4 第五章 紫外-可见分光光度法-2013
05紫外可见分光光度法
K带——共轭非封闭体系的p 跃迁。 p
共轭降低了跃迁所需能量，吸收峰向长波移动，强度较大。
紫外-可见分光光度法
R Y
（3）羰基化合物共轭烯烃中的 p → p*
C O
p K p p p p
p
① Y=H,R n → s* 180-190nm p → p* 150-160nm n → p* 275-295nm ②Y= -NH2,-OH,-OR 等助色基团 R带： n → p* 跃迁时产生，为 判断醛酮存在的重要依据。
紫外-可见分光光度法
配位场跃迁：d-d和f-f跃迁两种
原理：原本简并的5个d或7个f轨道在配位体按一定的几何 方向配位在金属离子周围时，分裂为几组能量不等的d或f轨 道。 在配体的作用下过渡金属离子的d轨道和镧系、锕
系的f轨道裂分，吸收辐射后，产生d一d、 f 一f 跃迁；
必须在配位体的配位场作用下才能产生
紫外-可见分光光度法
仪器类型
紫外-可见分光光度法
1.单光束： 简单，价廉，适于在给定波长处
测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光
谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定
性。 2.双光束：自动记录，快速全波段扫描。可 消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素 的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂， 价格较高。
含带有孤对电子的取代基时，由于n → p*
共轭， B带强度 增大简化，红移；
对于烷基取代基影响不大。
紫外-可见分光光度法
稠环芳香族化合物： 吸收光谱的最大特点是共轭体系增加，
使波长向红移动，吸收强度增强。
紫外-可见分光光度法
5.3.无机化合物的UV-VIS 电荷转移跃迁：同时具有电子给予体和电子接受体的分
紫外可见分光光度计基本原理
应用
定量分析——标准曲线法
最大吸收波长
在一定波长下，测定某物质的标准 系列溶液的吸光度做标准曲线，然 后测定样品溶液的吸光度值，根据 所测吸光度，求出所测溶液浓度。
吸
AX
光
度
波长范围
CX
应用
定量分析——对照法
A标 = K c标 l Ax = K cx l
cx = Ax C标
A0
谢谢！
称为电荷迁移吸收光谱。
例如:某些取代芳烃可产生这种分子内电荷迁移跃迁吸收带。谱带较宽，吸收强度较大， εmax可大于104
无机化合物 电子迁移跃迁 吸收光谱 配位场跃迁
收能量后向σ*反键跃迁，这种跃迁可以吸收波长在200nm左右。
n
π *跃迁：含有杂原子不饱和基团，如C=O,C=S,-N=N-等化合物，这种跃
迁一般处于近紫外区（200 ～ 400nm）。
电荷迁移跃迁：用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系
的轨道上跃迁。因此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化还原的过程，而相应的吸收光谱
吸光物质的溶液时，在入射光的波长强度以及溶液的温 度等因素保持不变的情况下，该溶液的吸光度A与溶液 的浓度c及液层厚度l的乘积成正比关系，称为朗伯比尔 定律。
A=K·c·l
适用条件：单色光、稀溶液
朗伯比尔定律
A=K·c·l K—比例常数，与入射光的波长、溶液的性质、
液层厚度以及温度有关。 c—吸光物质的浓度。 l—透光液层厚度。
定义
紫外-可见分光光度法（ultraviolet and visible spectrophotometry ;
UV- vis ）是研究物质在紫外-可见光区（200 ～ 800nm）分子吸收光谱的分析方 法。
紫外-可见分光光度法在药物检验中的应用
紫外-可见分光光度法在药物检验中的应用摘要：随着我国医疗水平的提高，大众对药物的关注度也在提高，特别是近几年食品药品问题不断被曝光，大众越发重视药物生产的质量问题。
药物是给人们治病、保健的重要物质，能够对人类的身体起到预防、治疗的作用，所以药物的好坏会对人类的身体健康产生直接影响，因此对药物的检验十分重要。
目前我国检测药物的方法主要有气象色谱法、紫外分光光度法、液相色谱法等，本文主要讨论的是紫外可见分光光度法在药物检验中的应用。
关键词：紫外可见分光光度法；药物检验；应用一、我国药物检验现状药物质量问题一直是全民关注的重点问题，为了保证药物的质量，我们对药物的原料来源、生产、运输过程都要严格监管，对生产成成品的药物要进行检验。
药物检验标准具有科学性，我国药品质量标准经过多次修改完善，例如《中国药典》、《中华人民共和国卫生部药品标准》、《国家食品药品监督管理局国家药品标准》等等，都越来越完善、越来越细分、越来越科学。
目前我国药物检验方法不一，有的生产企业使用气相色谱法、有些企业使用紫外分光法，但是目的都是为了保证药物的质量，保障全民的健康。
二、紫外-可见分光光度法（一）紫外-可见分光光度法定义紫外-可见分光光度法的原理是根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同来反映物质的，通过该方法能够对物质进行定性和定量分析。
紫外-可见光分光光度法是基于郎伯-比尔定律上进行的一种测试方法，目前该方法较为成熟，被广泛应用在药物质量的检验和控制上。
