紫外光谱及其应用学习资料
《紫外光谱及其应用》课件
紫外光谱的原理
当紫外光照射物质时，物质中的电子 吸收特定波长的光子，从基态跃迁到 激发态，产生吸收光谱。
VS
吸收光谱的形状、峰位和强度可以反 映物质的结构和组成，从而进行定性 和定量分析。
紫外光谱的应用领域
01
02
03
化学分析
用于检测和鉴别有机化合 物、无机化合物和金属离 子等。
环境监测
用于检测水体、空气和土 壤中的有害物质和污染物 。
土壤污染监测
通过测量土壤中重金属离子的 紫外吸收光谱，可以检测土壤
中的重金属污染情况。
在医学诊断中的应用
总结词
紫外光谱在医学诊断中具有潜在 的应用价值，可用于检测生物标 志物和药物代谢等。
生物标志物检测
紫外光谱法可用于检测生物体中 的某些代谢产物或生物标志物， 如尿酸、胆红素等，从而辅助疾 病的诊断。
03
紫外光谱的实验技术
实验设备与仪器
样品池
用于盛放待测样品，通常有石 英和玻璃两种材质。
单色器
将光源发出的复合光分解成单 一波长的光。
紫外光谱仪
用于测量物质在紫外区的吸收 光谱，是实验的核心设备。
光源
提供紫外光，常用氘灯或汞灯 。
检测器
用于检测样品对光的吸收情况 。
实验操作流程
准备样品
选择合适的溶剂溶解样品，确保样品 清澈透明。
紫外光谱的产生
紫外光谱的定义
紫外光谱是测量物质在紫外光区（波 长范围通常为10-400 nm）的吸收 光谱。
紫外光谱的实验方法
实验中，将样品置于适当的光谱仪中 ，通过调整光源的波长，测量样品在 不同波长下的吸光度，从而得到紫外 光谱。
紫外光谱的跃迁类型
电子跃迁
紫外光谱及其应用
紫外光谱及其应用
紫外光谱是指物质在紫外光波段（200-400纳米）的光谱特征。
紫外光谱仪可以测量物质在这一波段内吸收、散射和透射光线的强度变化，从而得到物质的紫外吸收谱。
紫外光谱在许多科学领域中有着广泛的应用，包括药学、化学、生物学、环境科学等。
以下是紫外光谱的几个主要应用领域：
1. 分析化学：通过测量物质在紫外波段的吸收谱，可以确定物质的化学性质及其浓度。
这种分析方法被广泛应用于药物分析、水质分析、食品分析等领域。
2. 生物化学：紫外光谱可以用于测量生物分子（如DNA、蛋
白质）的浓度和纯度，从而帮助研究它们的结构和功能。
此外，紫外光谱还可以用于蛋白质和核酸的定量分析和质谱分析。
3. 环境监测：紫外光谱被广泛用于环境监测和污染控制。
通过测量大气和水体中特定物质的紫外吸收谱，可以判断污染物的种类和浓度，从而评估环境质量并采取相应的措施。
4. 药物研发：紫外光谱可以用于药物研发过程中的药物纯度检测、稳定性分析和质量控制。
它还可以用于药物代谢动力学和生物利用度研究中的药物浓度测量。
5. 食品工业：紫外光谱可以用于食品质量控制和安全监测。
通过检测食品中有害物质（如农药残留）的紫外吸收特征，可以判断食品的质量及其是否符合安全标准。
紫外光谱是一种重要的分析工具，可以帮助科学家和工程师研究分子结构、分析物质成分、评估环境质量和开发新药物等。
简述紫外光谱的原理及应用
简述紫外光谱的原理及应用1. 紫外光谱的原理紫外光谱是一种分析化学中常用的技术，它基于紫外光对物质的吸收特性进行分析。
紫外光谱的原理基于实验观察到物质在可见光和紫外光区域吸收能量的现象。
紫外光可以提供足够的能量，使得物质中的电子能级发生跃迁，从而吸收光的能量。
根据量子力学的理论，电子跃迁的能级差与吸收的光谱波长相关。
根据这一原理，通过测量被物质吸收的光的强度随波长的变化，可以得到物质的吸收光谱图。
2. 紫外光谱的应用紫外光谱在化学分析、药物研究、环境监测等领域有广泛的应用。
以下是一些常见的应用：2.1. 物质识别与鉴定紫外光谱可以用于物质的鉴定和识别。
不同物质在紫外光谱图中的吸收峰和波长范围都有所差异。
通过测量未知物质的吸收光谱，与已知物质的光谱进行比对，可以确定该物质的成分和结构。
2.2. 定量分析紫外光谱还可以用于物质的定量分析。
许多物质在特定波长的紫外光下具有线性吸收关系，即吸光度与物质浓度成正比。
通过测量吸光度，可以利用标准曲线对物质浓度进行定量分析。
2.3. 反应动力学研究紫外光谱可以用于研究化学反应的动力学过程。
在化学反应中，随着反应的进行，反应物和产物的吸光度可能会发生变化。
通过定期测量吸光度，并观察其随时间的变化，可以推断反应的速率和机理。
2.4. 药物分析紫外光谱在药物研究和制药过程中有重要的应用。
通过测量药物在紫外光谱下的吸收特性，可以确定药物的含量、纯度和稳定性。
此外，紫外光还可以用于研究药物的光降解和光稳定性。
3. 紫外光谱实验方法紫外光谱的实验方法主要包括样品的制备和测量。
以下是一般的实验步骤：1.样品制备：将待测物质溶解或悬浮在适当的溶剂中，以获得均匀的样品溶液或悬浮液。
2.设定仪器参数：根据样品的特性和实验要求，选择适当的光谱仪器和波长范围。
设定光谱仪器的参数，如扫描速度和积分时间等。
3.标定参照物：在测量前，通常会使用一个参照物进行光谱仪的标定。
选择一个已知吸光度的参照物，调节光谱仪器的零点和灵敏度。
