用程序 UVWIN5 图标，仪器自检（自检时不要
其特点是谱带强度弱摩尔吸光系数小通常小于100r枣庄学院化学化工与材料科学学院仪器分析实验教案黄薇实验二有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团ohshclbrsrnr之后吸收峰的波长将向长波方向移动这种效应称为红移效应
枣庄学院化学化工与材料科学学院仪器分析实验教案
*
甲醇 237nm 309nm
水 243nm 305nm
极性 红移 紫移
230nm 329nm
238nm 315nm
n→π
*
A
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 220 230 240
苯
吸 收杂Βιβλιοθήκη 质乙醇250
260
270
280
Wavelength(nm)
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响 3
枣庄学院化学化工与材料科学学院仪器分析实验教案
黄薇
1．根据苯的吸收光谱分析确定苯的吸收谱线（列出的苯的吸收光谱图） 最大吸收波长：苯在紫外区有三个吸收带 π→π* 180-184nm π→π* π→π* 200-204nm 230-270nm ε=47000-60000 （远紫外意义不大） ε=8000 ε=204 （在远紫外末端也不常用） （弱吸收带，苯环的精细结构或苯带，常用
有机波谱解析-第二章 紫外光谱
C
Hale Waihona Puke n<pOC
C
p*
n > p p*
n
n C
p* p
p*
n
p n 非极性
p
O 非极性
C C
p
极性
极性
n → p*跃迁：兰移； ； pp np
（4）尽量和文献中所用的溶剂一致。
（5）溶剂挥发性小、不易燃、无毒性、价格便宜。
5. 电子跃迁的类型
紫外吸收光谱是由价电子的能级跃迁而产生的，有机化 合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：σ电子、 π电子、n电子。 s* n p* H C O
s
p E 分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
各种电子能级的能量及电子跃迁类型如右图
3. 紫 外 光 谱 图
横坐标：波长或频率 纵坐标：吸光度（A) 或 透过率(T)
紫外光谱（图）的特点： 吸收谱带少； 吸收谱带宽； 通常以谱带吸收最强的波长表示谱带位置，称 为最大吸收波长（λmax) ，是分子的特征常数， 与分子电子结构相关，可推测化合物中生色团类 型和共轭大小； 吸收强度以最大吸收波长处的摩尔吸光系数 （εmax）表示，也是分子特征常数和鉴定化合物 的重要依据。
H H c H
取代基 红移距离 -SR 45(nm)
c H
max=162nm 助色基团取代 p
-NR2 40(nm) -OR 30(nm)
p*（K带)发生红移。
-Cl 5(nm) CH3 5(nm)
（2）共轭烯烃中的
p → p*
吸光光度分析
吸光光度分析法基于物质对光选择性吸收而建立起来的分析方法，称为吸光光度分析法。
本章重点讨论可见光区的吸光光度分析。
第一节吸光光度分析概述吸光光度分析法(absorption spectrophotometry)，包括比色分析法、可见分光光度法、紫外分光光度法和红外分光光度法等。
与经典的化学分析方法相比，吸光光度法具有以下几个特点：1．灵敏度高吸光光度法主要用于测定试样中微量或痕量组分的含量。
测定物质浓度下限一般可达10—5～10—6 mol·L—1，若被测组分预先加以富集，灵敏度还可以提高。
2．准确度高比色法测定的相对误差为5%～10%，分光光度法测定的相对误差为2%～5%，完全可以满足微量组分测定的准确度要求。
若采用精密分光光度计测量，相对误差可减小至1%～2%。
3．仪器简便，测定速度快吸光光度法虽然需要用到专门仪器，但与其它仪器分析法相比，比色分析法和分光光度法的仪器设备结构均不复杂，操作简便。
近年来由于新的高灵敏度、高选择性的显色剂和掩蔽剂的不断出现，常常可以不经分离而直接进行比色或分光光度测定，使测定显得更为方便和快捷。
4．应用广泛吸光光度法能测定许多无机离子和有机化合物，既可测定微量组分的含量，也可用于一些物质的反应机理及化学平衡研究，如测定配合物的组成和配合物的平衡常数，弱酸、弱碱的离解常数等。
第二节吸光光度分析的基本原理一、溶液的颜色和对光的选择性吸收1．光的基本性质光是一种电磁波。
电磁波范围很大，波长从10—1 nm～103 m，可依次分为X–射线、紫外光区、可见光区、红外光区、微波及无线电波，见表8—1。
表8-1电磁波谱区域λ/ nmX –射线10-1～10远紫外光区10～200近紫外光区200～400可见光区400～760近红外光区760～5×104远红外光区5×104～1×106微波1×106～1×109无线电波1×109～1×1012注：1 m = 109 nm人的眼睛能感觉到的光称为可见光(visible light)。
吸收光谱法
光度对浓度作图，绘制工作曲线。然后根据待测组分溶液
的吸光度在工作曲线上查得其浓度或含量。
与目视比色法相比，光电比色法提高了测量准确度，
而且可以通过选择滤光片来消除干扰，从而提高了选择性。 但光电比色计采用钨灯光源和滤光片，只适用于可见 光谱区和只能得到一定波长范围的复合光，而不是单色光 束。
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3. 分光光度法
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三、吸光度的加和性
溶液中含有对某一波长的光产生吸收的多种物质，那么 溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的吸光度之和，
A1 = 1bc1 A2 = 2bc2 A = 1bc1+ 2bc2
根据吸光度的加和性可以
进行多组分的测定以及某些化 学反应平衡常数的测定。
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第三节
光度分析的方法和仪器
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• ε是吸光物质在一定波长下的特征常数，反映该吸光物
质的灵敏度；
• ε值越大，表示该吸光物质对此波长光的吸收能力越强，
显色反应越灵敏；
• 在最大吸收波长处的摩尔吸光系数常以εmax表示；
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铁（Ⅱ）浓度为5.0×10-4 g· L-1 的溶液，与邻二氮菲以1：3
的计量比生成橙色络合物。该配合物在波长508nm，比色
光谱名称 波长范围
X射线
远紫外光 近紫外光 可见光 近红外光 中红外光 远红外光 微波 无线电波
0.1~10nm
10~200nm 200~380nm 380~780nm 0.78~2.5um 2.5~25um 25~1000um 0.1~100cm 1～1000m
3
光学光谱区
单色光
单一波长的光 由不同波长的光组合而成的光
0.575
光源
单色器
moo2吸收峰
moo2吸收峰
在化学中，moo2指的是二氧化钼，它是一种无机化合物。
吸收峰是指在光谱学中表示物质对特定波长的电磁辐射吸收最大的位置或范围。
对于moo2的吸收峰，主要关注的是其电子吸收光谱。
根据研究，moo2的电子吸收光谱显示出两个主要的吸收峰。
第一个吸收峰位于大约320-370纳米的紫外光区域，该吸收峰表示moo2对这个波长范围的紫外光辐射的强吸收能力。
第二个吸收峰位于大约600-700纳米的可见光区域，该吸收峰表示moo2对这个波长范围的可见光辐射的强吸收能力。
这些吸收峰的位置和形状可以提供关于moo2的电子结构和化学性质的重要信息，因此在材料科学、光谱学以及相关领域的研究中非常有价值。
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry ) §2-1 概述
(2)物质对光的选择性吸收(CuSO4溶液为何只吸收黄色光?)