（二）紫外-可见分光光度法的特点紫外-可见光分光光度法具有较高的灵敏度，能够适用于微量组分的测定，并且还具有较好的准确性，一般相对误差在2%-5%左右，可以说紫外-可见光分光光度法具有速度快、便捷、操作简单、灵敏度高、准确性好、仪器价格低等特点，是目前技术成熟且应用广泛的一种检测方法。
三、紫外-可见分光光度法在药物检验中的应用（一）用于药物鉴别紫外-可见光分光光度法对药物的鉴别是根据药物的吸收光谱呈现的特征判断的，例如观察吸收光谱的形状、吸收峰值的位置、最大吸收波长等。
(完整版)紫外—可见分光光度法教案
第五章紫外—可见分光光度法一．教学内容1．紫外－可见吸收光谱的产生（分子的能级及光谱、有机物及无机物电子能级跃迁的类型和特点）2．吸收定律及其发射偏差的原因3．仪器类型、各部件的结构、性能以及仪器的校正4．分析条件的选择5．应用（定性及结构分析、定量分析的各种方法、物理化学常数的测定及其它方面的应用二．重点与难点1．比较有机化合物和无机化合物各种电子跃迁类型所产生吸收带的特点及应用价值2．进行化合物的定性分析、结构判断3．定量分析的新技术（双波长法、导数光谱法、动力学分析法）4．物理化学常数的测定三．教学要求1．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2．熟练掌握吸收定律的应用及测量条件的选择3．较为熟练仪器的类型、各组件的工作原理4．运用各种类型光谱及的经验规则，判断不同的化合物5．掌握定量分析及测定物理化学常数的常见基本方法6．一般掌握某些新的分析技术四．学时安排5学时研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称为紫外-可见分光光度法。
紫外—可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200 ~ 800 nm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，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。
第一节紫外—可见吸收光谱一、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。
在每一电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。
若用△E电子、△E振动、△E转动分别表示电子能级、振动能级转动能级差，即有△E电子>△E振动>△E转动。
处在同一电子能级的分子，可能因其振动能量不同，而处在不同的振动能级上。
当分子处在同一电子能级和同一振动能级时，它的能量还会因转动能量不同，而处在不同的转动能级上。
所以分子的总能量可以认为是这三种能量的总和：E分子=E电子+ E振动+ E转动当用频率为ν的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能级之差△E恰好等于该电磁波的能量hν时，即有△E= hν（h为普朗克常数）此时，在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。
紫外-可见分光光度法
E=A / C C为100ml溶液中所含被测物质的重量 （按干燥品或无水物计算），g
（C = 0.003001g ×（1-水分）/ 100ml)
二.鉴别: 按各该品种项下的规定，测定供试品
溶液在有关波长处的最大及最小吸收，有 的并须测定其各最大吸收峰值或最大吸收 与最小吸收的比值，均应符合规定。
在高精度的分析测定中（紫外区尤其 重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池 材料本身的吸光特征以及吸收池的光程长 度的精度等对分析结果都有影响。
玻璃吸收池因为能吸收紫外光，故只 能用于320nm以上的可见光区。
石英吸收池因不吸收紫外光而常用 于3０0nm以下的紫外光区，但也可用于 可见光区。
最常用的光路长度为: 1cm的吸收池。
表示方法：
（1）百分吸收系数（E）：
以
E 1% 1cm
表示。
E=A/C(%)×L(cm)
中国药典规定的吸收系数即为
E 1% 1cm
。
在用吸收系数法计算含量时，E11c%m 通常要
大于100
（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，相应的吸光度为摩尔吸 收系数，以ε表示。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长 范围为190～900nm。
第二节 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。
光源为空心阴极灯。每种元素都 有各自的空心阴极灯，因此原子 吸收光谱是锐线光谱。
紫外-可见分光光度法
2.2.2 波长扫描：分别将两个比色皿装上空 白溶液和样品溶液，放入比色槽中，拉动 拉杆使光路孔对准空白溶液，按[Start/Stop] 键进行谱图扫描（如想终止扫描再次按 [Start/Stop]键），待仪器自动进行基线校正， 提示拉入样品自动测试，测试完毕后有扫 描图谱出现，下方有相应的数据处理选项 ①Process ②Baseline（重新进行基线校正） ③Print。
朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法的理 论基础。
Alg1lgI0 ECL TI
式中，A为吸光度，T为透光率，I0、I分别为入射光
和透过光的强度；E为吸光系数，当c用物质的量浓 度表示，L用厘米表示，用ε代替E，称为摩尔吸光 系数，单位为（L·mol-1·cm-1）；当c用百分浓度 （g/100mL），L用厘米表示时，用E1cm1%表示E，称 为比吸光系数。它们的关系如下：
4 要点与注意事项
4.1 开机前将样品室内的干燥剂取出， 仪器自检过程中禁止打开样品室盖。
4.2 比色皿内溶液以皿高的2/3～4/5为 宜，不可过满以防液体溢出腐蚀仪器。 测定时应保持比色皿清洁，池壁上液 滴应用滤纸擦干，切勿用手捏透光面。 测定紫外波长时，需选用石英比色皿。
2. 使用 仪器自检结束后（7个自检项目均出现
OK字样），按[MAIN MENU]键（主 菜单），屏幕显示如下5个功能项： 1. Phtometry（定量运算）；2. Wavelength Scan（波长扫描模式）；3. Time Scan （时间曲线扫描）；4. System（系统校 正）；5. Data display（光度直接测量 模式）。根据需要测量的实验项目按相
§3. 紫外-可见分光光度计
主要部件的性能与作用 基本结构:
紫外-可见分光光度法测定
紫外-可见分光光度法测定1. 引言1.1 引言紫外-可见分光光度法是一种常用的分析化学方法，通常用于测定物质的浓度或测定物质的吸光度。
该方法利用紫外-可见光谱仪测量样品对紫外和可见光的吸收情况，从而推断样品中所含物质的浓度或结构。
在化学分析实验中，紫外-可见分光光度法具有灵敏度高、准确性高和简便易行的优点，因此被广泛应用于药物分析、环境监测、食品检测等领域。
本实验旨在通过该方法测定样品中目标物质的浓度，并探讨影响测定结果的因素。
通过对仪器原理、操作步骤、实验结果、数据分析和影响因素的详细讨论，我们将深入了解紫外-可见分光光度法的原理和应用，并为今后在相关领域的研究提供参考和借鉴。
希望本实验能够为我们提供更多关于分光光度法的实际操作经验，提升我们的实验技能和分析能力。
1.2 背景介绍紫外-可见分光光度法是一种广泛应用于化学分析领域的分析方法，通过测定物质在紫外-可见光区域的吸收特性，从而确定物质的浓度或者进行定性分析。
紫外-可见分光光度法具有操作简单、灵敏度高、选择性强的特点，被广泛应用于环境监测、食品安全检测、药品质量控制等领域。
随着科学技术的不断发展，紫外-可见分光光度法在实验室分析中扮演着越来越重要的角色。
通过测定物质在特定波长范围内的光吸收情况，我们可以获得关于物质性质的重要信息，如浓度、溶解度、稳定性等。
掌握紫外-可见分光光度法的原理和操作方法，对于提高实验准确性和效率具有重要意义。
在本文中，我们将介绍紫外-可见分光光度法的仪器原理、操作步骤、实验结果、数据分析和影响因素，希望能够为读者提供一份系统全面的紫外-可见分光光度法测定指南。
通过总结和展望，我们也希望能够进一步探讨该方法在化学分析领域的应用前景。
1.3 研究目的紫外-可见分光光度法是一种常用的分析化学技术，可以用于测定物质的吸光度，从而推断物质的浓度。
本实验的研究目的主要分为以下几点：1. 研究紫外-可见分光光度法在测定物质浓度方面的应用。
紫外可见分光光度法简介
A=lg1/T=lgI0/It
二、朗伯-比尔定律 朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有 吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光 物质浓度、液层厚度乘积成正比，即
A= κ cl 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。
子时，可引起吸收峰的位移和吸收强度的改变，这些基团称为助 色团。如苯环的一个氢原子被一些基团取代后，苯环在254nm处 的吸收带的最大吸收位置和强度就会改变。
化合物 苯 氯苯 溴苯 苯酚 苯甲醚
取代基
max / nm 254
Cl 264
Br 262
OH 273
OCH3 272
m ax
300 320 325 1780 2240
1.定性分析 每一种化合物都有自己的特征光谱。测出未
知物的吸收光谱，原则上可以对该未知物作出定 性鉴定，但对复杂化合物的定性分析有一定的困 难。
2.纯度的鉴定 用紫外吸收光谱确定试样的纯度是比较方便
的。
如蛋白质与核酸的纯度分析中，可用 A280/A260的比值，鉴定其纯度。
3.结构分析 紫外-可见吸收光谱一般不用于化合物的
光源不是点光源，比色皿光径长度不一 致，光学元件的缺陷引起的多次反射等，均 造成光径不一致，从而与定律偏离。
紫外-可见分光光度计
一、主要部件的性能与作用 基本结构:
光源→单色器→吸收池→检测器→信号显示系统 ↑ 样品
1 光源
在紫外可见分光光度计中，常用的光源 有两类：热辐射光源和气体放电光源
热辐射光源用于可见光区，如钨灯和 卤钨灯；气体放电光源用于紫外光区，如 氢灯和氘灯。
结构分析，但利用紫外吸收光谱鉴定化合物 中的共轭结构和芳环结构还是有一定价值。
紫外---可见分光光度法
38
参比溶液、吸光度范围
参比溶液的选择
➢ 问题：邻二氮菲法测定水溶液中的铁离子含量应选择何种 参比溶液？
➢ 溶剂参比 ➢ 试剂参比 ➢ 试液参比 ➢ 褪色参比