紫外光谱的基本原理和应用
紫外光谱的基本原理和应用1. 前言紫外光谱是一种常用的分析技术，广泛应用于化学、生物、环境科学等领域。
本文将介绍紫外光谱的基本原理和应用，以帮助读者更好地了解这一技术的工作原理和应用场景。
2. 基本原理紫外光谱是利用物质对紫外光的吸收特性进行分析的方法。
其基本原理是物质分子或离子在吸收紫外光时，能级发生跃迁，导致紫外光被吸收，并在光谱图上呈现出吸收峰。
紫外光谱仪主要由光源、样品室、单色器和检测器等组成。
光源产生紫外光，样品室用于放置待测样品，单色器用于选择特定波长的光进行测量，检测器用于测量样品对光的吸收程度。
通过测量样品对不同波长的紫外光的吸收情况，可以获取样品的吸收光谱。
3. 紫外光谱的应用紫外光谱在许多领域具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：•化学分析：紫外光谱可用于化学物质的定量分析和质量控制。
通过测量样品对特定波长的紫外光的吸收程度，可以确定物质的浓度或含量。
•生物学研究：紫外光谱对于生物学研究也非常重要。
例如，DNA和蛋白质等生物分子在紫外光谱下表现出特定的吸收峰，可以通过分析吸收峰的位置和强度来研究这些生物分子的结构和性质。
•药物分析：在药物研发和质量控制中，紫外光谱被广泛应用。
可以利用紫外光谱分析药物的纯度、含量和溶解度等指标，以确保药物的质量和安全性。
•环境监测：在环境科学中，紫外光谱可以用于监测水体和大气中的污染物。
通过分析样品对特定波长的紫外光的吸收情况，可以快速、准确地检测和定量污染物的浓度。
•食品安全：紫外光谱可用于食品中有害物质的检测。
例如，某些食品添加剂和农药对紫外光具有特定的吸收特性，可以通过紫外光谱分析快速检测食品中是否存在这些有害物质。
4. 实验步骤进行紫外光谱分析通常需要以下步骤：1.准备样品：根据需要，选择合适的样品准备方法，如溶液稀释、固体粉碎等。
2.校准仪器：在进行实验之前，需要对紫外光谱仪进行校准，以确保准确的测量结果。
3.放置样品：将样品放置到样品室中，确保样品与光路之间没有气泡或杂质。
紫外光谱的的原理及应用
紫外光谱的原理及应用1. 紫外光谱的概述紫外光谱是一种利用紫外线进行物质分析的方法。
紫外光谱分析仪通过测定物质在紫外区域的吸收、散射或荧光等现象，获得物质的信息，用于定性和定量分析。
紫外光谱的应用非常广泛，包括药物研发、环境监测、食品安全等领域。
2. 紫外光谱的原理紫外光谱分析是基于物质对紫外光的吸收行为进行的。
紫外光波长范围为200-400 nm，可分为近紫外（200-300 nm）和远紫外（300-400 nm）两个区域。
紫外光谱的原理可以归结为以下几个方面：2.1. 电子跃迁物质中的电子会吸收紫外光的能量，从基态跃迁到激发态。
跃迁的方式可以是单电子跃迁或多电子跃迁，取决于分子结构和电子排布。
不同物质对不同波长的紫外光会有不同的电子跃迁过程，从而表现出不同的吸收特征。
2.2. 色层法紫外光谱的分析可以借助于色层法。
色层法是一种将物质溶解在溶剂中，然后以溶液形式进行紫外光谱测定的方法。
物质溶液在紫外光的照射下，会对光进行吸收，产生吸收峰。
通过测量吸收峰的强度和位置，可以确定溶液中的物质种类和浓度。
2.3. Lambert-Beer定律紫外光谱分析中常用到的Lambert-Beer定律，描述了物质溶液对光的吸收行为。
该定律表明，溶液对光的吸收与物质的摩尔吸光系数、物质浓度和光程有关。
根据Lambert-Beer定律，可以通过测量光的透射率和物质浓度，计算出物质的吸光度和摩尔吸光系数。
3. 紫外光谱的应用紫外光谱广泛应用于各个领域，主要包括以下几个方面的应用：3.1. 化学分析紫外光谱可用于化学物质的定性和定量分析。
通过测量物质在紫外光下的吸收特征，可以确定物质的种类和组成。
此外，紫外光谱还可用于监测和分析化学反应的过程，研究反应物的转化及产物的生成。
3.2. 生物科学生物样品中许多生物分子，如蛋白质、核酸等，都在紫外光区域有明显的吸收峰。
利用紫外光谱可以检测和测量这些生物分子的含量和构成，研究其结构和功能。
紫外光谱仪的原理及应用
紫外光谱仪的原理及应用一、基本原理利用紫外－可见吸收光谱来进行定量分析由来已久，可追溯到古代，公元60年古希腊已经知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量，这一古老的方法由于最初是运用人眼来进行检测，所以又称比色法。
到了16、17世纪，相关分析理论开始蓬勃发展，1852年，比尔（Beer）参考了布给尔（Bouguer）1729年和朗伯（Lambert）在1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的朗伯－比尔定律。
紫外－可见吸收光谱的形成吸光光度法也称做分光光度法，但是分光光度法的概念有些含糊，分光光度是指仪器的功能，即仪器进行分光并用光度法测定，这类仪器包括了分光光度计与原子吸收光谱仪（AAS）。