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）：
第二章 可见吸收光谱分析
(Visible Spectrophotometry )
§2-1 概述 §2-2 光吸收的基本定律 §2-3 比色和分光光度法及其仪器 §2-4 显色反应及其影响因素 §2-5 光度测量误差和测量条件的选择 §2-6 常用几种定量分析方法 §2-7 光度法测定配合物的组成及弱酸的离解常数
M + hυ → M*
这个作用叫物质对光的吸收。
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。
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry )
比色法、分光光度法
4. 物质对光的选择性吸收
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry ) §2-1 概述
(1) 物质呈现的颜色 ---(CuSO4溶液为何是蓝色的?)
可见光(400-750nm)：人眼能感觉到的光称-. 各种颜色光波长范围是不同的：
--黄光：580-600nm； 蓝光：450-480nm； 互补色光：如某两种颜色的光按照一定比例混合，成为了白光， 那这两种光称--。对应的两种颜色称互为补色.
§2-1 概述
返
（3）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，最大吸收波长不变，只是相 应的吸光度大小不同。
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry )
（4.）操作简便快速，仪器设备也不复杂
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry )
§2-1 概述
返
作业：
名词解释： 光吸收曲线; 最大吸收波长
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry )
§2 - 2 光吸收的基本定律
例: CuSO4溶液为何是蓝色的? 答:因为CuSO4溶液吸收白光中的黄光,而呈现蓝色.
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表2-1 物质颜色和吸收光颜色之间的关系
物质颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
吸收光 波长范围/nm 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-700
称为电磁波谱.
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表2-1 电磁波谱 (electromagnetic spectrum) 范围
光谱名称
波长范围
跃迁类型
分析方法
X-射线
10-1-10nm
K和L层电子
X-射线光谱法
远紫外光
10-200nm
中层电子
真空紫外光度法
近紫外光
200-400nm
价电子
紫外光度法
可见光
400-750nm
价电子
比色及可见光度法
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry ) §2-1 概述
1.光分析化学法简介
光分析化学法是根据物质发射的辐射能或辐射能与物质相互作用而建 立起来的分析方法。
(1) 电磁辐射和电磁波谱 电磁辐射: 是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，具有波粒二
相性。 电磁波谱(electromagnetic spectrum): 电磁辐射按波长顺序排列,
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry ) §2-1 概述
白光是一种混合光，它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色光 按一定比例混合而成。
当一束白光照射溶液时,一些波长的光被吸收,另一些则透过. 透射光刺激人眼而感到颜色的存在. 溶液的颜色由透射光波长决 定.
§2-1 概述
返
(2) 辐射能的特性
吸收 AB： 发射CD ： (3)分类
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry ) §2-1 概述
2. 可见吸收光谱法的定义
根据溶液中物质的分子或离子对可见光谱区辐射能的吸收以 研究物质组成和结构的方法。
3. 可见吸收光谱法分类
近红外光
0.75-2.5μm
分子振动
近红外光谱法
中红外光
2.5-5.0μm
分子振动
中红外光谱法
远红外光
5.0-1000μm
转动,低位振动
远红外光谱法
微波
0.1-100cm
分子转动
微波光谱法
无线电波
1-1000m
核磁共=10-9m 1μm==10-6m
第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry )
§2-1 概述
返
5. 可见吸收光谱法的特点
（1.）灵敏度高 常用于测定试样中1%-10-3 %的微量组分，甚至可测 定低至10-4 %-10-5 %的痕量组分。
（2.）准确度较高 相对误差为2%-10%。如采用精密分光光度计测 量，相对误差可减少至1%-2%。
（3.）应用广泛 几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或 间接地用此法测定。
返
A = lg(I0/I) = 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、固体），是各类 吸光光度法定量分析的依
据。
透光度T与吸光度A的关系：
T = I / I0 A = lg(I0/I) = lg(1/T) 问： T =100% 时， A = ？
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第二章 可见吸收光谱分析 (Visible Spectrophotometry )
§2 - 2 光吸收的基本定律