吸光度范围
测量吸光度过高或过低，误差都很大， 一般适宜的吸光度范围是0.2～0.8。
➢ 问题：如果测定值过大或过小应如何处理？
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项目二 紫外-可见分光光度法
中山火炬职业技术学院 精细化工专业
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1
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2
引入
项目2：用紫外-可见分光光度计对化妆品样品的维
生素C和铁含量进行分析评价
子项目1：用可见分光光度计对砷含量进行测定
子项目2：用紫外分光光度计对维生素C的含量的进 行测定
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3
教学内容
入射波长 显色剂用量 温度、时间 溶液酸度 溶剂
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32
显色剂用量
确定方法 配制一系列被测元素浓度相同不同显色剂用量的溶液，分别测其吸 光度，作A-CR曲线，找出曲线平台部分，选择一合适用量即可。
吸光度与显色剂浓度的关系曲线
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33
显色条件--溶液酸度
确定方法
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35
稳定性、干扰消除
稳定性实验 绘制A对t的曲线，选择吸光度平坦的部分确定最佳的显色时间。 干扰的消除
➢ 改变酸度、氧化剂、掩蔽剂消除； ➢ 改变入射波长； ➢ 改变合适的参比溶液。
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36
显色温度、溶剂选择
显色温度 ➢ 大多数显色反应是在常温下进行的，有些反应必须在较高温 度下。 ➢ 绘制工作曲线和进行样品测定时应该使溶液温度保持一致。
仪器分析-第五章-紫外-可见分光光度法精选全文完整版
2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h M*
M +热
基态
激发态
M + 荧光或磷光
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h ：量子化 ；选择性吸收 吸收曲线与最大吸收波长 max
用不同波长的单色光照射，测吸光度
光的互补：蓝➢ 黄
助色团：
有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR
、—NH２、—NHR、—X等)，它们本身没有
生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但 当它们与生色团相连时，就会发生n—π
共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收 波长向长波方向移动，且吸收强度增加) ，这样的基团称为助色团。
红移与蓝移
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
羰基化合物含有C=O基团。 C=O基团 主要可产生*、 n* 、n*三个吸 收带， n*吸收带又称R带，落于近紫外 或紫外光区。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物， 如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮这类 物质与羧酸及羧酸的衍生物在结构上的差异， 因此它们n*吸收带的光区稍有不同。
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。
⑴配位体微扰的金属离子d一d电子跃迁和ｆ 一ｆ电子跃迁
摩尔吸收系数ε很小，对定量分析意义
不大。
紫外可见分光光度法
光电倍增管 原理与光电管相似，结构的差 别是在涂有光敏金属的阴极和阳极之间还 有几个倍增级（一般是9个）。
仪器灵敏度大大提高。
光二极管阵列检测器 在晶体硅上紧密排列一系列光电二极管检 测管，每一个二极管相当于一个单色仪的 出口狭缝。
讯号处理及显示器
光电管输出的电讯号很弱，须经放大才能 以某种方式将测量结果显示出来。 显示器的显示方式一般都有透光率与吸收 度，有的还可以转换成浓度，吸光系数等 显示
吸收带的强度
分子的紫外光谱有两个特征： 吸收带的波长决定于分子激发态和基态的 能级。 若两个能级相距小，则跃迁所需的能量低， 吸收带的波长长。但能级相差大时，跃迁 能高，吸收带波长短。 吸收强度，一般认为吸收强度决定于从基 态跃迁到某一能级的几率或吸光分子的多 少。分子吸光系数可以表示为
ε=kpα k为一常数，其级数为1020， p为几率 α为分子横切面积。分子中吸收光子的有关 电子跃迁部分的面积。面积大，容易被击 中，强度大。
因此，若测定n →π* 跃迁要用较浓溶液； 在非极性溶剂中吸收峰在较长波长处，若 改用极性溶剂时，吸收峰短移，说明R带存 在。