吸光光度法的本质是光的吸收，因此称吸光光度法比较合理，当然，称分子吸光光度法是最确切的。
紫外－可见吸收光谱是物质中分子吸收200-800nm光谱区内的光而产生的。
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跃迁（原子或分子中的电子，总是处在某一种运动状态之中。
每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。
这些电子由于各种原因（如受光、热、电的激发）而从一个能级转到另一个能级，称为跃迁。
）当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃迁到一个能量较高的能级。
因此，每一跃迁都对应着吸收一定的能量辐射。
具有不同分子结构的各种物质，有对电磁辐射显示选择吸收的特性。
吸光光度法就是基于这种物质对电磁辐射的选择性吸收的特性而建立起来的，它属于分子吸收光谱。
跃迁所吸收的能量符合波尔条件：二、应用范围紫外－可见分光光度计可用于物质的定量分析、结构分析和定量分析。
而且还能测定某些化合物的物理化学参数，如摩尔质量、配合物的配合比例和稳定常熟、酸碱电离常数等。
1．定性分析紧外－可见分光光度法对无机元素的定性分析应用较少，无机元素的定性分析可用原子发射光谱法或化学分析的方法。
第一章紫外光谱-资料
共轭烯烃的*跃迁均为强吸收 带， ≥104，称为K带。
• 2）不同发色团相互共轭
• (a) ,-不饱和醛、酮 • (b） ,-不饱和酸、酯、酰胺
(a) ,-不饱和醛、酮
• ,-不饱和醛、酮中羰基双键和碳-碳双键共轭，组成四个新的分子轨道1，2，3* ，4* (图1-12 P11) 。与孤立烯烃的醛、酮相 比， ,-不饱和醛、酮分子中*跃迁、 n*跃迁的max均红移。 *跃迁，约 220 ～ 250 nm，lg ≥ 4，称K带。n*跃 迁，300～330 nm，lg 1～2，称R带。 *跃迁随溶剂极性增大，max红移； n*跃迁随溶剂极性增大，max蓝移。
• 化合物的紫外可见光谱中，凡摩尔吸光系数 • εmax>10000（lgε>4）很强吸收； • Εmax=5000～10000强吸收。 • εmax=200 ～ 50001000 中等吸收 • εmax<200弱吸收
• n→π*跃迁其特点是吸收强度弱， εmax<100(logε<2)；
• π→π*跃迁产生的吸收带，其特点为吸收峰很 强，εmax>10000。
n*跃迁：孤对电子向*
反键轨道的跃迁。这种跃迁
发生在含有C＝O，C=S，
N＝O等键的有机物分子中。
对应的吸收波长在近紫外区。
• n*跃迁270～290 nm，
出现弱吸收带。
• n*跃迁强度低的原因是由于对称性而 使n*跃迁受到限制。
• 跃迁是跃迁几率越大产生的分子极化程 度越高，电荷转移越强，则吸收峰也越 强。
• 4-甲基-3-戊烯-2-酮的紫外光谱图
• 数据表示法：以谱带的最大吸收波长
• 溶剂max和max(或lg max )值表示。如 • max237 nm（104），或max237 nm（1g
紫外光谱的原理及其应用
紫外光谱的原理及其应用紫外光谱是紫外分光光度计等分析化学中的重要工具。
UV（紫外线）光谱的另一个名称是电子光谱，因为它涉及将电子从基态提升到更高的能量或激发态。
在本文中，我将解释紫外光谱的基本原理、工作原理和所有应用。
一、紫外光谱简介紫外光谱是一种吸收光谱，其中紫外线区域（200-400nm）的光被分子吸收。
紫外辐射的吸收导致电子从基态激发到更高能态。
被吸收的紫外线辐射的能量等于基态和高能态之间的能量差（deltaE=hf）。
通常，有利的跃迁是从MAX占据分子轨道(HOMO)到LOW未占据分子轨道(LUMO)。
对于大多数分子来说，LOW能量占据的分子轨道是s轨道，对应于sigma键。
p轨道处于较高的能级，具有未共享电子对的轨道（非键轨道）位于较高的能级。
未占轨道或反键轨道（pie*和sigma*）是能量High的占据轨道。
在所有化合物（除了烷烃）中，电子都会经历各种跃迁。
一些随着能量增加的重要转变是：非键到派*，非键到sigma*，派到派*,sigma到pie*和sigma到sigma*。
二、紫外光谱学原理紫外光谱遵循比尔-朗伯定律，该定律指出：当一束单色光通过吸收物质的溶液时，辐射强度随吸收溶液厚度的下降率与入射辐射成正比：以及溶液的浓度。
Beer-Lambert定律的表达式为-A=log(I0/I)=Ecl其中，A=吸光度，I0=入射到样品池，目的光强度I=离开样品池的光强度C=溶质L目的摩尔浓度=样品池长度(cm.)，E=摩尔吸光率从比尔-朗伯定律可以清楚地看出，能够吸收给定波长的光的分子数量越多，光吸收的程度就越大。
这是紫外光谱的基本原理。
三、紫外光谱的仪器和工作可以同时研究紫外光谱仪的仪器和工作。
大多数现代紫外光谱仪由以下部分组成：光源：钨丝灯和氢氘灯是广泛使用的光源，因为它们覆盖了整个紫外区域。
