仪器分析 第5章 紫外-可见光分光光度法

在以上几种跃迁中，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。
（二）、常用术语 1，生色团:
有 机 物 中 含 有 n →π* 或 π→π*
跃迁的基团；
2，助色团: 助色团是指带有非键电子对的基团； 可使生色团吸收峰向长波方向移动并 提高吸收强度的一些官能团，常见助 色团助色顺序为： -F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<NHCH3<-NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-
如果吸收介质是溶液（测定中一般 是溶液），式中反射光强度主要与器 皿的性质及溶液的性质有关，在相同 的测定条件下，这些因素是固定不变 的，并且反射光强度一般很小。所以 可忽略不记，这样： Io=Ia+It
即：一束平行单色光通过透明的吸 收介质后，入射光被分成了吸收光和 透过光。 待测物的溶液对此波长的光的吸收 程度可以透光率T和 吸光度A用来表示。
3．物质的吸收曲线和最大吸收 波长的特点： 1）不同的物质，吸收曲线的形状 不同，最大吸收波长不同。 2）对同一物质，其浓度不同时， 吸收曲线形状和最大吸收波长不变， 只是吸收程度要发生变化，表现在曲 线上就是曲线的高低发生变化。
六．光的选择性吸收与物质颜色的关系： 1．可见光的颜色和互补色： 在可见光范围内，不同波长的光的颜色 是不同的。平常所见的白光（日光、白 炽灯光等）是一种复合光，它是由各种 颜色的光按一定比例混合而得的。利用 棱镜等分光器可将它分解成红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫等不同颜色的单色光。
§5—3 紫外-可见分光光度计 一．分光光度计的主要部件和工作 原理：
0.575
光源
单色 器
吸收 池
检测 器
显 示
（一）光源： 用于提供足够强度和稳定的连续光 谱。分光光度计中常用的光源有热辐 射光源和气体放电光源两类。
热辐射光源用于可见光区，如钨 丝灯和卤钨灯；气体放电光源用于紫 外光区，如氢灯和氘灯。钨灯和碘钨 灯可使用的范围在340 ~ 2500nm。 氢灯和氘灯。它们可在160 ~ 375 nm范围内产生连续光源。 另外，为了使光源发出的光在测量 时稳定，光源的供电一般都要用稳压 电源，即加有一个稳压器。
二、分子吸收光谱类型
远红外光谱、红外光谱及 紫外-可见光谱三类。
分子的转动能级跃迁，需
吸收波长为远红外光，因此，形
成的光谱称为转动光谱或远红外
光谱。
分子的 振动能级差 一般需吸收红 外光才能产生跃迁。在分子振动时同 时有分子的转动运动。这样，分子振 动产生的吸收光谱中，包括转动光谱， 故常称为振-转光谱。由于它吸收的
当用光照射分子时，分子就要选择 性的吸收某些波长（频率）的光而由 较低的能级E跃迁到较高能级E‘上，所 吸收的光的能量就等于两能级的能量 之差： △E= E‘－E
其光的频率为：γ=△E/h 或光的波长为：λ=hc/△E
由于分子选择性的吸收了某些波长 的光，所以这些光的能量就会降低， 将这些波长的光及其所吸收的能量按 一定顺序排列起来，就得到了分子的 吸收光谱。
能量处于红外光区，故又称红外光谱。
电子的跃迁 吸收光的波长主要在
真空紫外到可见光区，对应形成的光 谱，称为电子光谱或紫外-可见吸收光 谱。
三．有机化合物的紫外—可见吸收 光谱 （一）、跃迁类型 主要有σ→σ*、n→σ*、n→π* 、 π→π*
* n* n
* n