K带 相当于共轭双键π→π* 跃迁所产生的 吸收峰。 特点： 值一般大于104，为强吸收带。 B带 芳香族（包括杂芳香族）化合物的特 征吸收带。 E带 也是芳香族化合物特征吸收，认为是由 苯环结构中三个乙烯的环状共轭体系的 π→π* 跃迁所产生，分为E1和E2。E1带的 吸收峰约在180nm， 为4.7104;E2带的吸 收峰约在200nm,为7000。
紫外光谱与红外光谱的区别
紫外光谱图形简单，吸收峰宽且成带状， 红外光谱吸收峰较尖且数目多。 紫外光谱主要反映分子中不饱和基团的性 质，而不反映整个分子的结构；红外光谱 则不仅能反映分子中功能基团的存在，而 且与整个分子的结构有关。
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第五章紫外—可见分光光度法一．教学内容1 ．紫外－可见吸收光谱的产生（分子的能级及光谱、有机物及无机物电子能级跃迁的类型和特点）2 ．吸收定律及其发射偏差的原因3 ．仪器类型、各部件的结构、性能以及仪器的校正4 ．分析条件的选择5 ．应用（定性及结构分析、定量分析的各种方法、物理化学常数的测定及其它方面的应用二．重点与难点1 ．比较有机化合物和无机化合物各种电子跃迁类型所产生吸收带的特点及应用价值2 ．进行化合物的定性分析、结构判断3 ．定量分析的新技术（双波长法、导数光谱法、动力学分析法）4 ．物理化学常数的测定三．教学要求1 ．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2 ．熟练掌握吸收定律的应用及测量条件的选择3 ．较为熟练仪器的类型、各组件的工作原理4 ．运用各种类型光谱及的经验规则，判断不同的化合物5 ．掌握定量分析及测定物理化学常数的常见基本方法6 ．一般掌握某些新的分析技术四．学时安排 5 学时研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法称为紫外 - 可见分光光度法。
紫外—可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收 20 0 ~ 80 0 nm 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，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。
第一节紫外—可见吸收光谱一、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。
在每一电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。
若用△ E 电子、△ E 振动、△ E 转动分别表示电子能级、振动能级转动能级差，即有△ E 电子△ E 振动△ E 转动。
处在同一电子能级的分子，可能因其振动能量不同，而处在不同的振动能级上。
当分子处在同一电子能级和同一振动能级时，它的能量还会因转动能量不同，而处在不同的转动能级上。
紫外可见光分光光度法
紫外-可见分光光度法是在190～800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。
当光穿过被测物质溶液时，物质对光的吸收程度随光的波长不同而变化。
因此，通过测定物质在不同波长处的吸光度，并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。
从吸收光谱中，可以确定最大吸收波长λmax和最小吸收波长λmin。
物质的吸收光谱具有与其结构相关的特征性。
因此，可以通过特定波长范围内样品的光谱与对照光谱或对照品光谱的比较，或通过确定最大吸收波长，或通过测量两个特定波长处的吸收比值而鉴别物质。
用于定量时，在最大吸收波长处测量一定浓度样品溶液的吸光度，并与一定浓度的对照溶液的吸光度进行比较或采用吸收系数法求算出样品溶液的浓度。
紫外-可见吸收光谱法精选全文完整版
溶剂极性增大
吸收峰呈规律性蓝移
3、溶剂效应
O
异丙叉丙酮（CH3-C-CH=C
CH3
CH3 ）的溶剂效应
吸收带
p → p*
正己烷
230nm
CH3Cl
238nm
CH3OH
237nm
H2 O
243nm
波长
红移
n→ p*
329nm
315nm
309nm
电子跃迁类型主要有四种：σ→σ*、n→σ*、π→π*和
n→π*，各种跃迁所需的能量大小不同，次序为：
σ→σ*> n→σ*≥ π→π* > n →π*，
因此，形成的吸收光谱谱带的位置也不相同。
σ→σ*跃迁：
需要能量最大， λ<200nm ，真空紫外区，εmax ＞ 104
饱和烃（远紫外区）；
C－H共价键，如CH4（ λmax 125nm）
(I) 顺式二苯乙烯 (II)反式二苯乙烯
2、跨环效应的影响
助色基团虽不共轭，但由于空间排列使电子
云相互影响，使 n→π*吸收峰长移。
O
CH3－C － CH3
O
C
S
lmax156，279 nm
lmax238nm
3、溶剂效应影响
溶剂的极性增大时，n p* 跃迁吸收带蓝移
p p* 跃迁吸收带红移
少，分析速度快。
2 灵敏度高。如在紫外区直接检测抗坏血酸时，其最低检出浓度可
达到10-6g/mL。
3 选择性好。通过适当的选择测量条件，一般可在多种组分共存的
体系中，对某一物质进行测定。
4 精密度和准确度较高。在仪器设备和其他测量条件较好的情况下，
紫外可见分光光度法
紫外－可见分光光度法