钨丝灯富含红色辐射；具体地说，它们发出375nm的辐射，而氢氘灯的强度低于375 nm。
单色器：单色器通常由棱镜和狭缝组成。
紫外可见光谱法基本原理与应用
红移 使生色基的吸收峰向长波移动的现象 红移一般是由于共轭体系延长或增加了助色基引起。 蓝移（紫移）
取代基或溶剂作用使生色基的吸收峰向短波方向移动的现象
增色效应 使吸收带强度增加的作用 减色效应 使吸收带的强度降低的作用
2．谱带分类:
(1) R带 (德文Radikalartin基团型) n→π*跃迁引起的吸收带
实际常见的电子跃迁:
σ→σ* 、 n → σ*、 π → π*、n → π*
紫外光谱的产生：
1. 几乎所有的有机分子的紫外-可见吸收光谱是 由π→π*或n→π*跃迁所产生的 ； 2. 含S、I等元素时的n→σ* 3. 电荷转移跃迁 4. 配位体场的d →d*跃迁
常用光谱术语及谱带分类
1. 光谱术语
苯环的特征峰，苯环被取代后，精细结构消失或部分消 失, 常用来识别芳香族化合物。
★ E带（分为E1和E2带)
E1带: λmax 184 nm左右，lgε > 4。 E1带为苯环的特征谱带, 吸收强度较大。苯环上有助色
团时，向长波方向移至200 ~ 220 nm。
E2带: λmax 203 nm左右，εmax约为7400。 苯环中共轭二烯引起的π→π* 跃迁。该带相当于K带。 苯环引入发色团与苯环共轭，E2带移至220 ~ 250 nm, ε>
生色基
由于分子中某一基团或体系 的存在而使分子产生吸收出 现谱带 生色基的结构特征：π电子。 常见的生色基：羰基、羧基、 酯基、硝基、偶氮基及芳香 体系等
助色基
某一基团或体系在紫外—可 见光区内不一定有吸收，但 与生色基相连时能使生色基 的吸收带红移，且强度增加。 助色基的结构特征：通常都 含有n电子 常见的助色基：羟基、胺基、 硝基、巯基、卤素等
紫外可见吸收光谱法及其应用
紫外可见吸收光谱法及其应用紫外可见吸收光谱法是一种常用的分析技术，它通过测量物质在紫外可见光区域（200-800 nm）的吸收现象来研究物质的结构和性质。
该方法广泛应用于化学、药学、生物科学等领域。
紫外可见吸收光谱法的原理是，当物质受到特定波长的光线照射时，部分光子被吸收。
被吸收的光子的能量会使物质分子中的电子跃迁到一个较高的能级，而产生的吸收光谱即为物质在该波长下的吸收峰。
根据紫外可见吸收光谱的结果，我们可以得到物质的吸收峰位置、吸收强度和形状等信息。
这些信息可以用于物质的定性分析（判断物质的结构和组分）、定量分析（测定物质的浓度）以及反应动力学研究等。
紫外可见吸收光谱法的应用非常广泛，下面列举一些常见的应用领域和例子：
化学分析：利用紫外可见吸收光谱法可以确定有机化合物的官能团、测定无机化合物的浓度等。
例如，通过分析蛋白质和核酸的吸收光谱，可以研究其结构和浓度。
药学研究：紫外可见吸收光谱法可用于药物的质量控制和稳定性研究。
例如，药物在特定波长下的吸光度与其浓度呈线性关系，因此可以通过测定吸收峰的强度来测定药物的浓度。
环境监测：紫外可见吸收光谱法可以用于分析水体、大气和土壤中的污染物。
通过测定污染物的吸收峰位置和吸光度，可以判断其种类和浓度。
总之，紫外可见吸收光谱法是一种重要的分析技术，它在多个领域中得到了广泛应用，为科学研究和实际应用提供了有力的分析工具。
紫外光谱的基本原理与应用
紫外光谱的基本原理与应用谱学是物理学和化学中一个十分重要的分支。
其中，紫外光谱学的研究也不断得到发展。
它通过测定不同化合物在紫外光区域内的吸收能力，从而揭示不同化合物的结构特征和化学性质，具有广泛的应用价值。
下面，我们将就紫外光谱的基本原理和应用作一介绍。
1. 紫外光谱的基本原理紫外光谱学基于分子的电子能量吸收特性进行研究，紫外光谱即指在185至400纳米波段（即UV-B波段和UV-A波段的重叠区）内的吸收光谱。
光谱学研究中所关注的物理量有：吸收强度、波长、波数（倒数），对应的单位为：摩尔吸收系数、纳米米和厘米^(-1）。
紫外光谱的基本原理可以用“电子跃迁”来描述。
在分子中，电子存在能量级别。
当分子中的电子吸收辐射光子后，它会从低能级跃迁到高能级（电子激发）。
这种跃迁的能量是由UV谱线的波长决定的。
吸收能力最大的波长位于测试的物质何处的电子激发和电离所需的能量有关。
这样，紫外光谱就成了一种非常敏感并且简洁的分析方法。
通过测定在紫外光区内的吸收能力，分子内部的结构可以得到分析，可以为化学分析提供实时的检测。
紫外光谱的数据可以准确地描述分子的吸收峰位，对分子的特定振原子跃迁能量可以得到很好的描述。
UV-VIS谱线的强度和结构，取决于分子吸收、发射辐射的能量以及分子的电子密度等等，这是研究者可以使用它开发出各种类型的分析应用的原因之一。
2. 紫外光谱的应用紫外光谱被广泛应用于化学、生物、医学、药物、食品、环境等领域，国际上是一种墨宝分析技术。
这里提供几个典型应用案例。
2.1 医药领域紫外光谱在药物开发的研究中有着广泛的应用。
例如，可以用其对双吲哚甲酸盐的含量进行定量分析，也可以利用其观察氧化型钙的光谱特征，以低成本地进行药品质量控制和质量保证。