E
*
*

a.σ→σ* 跃迁主要发生在真空紫外区。 b. π→π* 跃迁吸收的波长较长，孤立 的π→π*跃迁一般在200nm左右 C、n→π* 跃迁一般在近紫外区（200 ~ 400 nm），吸光强度较小， d.n→σ* 跃迁吸收波长仍然在150 ~ 250 nm范围，因此在紫外区不易观察 到这类跃迁。
白光除了可由所有波长的可见光复 合得到外，还可由适当的两种颜色的 光按一定比例复合得到。能复合成白 光的两种颜色的光叫互补色光。
/nm 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
3，红移与蓝移（紫移） 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。
在某些生色团如羰基的碳原子一 端引入一些取代基之后，吸收峰的波 长会向短波方向移动，这种效应称为 蓝移（紫移）效应。如-R，-OCOR，
四．溶剂对紫外、可见吸收光谱的影响
2．摩尔吸光系数： 当溶液浓度c的单位为mol/L，液层 厚度b的单位为cm时，K叫“摩尔吸光 系数”，用ελ表示，其单位为 L/mol· cm，此时：
A=ελbc
由此式可知：ελ=A/bc，它表示 的是当c=1mol/L，b=1cm时，物质对波 长为λ的光的吸光度。
对于K的这两种表示方法，它们之 间的关系为： ελ=aM M为吸光物质的分子量。
2．非平行光和光的散射： 当入射光是非平行光时，所有光通 过介质的光的光程不同，引起小的偏 离。另外，当溶液中含有悬浮物或胶 粒等散射质点时，入射光通过溶液时 就会有一部分光因散射而损失掉，使 透过光强度减小，测得的吸光度增大， 从而引起偏离吸收定律。
3．化学因素引起的偏离： 1）离解作用： 2）酸效应： 3） 溶剂作用：
800
λ1
白光
600
500
λ
入射狭缝 准直透 镜 棱 镜 聚焦透 出射狭缝 镜
2
400
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。
3．吸收定律能够用于彼此不相互 作用的多组分溶液。它们的吸光度具 有加合性，且对每一组分分别适用， 即： A总= A1+ A2+ A3…+ An =ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbcn 4．吸收定律对紫外光、可见光、 红外光都适用
三．实际溶液对吸收定律的偏离及原因： （一）偏离：被测物质浓度与吸光 度不成线性关系的现象，如下图。
（二）分光系统： 分光系统也叫单色器。单色器是能 从光源辐射的复合光中分出单色光的 光学装置，其主要功能：产生光谱纯 度高的光波且波长在紫外可见区域内 任意可调。
单色器一般由入射狭缝、准光器 （透镜或凹面反射镜使入射光成平行 光）、色散元件、聚焦元件和出射狭 缝等几部分组成。其核心部分是色散 元件，起分光的作用。
如果用△ E电子，△ E振动以及△E转 动表示各能级差，则： △ E- ＞△ E- ＞△E电子 振动 转动
由于组成分子能量的几部分都具有 一定的能级，所以分子也具有一定的 能级，如图是双原子分子的能级图：
由图可见，在每一个电子能级上有 许多间距较小的振动能级，在每一个 振动能级上又有许多间距更小的转动 能级。由于这个原因，处在同一电子 能级的分子，可能因振动能量不同而 处于不同的能级上。同理，处于同一 电子能级和同一振动能级上的分子， 由于转动能量不同而处于不同的能级 上。
透光率——透光率表示透过光强度 与入射光强度的比值，用T来表示，计 算式为： T= It /Io T常用百分比（T%）表示。 吸光度——透光率的倒数的对数叫 吸光度。用A表示： A=-lgT
二、朗伯—比耳定律： （一）定律内容： 当用一束强度为Io的单色光垂直通 过厚度为b、吸光物质浓度为c的溶液 时，溶液的吸光度正比于溶液的厚度b 和溶液中吸光物质的浓度c的乘积。数 学表达式为： A=-lgT=Kbc
第五章
紫外可见光分光 光度法
利用被测物质的分子对紫
外-可见光选择性吸收的特性 而建立起来的方法。
一．分子吸收光谱的产生
在分子中存在着电子的运动，以 及组成分子的各原子间的振动和分子 作为整体的转动。分子的总能量可以 认为等于这三种运动能量之和。即： E分子= E电子+ E振动+ E转动
分子中的这三种运动状态都对 应有一定的能级。即在分子中存在着 电子能级、振动能级和转动能级。这 三种能级都是量子化的。其中电子能 级的间距最大（每个能级间的能量差 叫间距或能级差），振动能级次之， 转动能级的间距最小。
改变溶剂的极性，会引起吸收带形状
的变化。改变溶剂的极性，还会使吸收带 的最大吸收波长发生变化。下表为溶剂 对一种丙酮紫外吸收光谱的影响。 正己烷 CHCl3 CH3OH H2O * 230 238 237 n * 329 315 309
243 305
由于溶剂对电子光谱图影响很大， 因此，在吸收光谱图上或数据表中必 须注明所用的溶剂。与已知化合物紫 外光谱作对照时也应注明所用的溶剂 是否相同。在进行紫外光谱法分析时， 必须正确选择溶剂。
A
C
（二）偏离吸收定律的原因： 1．入射光为非单色光： 严格地说吸收定律只适用于入射光 为单色光的情况。但在紫外可见光分 光光度法中，入射光是由连续光源经 分光器分光后得到的，这样得到的入 射光并不是真正的单色光 ，而是一个 有限波长宽度的复合光，这就可能造 成对吸收定律的偏离。
对非单色光引起的偏离，其原因是 由于同一物质对不同波长的光的摩尔 吸光系数不同造成的。所以只要在入 射光的波长范围内，摩尔吸光系数差 别不是太大，由此引起的偏离是较小 的。
五．吸收曲线（吸收光谱）及最大 吸收波长 1．吸收曲线：每一种物质对不同 波长光的吸收程度是不同的 。如果我 们让各种不同波长的光分别通过被测 物质，分别测定物质对不同波长光的 吸收程度。以波长为横坐标，吸收程 度为纵坐标作图所得曲线。
例：丙酮 max = 279nm ( =15)
15 12

9 6 3 200 220 260 280 320 340