第一节 紫外-可见吸收光谱 第二节 朗伯-比尔定律 第三节 紫外－可见分光光度计 第四节 分析条件的选择
第五节 测定方法
概
述
紫外可见分光光度法(Ultraviolet-Visible Spectrophotometry)，又称:紫外-可见分子 吸收光谱法(Ultraviolet-Visible Molecular Absorption Spectrometry)是利用被测物质 对光的吸收特征和吸收强度对物质进行定 量和定性的分析方法。
形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性；
在样品的吸收光谱区无明显吸收；
如果要与标准品的吸收光谱相比较，须用相同的溶剂。
5．pH值的影响
很多化合物都具有酸性或碱性可解离基团，在不同 pH的溶液中，分子的解离形式可能发生改变，其 吸收光谱的形状、λmax和吸收强度可能不一样。
OH O-
OHH+
λmax 210.5nm ,270nm
完全透过
无色
吸收黄色光
2014-12-23
蓝色
13
课堂互动
1．紫外-可见光的波长范围是 A．200~400nm B．400~780nm C．200~780nm D．360~800nm 2．下列叙述错误的是 A．光的能量与其波长成反比 B．有色溶液越浓，对光的吸收也越强烈 C．物质对光的吸收有选择性 D．光的能量与其频率成反比
2mg/ml的溶液，在1cm吸收池中，于310nm处测
定吸光度A。规定A≤0.05。
(三)、结构分析
有机化合物的紫外吸收光谱 可以推定分子骨架，判断发色团之间的共轭关系
和估计共轭体系中取代基的种类、位置和数目 。
1.饱和碳氢化合物 只产生ơ→ơ*跃迁，所需能量很大， 200－400nm没有吸收，常作为溶剂。
紫外-可见分光光度法
紫外-可见分光光度法1 简述紫外-可见分光光度法是在190-800nm 波长围测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和含量测定的方法。
定量分析通常选择物质的最大吸收波长处测出吸光度，然后用对照品或吸收系数求算出被测物质的含量，多用于制剂的含量测定；对已知物质定性可用吸收峰波长或吸光度比值作为鉴别方法；若该物质本身在紫外光区无吸收，而其杂质在紫外光区有相当强度的吸收，或杂质的吸收峰处该物质无吸收，则可用本法作杂质检查。
物质对紫外辐射的吸收是由于分子中原子的外层电子跃迁所产生，因此，紫外吸收主要决定于分子的电子结构，故紫外光谱又称电子光谱。
有机化合物分子结构中如含有共轭体系、芳香环等发色基团，均可在紫外区（200~400nm ）或可见光区（400~850nm ）产生吸收。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长围为190~900nm 。
紫外吸收光谱为物质对紫外区辐射的能量吸收图。
朗伯-比尔（Lambert-Beer ）定律为光的吸收定律，它是紫外-可见分光光度法定量分析的依据，其数学表达式为: A=logT1=ECL 式中 A 为吸光度;T 为透光率;E 为吸收系数;C 为溶液浓度;L 为光路长度。
如溶液的浓度（C ）为1%（g/ml ），光路长度（L ）为lcm ，相应的吸光度即为吸收系数以%11cm E 表示。
如溶液的浓度（C ）为摩尔浓度（mol/L ），光路长度为lcm 时，则相应有吸收系数为摩尔吸收系数，以ε表示。
2 仪器紫外-可见分光光度计主要由光源、单色器、样品室、检测器、记录仪、显示系统和数据处理系统等部分组成。
为了满足紫外-可见光区全波长围的测定，仪器备有二种光源，即氘灯和碘钨灯，前者用于紫外区，后者用于可见光区。
单色器通常由进光狭缝、出光狭缝、平行光装置、色散元件，聚焦透镜或反射镜等组成。
色散元件有棱镜和光栅二种，棱镜多用天然石英或熔融硅石制成，对200~40Onm波长光的色散能力很强，对600nm以上波长的光色散能力较差，棱镜色散所得的光谱为非匀排光谱。
紫外可见分光光度法
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
.
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
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四、光吸收定律 1、光吸收定律 又叫朗伯—比耳定律。
.
17
光吸收定律： 当一束平行单色光垂直入射通过均 匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶 液对光的吸收程度与溶液的浓度及液 层厚度的乘积成正比。
通式是：A = kbc
.
41
光电管结构如图：
1
2
3
4
1是光电管的阳极；镍环或镍片组成
2是光电管的阴极；由金属片上涂一层
光敏物质（如氧化铯）构成
3为电池； 4为放大.器
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光电倍增管：它是一个非常灵敏的 光电器件，可以把微弱的光转换成电 流。其灵敏度比前2种都要高得多。它 是利用二次电子发射以放大光电流， 放大倍数可达到108倍。
② 具有鲜明的颜色，ε都很大 （一般可达到104以上），所以
测定的灵敏度很高；
③ 选择性好
④ 有些有色配合物易溶于有机溶
剂，可进行萃取光度分析，提
高了测定的灵敏度和选择性。
.