2.2 食品领域紫外光谱可以检测食品中多种物质的含量，例如，糖类、蛋白质和脂质等，从而可以评价食品的安全和质量。
紫外光谱在食品工业中的应用和研究越来越广泛，其中包括了对多种食品成分中含量的测定，如蔗糖、脂肪、醇、氨基酸和维生素等。
紫外吸收光谱的原理和应用
紫外吸收光谱的原理和应用1. 紫外吸收光谱的原理紫外吸收光谱是一种分析方法，利用样品对紫外光的吸收来推测样品的分子结构和浓度。
其原理可以归结为以下几点：•电子跃迁：紫外光谱是通过测量溶液或气体对紫外光吸收的强度来分析样品的。
在这个过程中，分子的电子从基态跃迁到激发态，吸收光能量。
电子跃迁主要会发生在分子中π电子轨道上。
•吸收谱：在紫外光谱中，通常用吸收系数（Absorbance）来表示样品对不同波长光的吸收能力。
吸收系数与吸收的光的强度成正比。
•兰伯特-比尔定律：兰伯特-比尔定律是紫外光谱中的基本定律之一。
它表明了溶液或气体中吸光度与溶液或气体浓度之间的关系。
根据该定律，吸光度与溶液或气体浓度成正比。
2. 紫外吸收光谱的应用2.1. 分子结构分析通过紫外吸收光谱，可以推测样品中分子的结构信息。
根据不同基团和官能团的吸收峰位置和特征，可以得出样品中存在的官能团的类型和位置。
紫外吸收光谱常用于有机物和无机物的结构分析。
2.2. 物质浓度分析紫外吸收光谱还可以用于测定物质的浓度。
当分子在紫外光波长范围内发生吸收时，其吸收强度和物质浓度呈正相关。
利用兰伯特-比尔定律，可以通过测量吸光度来计算样品中物质的浓度。
这种方法广泛应用于药物分析、环境监测和生化分析等领域。
2.3. 生化分析紫外吸收光谱在生化分析中有着广泛的应用。
如在蛋白质分析中，通过测量蛋白质的吸收光谱，可以获得蛋白质的含量和结构特征；在核酸分析中，可以通过测量核酸的吸收光谱，了解其浓度和双链结构等信息。
此外，还可以通过紫外吸收光谱来研究生物分子的相互作用、稳定性和折叠状态等方面的问题。
2.4. 化学反应分析紫外吸收光谱也常用于化学反应分析中。
例如，反应物在反应过程中的浓度变化和生成物的特性变化可以通过紫外吸收光谱得到定量分析，来研究反应动力学、反应速率和反应机理等问题。
3. 紫外吸收光谱的局限性紫外吸收光谱虽然在许多领域有着广泛的应用，但也存在一些局限性：•选择性：紫外吸收光谱对分析物的选择性较差，因为许多物质在紫外波长范围内都会发生吸收。
仪器分析实验一 紫外吸收光谱定性分析的应用
实验一紫外吸收光谱定性分析的应用一、实验目的1、掌握紫外吸收光谱的测绘方法。
2、学会利用吸收光谱进行未知物鉴定的方法。
3、学会杂质检出的方法。
二、基本原理紫外吸收光谱为有机化合物的定性分析提供了有用的信息。
其方法是将未知试样和标准品以相同浓度配制在相同的溶剂中, 在分别测绘吸收光谱, 比较二者是否一致也可将未知试样的吸收光谱与标准图谱, 如萨特勒紫外吸收光谱图相比较, 如果吸收光谱完全相同, 则一般可以认为两者是同一种化合物。
但是, 有机化合物在紫外区的吸收峰较少, 有时会出现不同的结构, 只要具有相同的生色团, 它们的最大吸收波长相同, 然而其摩尔吸光系数或比吸光系数E 值是有差别的。
因此需利用和处的或E 等数据作进一步比较。
在测绘比较用的紫外吸收光谱图时, 应首先对仪器的波长准确性进行检查和校正。
还必须采用相同的溶剂, 以排除溶剂的极性对吸收光谱的影响。
同时还应注意PH值、温度等因素的影响。
在实际应用时, 应注意溶剂的纯度。
三、仪器与试剂1、仪器T6型（或其他型号）紫外可见分光光度计1㎝石英比色皿2、试剂间苯二酚溶液苯甲酸溶液苯二铵溶液四、实验步骤1、已知芳香族化合物标准光谱的绘制在一定的实验条件下, 以相应的溶剂作参比, 用1㎝石英比色皿, 在一定的波长范围内扫描（或测绘）各已知标准物质的吸收光谱作为标准光谱。
如苯甲酸溶液的和间苯二酚溶液的标准溶液的标准光谱的绘制。
2、各已知芳香族化合物的标准光谱也可通过查阅有关手册得到, 但应注意实验条件的一致。
3、未知芳香族化合物的鉴定（1）称取0.100 g未知芳香族化合物, 用去离子水溶解后转让100 ml容量瓶中, 稀释至刻度, 摇匀。
实验前, 稀释100倍使用。
用1㎝石英比色皿, 以去离子水作参比, 在200-400波长范围内扫描测定未知芳香族化合物吸收光谱（如使用无扫描功能的紫外可见分光光度计测定时应首先每间隔20 nm测量一次吸光度, 然后每间隔10 nm 、5 nm 、2 nm、 1 nm、 0.5 nm 测量一次吸光度。
紫外光谱法及其应用
紫外光谱的基本原理
分子吸收紫外-可见光区200 ~ 800 nm的电磁波， 使其电子从基态跃迁到激发态，从而产生的吸收光谱 称紫外-可见吸收光谱(Ultraviolet-Visible Absorption Spectra) 。简称紫外光谱 (UV-Vis) 。又称为电子吸收 光谱。 紫外可见光 3个区域 远紫外区 10 ~ 200 nm
紫外光谱和红外光谱统称分子光谱，都属于吸收 光谱。
结
论