60
3．常见的有机显色剂： ① 磺基水杨酸： OH
其结构式如下：
SO3H
可用于测定三价铁离子。
COOH
.
61
② 邻二氮菲（邻菲罗啉，1， 10—二氮菲）：
.
21
3 吸光系数的二种表示方法：
k值的单位和大小随着b和c的单位 不同而不同。
.
22
（1）质量吸光系数： 厚度以cm表示，浓度以g/L表示的 吸光系数叫“质量吸光系数”。 用α表示 其单位为L/(cm·g)，此时：
A= α b ρ
第五章 紫外-可见分光光度法
2．分子吸收光谱的分类
（1）转动能级间的能量差Δ Er：0.005～0.050 eV， 跃迁产生吸收光谱位于远红外区，称为远红外 光谱或分子转动光谱； （2）振动能级的能量差Δ Ev约为：0.05～１eV，跃
迁产生的吸收光谱位于红外区，称为红外光谱
或分子振动光谱； （3）电子能级的能量差Δ Ee较大1～20 eV。电子跃
2、生色团（或发色团）
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、乙炔基、 腈基等。 注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产 生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波
长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强。
3、助色团
有一些含有n电子的基团，它们本身没有生色功
• 1 仪器设备和操作都比较简单，价格
低，分析速度较快。
• 2 灵敏度较高。 • 3 有较好的选择性。通过适当地选择测 量条件，一般可在多种组分共存的体 系中，对某一种物质进行测定。
• 4 精密度和准确度较高。在仪器设备和其 他测量条件较好的情况下，其相对误差 可减小到1％一2％。 • 5 用途广泛。医药、化工、冶金、环境保
原子发射光谱图
二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型
有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子、四种 跃迁的结果：σ电子、π电子、n电子。 示意图
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。主要有四种跃迁，所需能量Δ Ε 大小顺序 为：n→π ＊ < π →π ＊ < n→σ ＊ < σ →σ ＊
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本章要点
基于物质吸收紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产 生分子吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方法， 称为紫外可见分光光度法。
1.掌握紫外一可见分光光法特点 2.了解分光光度计的构造及原理 3.掌握紫外-可见分光光度法的测定原理 4.熟悉测定方法及应用
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概述
可乐的颜色怎样保持一致？
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附2. 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。 白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光 单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区：400-750 nm 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm
（3）吸收池：比色皿、比色杯，装样品溶液。有玻璃、石英两种。
（4）检测器：光→电，光电池(硒,硅)，光电管(红,紫)，光电倍增管。
（5）信号处理显示器：放大较弱的电信号，并在检流计上显示出来。
例如，重铅酸钾在弱酸性介质中有如下平衡：
Cr2O72- +H2O
2HCrO4-
在450nm波长处测量不同浓度重铬酸钾溶浓度低时重铬酸根的 离解度大，而浓度高时离解度小液的吸光度。由于在，同时由于 铬酸氢根离子（HCrO4-）的摩尔吸光系数比重铬酸根离子的摩尔 吸光系数要小得多，因此低浓度时重铬酸根离子的吸光度降低十 分显著，这就使工作曲线偏离朗伯和耳定律。
显然，T↑，溶液吸收度↓；T ↓，溶液吸收度↑。
即透光率T反映溶液对光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。
②吸光度（吸收度）A
定义：A = lg
1 T
I0 = -lgT = lg It
A=-lgT , T=10-A
③T与A关系： A∝1/T，T=0，A=∞ ，T=100%，A=0
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称这两种单色光为互补色光，这种现象称为 光的互补。
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物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。 即物质的颜色是它所吸收光的互补色。
物质的本色
无色溶液：透过所有颜色的光 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
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分光光度分析法是以物质对光的选择性吸收为基础的分析 方法。
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5.1.1 原子光谱与分子光谱
（1）原子光谱：气态原子或离子外层电子在不同能级间跃迁 而产生的光谱。包括：原子吸收、原子放射、原子荧光 光谱等。
原子吸收辐射能条件：
E
E2
E1
h
h
c
h
c E
原子光谱为一条条彼此分立的线状光谱。
特征值
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定性、定量分析： 在吸收曲线λmax 处测吸光度A。 ●同一物质的吸收光谱特征值相同, （每一波长处吸光系数相同）。
同一物质相同浓度的吸收曲线重合。
●同一物质不同浓度，其吸收曲线形状相似,λmax相同。（定量） ●不同物质相同浓度，其吸收曲线形状,λmax不同。（定性）
注意! 适用范围
①入射光为单色光，适用于可见、红外、紫外光。 ②均匀、无散射溶液、固体、气体。 ③吸光度A具有加和性。Aa+b+c= Aa + Ab + Ac
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5.2.3 吸光系数
A=k c L
k = A /c L
（1）摩尔吸光系数或Em：
在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm时的吸光度。单位：L/(mol·cm)
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（2）分子光谱 分子吸收外来辐射能后，其能量改变（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，红外光区 ΔEr （转动）小于0.05ev，远红外、微波区 ΔEe >ΔEv >ΔEr
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5.3 紫外-可见分光光度计
依据朗伯-比尔定律，测定待测液吸光度A的仪器。（选择不 同波长单色光λ、浓度）
分光光度原理图:
0.575
光源
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单色器
吸收池
检测器 信号处理及显示
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5.3.1 主要部件
（1）光源： 钨灯或卤钨灯 氢灯或氘灯
—可见光源 350~1000nm —紫外光源 200~360nm
吸收光谱 特征值：
λmax λmin λsh
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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。
（3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定 性分析的依据之一。
5.2.2光的吸收定律
朗伯(Lambert)和比尔(Beer)分别于1760年和1852年研究吸光度 Ａ与溶液厚度Ｌ和其浓度Ｃ的定量关系：
朗伯定律： 比尔定律：
A=k1 ×L A=k1 ×C
朗伯-比尔定律: A=k C L 液层 厚度
射与光其一的浓束度波平C长及行、单 液强A色 层度=光 厚-以lg度通T及吸系过L,溶的光数一T液乘=均1温积浓0匀-度成度A、=等正1非0保比-散kc持。L射不的变L吸时→光，2物L该质时溶溶，液2液AA的时、吸，TT光在2→度入？A
迁，产生光谱。用于分子结构分析。
M h 吸 收 辐射能 量 M * 吸收光谱
基态 光
激发态
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（2）发射光谱： 物质由激发态跃迁至基态而产生的原子或分子光
谱。包括：原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、
分子磷光光谱等。
M * 发光释放能量 M h 发射光谱
激发态
基态 光
原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁
依据Beer定律，A与C关系应 为经过原点的直线
偏离Beer定律的主要因素如 下：
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(1)由于入射光不是单色光而引起的偏离
朗伯－比耳定律只适用于单色光。但实际上单波长的光不能得到 。目前各种方法所得到的入射光是具有一定波长范围的波带，而非 单色光。因而发生偏离朗伯一比耳定律的现象。单色光的纯度愈差 ，吸光物质的浓度愈高，偏离朗伯-比耳定律的程度愈严重。在)紫外分光光度法(UV):λ∈(200~400nm),用于结构鉴定和定量分析。 (2)可见分光光度法(Vis): λ∈(400~760nm),用于有色物质定量分析。 (3)红外分光光度法 (IR): λ∈(2.5~1000μm),用于有机物结构分析。 (4)核磁共振谱(NMR)：原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃
远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）
4
附3. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M +h M*
M +热
基态
激发
M + 荧光或磷光
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
量子化 ；选择性吸收; 分子结构的复杂性使其对不同波 长光的吸收程度不同； 用不同波长的单色光照射，测吸
光度— 吸收曲线与最大吸收波长 max；
因无法获得纯粹的振动光谱和电子光谱， 故分子光谱为带状光谱。
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5.1.2 物质对光的选择性吸收
●物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。 ●人眼能感觉到的光称可见光，波长范围是：400~760nm。 ●让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各色光 。●单色光：单一波长的光 ●复合光：由不同波长的光组合而成的光，如白光。 ●光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到白光，
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5.1.1 原子光谱与分子光谱
（2）分子光谱 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
分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即 E＝Ee+Ev+Er
(2) 由于介质的不均匀性引起的偏离
当被测溶液是胶体溶液、悬浊液或乳浊液时，入射光通过溶液后 除一部分被吸收外，还有一部分因溶液中存在微粒的散射作用而损 失，并使透光度减小。而当胶体或其他微粒凝聚沉淀时，又会使溶 液吸光度下降。
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(3)溶液中的化学变化引起的偏离
溶液中的化学变化如缔合、离解、溶剂化、形成新的化合物 、互变异构等，使吸光度不随溶液浓度而成正比地改变，而导致 偏离朗伯－比耳定律。
（2）单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件
狭缝：进出光狭缝。最佳宽度:减小狭缝宽度而溶液吸光度不变。 准直镜：复合光→平行光→色散后→聚集狭缝
色散元件
棱镜 对不同波长的 玻璃棱镜:适用于可见区 光折射率不同 石英棱镜:适用于紫外区
光栅
衍射和干涉,不同波 长的投射方向不同
高度抛光的玻璃上刻有等 宽、等距平行条痕
物质的颜色与光的关系 光谱示意
完全吸收
完全透过
表观现象示意
黑色