利用紫外可见吸收光谱可以判断探针与目标物质的反
应进程，反应中探针分子结构的改变，例如特征官能
团和共轭体系的改变，还可以通过吸收光谱随反应时
间、pH值的变化判断反应所需要的时间和选择合适的
反应条件。Байду номын сангаас
·
谢谢聆听
紫外区 200 ~ 400 nm
可见区 400 ~ 800 nm
远紫外区又称真空紫外区。由于氧气、氮气、水、 二氧化碳对这个区域的紫外光有强烈的吸收，对该区 域的光谱研究较少。
一般的紫外光谱仪都包括紫外光(200 ~ 400 nm) 和可见光（400 ~ 800 nm）两部分，将紫外光谱又称 之为紫外可见光谱。
紫外光谱法及其应用
概
要
1 紫外光谱的基本原理 2 紫外-可见吸收光谱的应用
紫外-可见吸收光谱是最早应用于有机结构鉴定
的波谱方法之一，也是常用的一种快速、简便的分 析方法。在有机结构鉴定中它在确定有机化合物的 共轭体系、生色基和芳香性等方面比其它的仪器更 有独到之处。
紫外光谱特点：
测量灵敏准确度高，应用范围广；仪器价格便
紫外光谱基本原理和应用
对n—π*来说，n轨道的极性大于π*，亦即基态极 性大于激发态，所以在极性溶剂的溶剂化作用下， 基态n轨道的能量降低得更多，结果跃迁能量增 加而使λmax发生蓝移。
对π—π*来说，π*轨道的极性大于π。在极性溶剂的 溶剂化作用下，激发态π*轨道的能量降低得更多， 结果跃迁能量降低而使λmax发生 红移 ．
吸收峰很弱ε＜100 含C=O的标志
CH3CH=CHCH=CH2 吸收峰很强lgε＞4 λmax =223（22600） 两双键共轭的标志。
λmax在 220-250nm
200< ε <3000
＞10000
λmax=230—270nm 中心254nm
λmax=184nm
弱，精细结构，宽 B带为芳环的特征谱带 吸收峰很强lgε＞4
色团的π电子发生共轭，使发色团的λmax红 移。
苯的一个π—π*跃迁，λmax254nm， 苯酚的π—π*移到λmax270nm， 氯苯π—π*移到λmax265nm， 苯胺π—π*移到λmax280nm。
R
CO
Y
p
① Y=H,R p → p* 150-160nm
n → p* 275-295nm
K
只能被真空紫外分光光度计检测到；
s*
烷烃可作为溶剂使用 (乙烷、庚烷、环己烷等)
p*
E K
R
E,B
n
p
s
(2) n→σ＊跃迁
所需能量较大。 吸收波长为~200nm （ 150～250nm ），大部分在远紫外 区，近紫外区仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)
均呈现n→σ* 跃迁。
H3C
1
3
4
C
紫外光谱简介及其应用-C
二、判断异构体
• 不同的异构体可能具有不同的紫外吸收光谱，以 此来判断属哪个异构体。如前面讲的顺、反-1,2二苯乙烯。
HLeabharlann CCHH
C
C
λmax
280 nm
H 295.5 nm
三、测定反应速度
• 若一个反应的反应物或生成物具有紫外吸收，同 时在反应条件下不存在干扰，就可通过紫外吸收 对反应速度进行测定。如：硝基乙烷和NaOH水溶 液没有紫外吸收，但两者反应后生成的硝基乙烷 负离子则在max240nm处有吸收。这样，把硝基 乙烷放入装有碱的石英池中，在不同时间测定 240nm处的吸收强度，由于吸光度A与浓度成正比， 就可计算出不同时间的硝基乙烷负离子的浓度， 从而得到它的生成速度。
除上述四种跃迁外，还有两种较特殊的跃迁方式： 1）d-d 跃迁：有机物和高分子的过渡金属络合物 溶液中容易发生这种跃迁，其吸收波长一般 在可见光区。 2 ）电荷转移跃迁：包括离子间、分子间、以及 分子内的电荷转移，条件是同时具有电子给 体和电子受体。
紫外光谱的应用
• 用于有机化合物分析和检定、同分异构的鉴别、 一些无机材料结构测定等。 • 紫外光谱研究的是分子中生色基团和助色基团的 特征，而非整个分子的特性。 • 部分有机化合物在紫外区无吸收带，有些物质的 紫外光谱相同，应与红外光谱、核磁共振谱等其 他分析方法配合使用。 • 准确度较高，可定量分析。
3、孤立的-*跃迁的吸收也在远紫外区(<200nm)， 但是，共轭体系的-*跃迁吸收则出现在近紫外区 (200～400nm) ，且吸收强度很大。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λ为162 nm， εmax为1×104 。这是紫外光谱的 主要检测对象。 4、n-*跃迁所需的能量最低，吸收的波长最长，也 在近紫外区(200～400nm) ，但是，吸收强度较弱。 分子中孤对电子和π键同时存在时发生n→π＊ 跃迁。 如丙酮n→π＊跃迁的λ为275nm εmax为22 （溶剂环己 烷)。
紫外光谱及其应用
如长波吸收峰在250nm以上, ε在1000-10000时，一般 是芳香族化合物
若化合物的长波峰吸收强度更强, ε在10000-100000 时,则极有可能是α,β-不饱和醛酮或共轭烯烃.
3、根据经验规则预测化合物的紫外吸收
（1）woodword规则 (估计取代共轭双烯的λmax)
异环双烯的基值
Λmax=214nm
同环双烯的基值
官能团变化 共轭体系增加一个双键 共轭体系增加一个环外双键
Λmax=253nm
对λmax的影响 +30 +5
共轭体系增加一个烷基
助色团取代，-Cl，-Br -OR -SR -NR2 -OCOR 溶剂校正
+5
+5 +6 +30 +60 0 0
（2）Woodword-Fieser规则(计算取代的α,β-不饱 和醛酮的λmax)
-SR
-OAc
-NR2 -Cl
αβγδ
β α β
+6
+95 +15 +12
-Br
溶剂校正：甲、乙醇 氯仿 1，4-二氧六环 乙醚 环己烷，己烷 水
α β
+25 +30
0 -1 -5 -7 -11 +8
实例
例 1. 推断下列化合物的λmax CH2 = C — C = CH2 CH3 CH3 λmax =217+（5×2）=227（nm）
丙酮 280， 1.5; 丙烯醛 315, 1.4
紫外光谱的产生
3、n→σ*：
含杂原子的饱和烃类化合物，吸收强度较弱，一般仍 在真空紫外区。
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官能团变化
α,β-不饱键在 五元环中
醛
每延伸一个共轭 双键
同环共轭双烯
环外双键
每个烷基取代
α β γ或更远δ
每个极性基团,
α
-OH
β
γ
δ
对λmax的影响 -13
-6 +30
+39 +5 +10 12 18 +35 +30 +30 +50
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-OR
α
+35
β
+30
γ
+17
δ
+31
-SR
β
+85
-OAc
αβγδ
+6
-NR2βຫໍສະໝຸດ +95-Clα
+15
β
+12
-Br
α
+25
β
+30
溶剂校正：甲、乙醇
0
氯仿
-1
1，4-二氧六环
-5
乙醚
-7
环己烷，己烷
-11
水
+8
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实例
• 例 1. 推断下列化合物的λmax
CH2 = C — C = CH2
CH3 CH3
•
λmax =217+（5×2）=227（nm）
2、n→π*：
含杂原子的不饱和烃类化合物和芳香化合物，吸收波长 最长，但吸收很弱。
丙酮 280， 1.5;
丙烯醛 315, 1.4
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紫外光谱的产生
3、n→σ*：
含杂原子的饱和烃类化合物，吸收强度较弱，一般仍 在真空紫外区。
小原子杂原子的（O、N）一般在170-180nm；
CH3OH 183nm CH3Cl 173nm 大原子杂原子的（S、I）一般在220-250nm。
式中：A：吸光度 I0：入射光强度 I：透射光强度 a：吸光系数 b：吸收池厚度（cm） c：被测物质浓度g/L I0/I：透射比，用T表示
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• 2、化合物结构的辅助推导
–1、如果在200-400nm间无吸收峰，则该化 合物应无共轭系统或为饱和的有机化合物。
– 2、
–（1）若270-350nm弱吸收(ε=10100),并且在200nm以上无其它吸收,则 该化合物应含有一个带孤电子的未共 轭生色团.
CH3SH 227nm； CH3I
258nm
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4、π→π*：
不饱和烃类化合物和芳香化合物，吸收较强，普通紫 外区，最有用，
共轭系统增加，吸收波长会向长波方向移动（红移） 且吸收强度增加。
C2H4 170nm 1500； CH2=CH-CH=CH2 210nm 2100； 苯
有三个吸收带： E（184nm，600）、K（E2，203nm， 80）、B（256nm，21.5）
• 如长波吸收峰在250nm以上, ε在1000-10000时，一般 是芳香族化合物
• 若化合物的长波峰吸收强度更强, ε在10000-100000 时,则极有可能是α,β-不饱和醛酮或共轭烯烃.
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• 3、根据经验规则预测化合物的紫外吸收
• （1）woodword规则 (估计取代共轭双烯的λmax)
2、助色团：指本身不产生紫外吸收，但与生色团相连时， 使向长波方向移动，而且吸收强度增加。通常是给电子 基团： 如：-NH2、-NR2、-OH、-OR、-Cl等。
3、各种助色团的助色效应强弱顺序为： F < CH3< Cl< Br< OH < SH <OCH3< NH2< NHR < NR2< O-
195
溶剂 异丙醇 乙醚
λ（nm） 205
215
环己烷 205
二氧六环 215
甲醇 205 二氯甲烷 232
乙醇（95% ）
204
四氯化碳
265
水 205 氯仿 245
丙酮 330 苯 280
2020/7/27
常用术语
1、生色团：基团本身产生紫外吸收，主要是不饱和基团。 如：>C=C<、苯环、>C=O、-N=N-、>S=O等不饱和基团。
2020/7/27
• 二苯乙烯
–反式：λmax=295.5nm,ε=29000 –顺式: λmax=280nm,ε=10500
• 肉桂酸
–反式：λmax=295nm,ε=27000 –顺式: λmax=280nm,ε=13500
2020/7/27
（4）构象的影响 • 一般, λmax(a键)>λmax(e键). • • 如:胆甾烷-3-酮
2020/7/27
紫外光谱的产生
分子轨道中最常见的有σ轨道和π轨道两类。 1、σ轨道：单键 2、π轨道：双键 3、n轨道（非键轨道）
孤对电子，如：O、S、N的孤电子（n电子），含有n 电子的原子轨道称为n轨道。
2020/7/27
紫外光谱的产生
1、σ→σ*：
饱和烃类化合物， 高能跃迁，真空紫外区 CH4 125nm， C2H5 135nm
•
2020/7/27
3、中药中的应用
• （1）中药材、成药的质量控制 • （2）中药复方配伍的成分研究 • （3）中药成分的含量测定（定量）
2020/7/27
2020/7/27
2、图示法:logε-λ, A-λ, ε-λ图 εmax>5000——强吸收 5000<εmax>200——中吸收 εmax<200——弱吸收
2020/7/27
紫外光谱的常用溶剂
对溶剂要求： 不干扰样品，一般仅含σ键或非共轭π键
的溶剂均可。
常用溶剂
溶剂
乙晴 己烷
λ（nm） 190
2020/7/27
电子跃迁类型与吸收峰波长关系
• 跃迁类型
σ σ* n σ* π π* （孤立双键） n π*
吸收波长（nm）
＜ 200 ＜ 200 ＜ 200 （强吸收） 200—400 （弱吸收）
2020/7/27
紫外光谱的表示方法
1、数据法：巴豆醛(CH3CH=CHCHO)， λmax（nm）：218（logε4.26）, 320(logε1.48) 芦丁: λmaxEtOH（nm）：258（logε4.37）, 361(logε4.29)
异环双烯的基值 同环双烯的基值
Λmax=214nm Λmax=253nm
官能团变化
共轭体系增加一个双键
共轭体系增加一个环外双键
共轭体系增加一个烷基
助色团取代，-Cl，-Br -OR -SR -NR2
-OCOR
溶剂校正
对λmax的影响
+30
+5
+5
+5 +6 +30 +60 0
0
2020/7/27
（2）Woodword-Fieser规则(计算取代的α,β-不饱 和醛酮的λmax)
– 2位无取代时, λmax=286nm,logε=1.36 – 2-Cl取代时,
λmax(axial)=299nm,logε=1.53(+13) – λmax(equatorial)=276nm,logε=1.10(-10).
2020/7/27
• 3、酸度的影响(分子离子化和有色配合物 组成发生变化):
如>C=O(醛,酮),>C=S
2020/7/27
• （2）若是羧酸，酯或酰胺时，λmax=205nm, ε=10100(与醛,酮区别).
• （3）如有多个峰，有的甚至在可见区，则有一个长链 共轭体系或是一个稠环芳烃，或是含有-NO2,-N=N-的 芳烃.
• 如果化合物有色，则至少有4-5个互相共轭的生色团( 双键).
2020/7/27
• 一、什么是紫外光谱 • 二、紫外光谱的应用
2020/7/27
定义
UV是电子光谱，研究的是分子中电子能级的 跃迁。引起分子中电子能级跃迁的光波波长范围 为60~800 nm。
紫外光的波长范围 （60nm——200nm）——真空紫外 （200nm——400nm）——紫外 （400nm——800nm）——可见光
2020/7/27
• 2、结构的影响
• （1）共轭程度增加，将导致红移，吸收强度也增加 ，
– 苯的E2 λmax=204nm,ε=7400;
– 联苯 λmax=252nm,ε=19000
• （2）空间位阻降低共轭程度
• （3）构型的影响:
•
在取代烯化合物中，一般反式异构体π→π*跃
迁位于长波端，吸收强度也较大。而顺式则相反。
• 铁(III)与磺基水扬酸的配合物，在不同的酸度下会形成 不同的配位比，从而产生紫红、橙红、黄色等不同颜色的
配合物.
–λmax=230，286nm –λmax=210，270nm
λmax=203，254nm λmax=235，287nm
2020/7/27
影响紫外光谱峰强度的因素
• 1、电子从基态跃迁到激发态的几率
2020/7/27
4、红移与蓝移，增色与减色
2020/7/27
影响紫外光谱的因素
• 1、溶剂效应
–（1）溶剂极性对非极性化合物、共轭双烯化合 物影响较小，而对不饱和羰基化合物影响大。
–（2）通常极性溶剂使R吸收带（n→π*）蓝移 ，而使K吸收带（π→π*）红移。
–(3)与样品分子形成氢键。如溶剂与羰基形成氢 键，则n→π*的吸收峰蓝移。
–如：样品的浓度
• 2、激发态的极性：
–电子从基态跃迁到激发态产生较大的偶极 矩变化时，吸收峰就强。