第五章 紫外可见光谱法(3).

光源 单色器
检测器 狭 缝 样品室
1、纯度的检验
紫外-可见吸收光谱分析常用于测定化合物中微量 杂质的含量。许多有机化合物在可见光波段并无吸收，但在 紫外波段却有明显的吸收，且摩尔消光系数ε较大，特征明 显。一些以杂质形式存在的物质，仍可被准确测定。如检测 乙醇样品中所含的微量苯杂质，由于苯的最大吸收波长为 256 nm，而乙醇在此波长处没有吸收，因而可以很容易地进 行定性，并在此波长下测定出苯杂质的含量。
紫外-可见吸收光谱在印染上的应用
物体的颜色与其化学结构有密切关系。当光(光子)照射到物体上， 分子(或离子)吸收光能，引起化学键中的电子发生跃迁，从而使分 子(或离子)从基态转到激发态。处于不稳定激发态的分子(或离子) 会通过能量转换和传递方式再回到基态。在此过程中，若物体对入 射光有吸收，根据互补色原理，就会显示出各种不同的颜色。事实 上，不同物体呈现不同的颜色，以及外部条件发生变化而产生的变 色，都与其分子内部电子云结构的变化有关。
1 2
2. 多组分物质的定量分析（只讨论2组 分）
（2）吸收光谱单向重叠 •在1处a、b组分都吸收
a b
•在2处b组分吸收，a组 分不干扰 A1a+b = A1a + A1b A2b= κ2 b CbL
1 2
• 首先在 2 处测定b组分，因a组分不干扰 A sb= κ2b C s bL κ2b= A sb/C sbL 在2处 A xb= κ2b C xbL 求出C xb A1a+b = A1a + A1b = κ1 a Cxa L+ κ1 b CxbL
2、尼龙66盐溶液的质量控制(uv值测定)
尼龙纤维和树脂是合成材料中的一大系列产品。尼龙纤维 主要是由己内酰胺开环聚合制得的尼龙6和尼龙66盐缩聚而成 的尼龙66切片，再经熔融纺丝制得，在我国又称为锦纶。尼龙 66盐作为制造聚酰胺(尼龙)66纤维和树脂的主要原料，其一项 重要的质量考核指标就是吸光值(UV值)。UV值是指尼龙66盐溶 液在规定的浓度和吸收池厚度下，在波长279 nm 处的吸光度A。 研究表明，当UV值超标时，会对其下游抽丝工序的可拉伸性及 强度产生影响。生产实践中，一般把UV值控制在(0．02～ 0．04)×10-3，优等品指标为≤0．1×10-3。尼龙 66盐UV指 数的测定方法：称取(20±0．01)g试样，溶于适量水中，移人 100 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。在波长 279 nm处， 用5 cm石英吸收池，以水为参比，测量其吸光度A。
其中： κ1a= A 1a/C s a L
κ1b= A 1b/C s b L
A （3）吸收光谱双向重叠
•1为a组分的最大吸收波长，
•2为b组分的最大吸收波长
a
b
1处：
A1a+b = A1a + A1b = κ1 a Cxa L+ κ1 b CxbL 2 处： A2a+b = A2a + A2b = κ2 a Cxa L+ κ2b CxbL
1. 单标准示差分光光度法
应用于高浓度，低浓度样品的测量 （1）高浓度溶液 Cx>Cs
高吸光度示差法是用浓度比试样溶液稍 低的标准溶液用作参比溶液来调节 T=100% 。
• 普通的分光光度法：测得试样的T=5.0%, 配制一浓
度稍低的标准溶液Cs,测得T=10.0%, 二者之差为5% • 示差法: 用标准溶液Cs 来调节仪器令T=100%, 再测 定试样Cx, 可得T=50.0%, 二者之差为50%。示差法 相当于把标尺扩大了10倍，测量读数的相对误差也
λ
1
λ2
λ
（4）双波长测定法
• 1为a组分的最大吸收波长，
• 2为参比波长，A 1b =A 2b
A a b
为测定波长
1处： A1a+b = A1a + A1b
2 处： A2a+b = A2a + A2b
E
F
λ1测
λ2 参
λ
• ∆A = A1a+b – A2a+b = (A1a + A1b )– (A2a+ A2b) = A1a – A2a = κ1a CXL – κ2a CXL
第五章
紫外可见光谱法
(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis) 余定华 南京工业大学生物与制药工程学院 国家生化工程技术研究中心
文献阅读作业（第一期）
光盘信息材料原理、性能与产品综述 光致变色材料原理、性能与产品综述
电致变色材料原理、性能与产品综述
孤立含杂原子的双键C=O, -NO2, -N=N260nm（230～270）中吸收 π—π*，有苯环
• 紫外光谱经验规律
• 1) 如果在200-400nm区间无吸收峰，则为饱和 化合物或无共轭生色团。 • 2) 如果在270-350nm区出现弱吸收带（ 10100）并在200以上无其他吸收该化合物应含有 孤电子对的未共轭生色团，如C=O ，C=C-O或 C=C-N 等。弱吸收峰为n*跃迁。 • 3) 200-300nm强吸收带（ 10000-20000）示有 ，-不饱和酮或共轭烯烃结构。 如210300nm有中等强度吸收带可能为共轭苯的极性 取代基衍生物。
CX
a
A a a ( 1 2 ) L
A
a b
E
F
λ1 测
λ2 参
λ
四、示差分光光度法
普通的分光光度法采用不含被测组分的参比溶液，
而示差分光光度法则使用一定浓度的被测物作参比溶
液。
普通
示差
参比
参比Cs
T→100%
As=κsCsL T→100%
未知液
Ax=κxCxL
ΔA=As－Ax=κ(Cs － Cx)L= κ∆C L
W 值=A×10-3
3、分子结构的推测
如果一个化合物在紫外区没有吸收，则说明其结构中不存 在共轭体系(不存在多个相间双键)和不含双键或环状结构；若 在210～250 nm有强吸收，则可能含有两个双键共轭系统(如共 轭二烯或不饱和酮)；在250～300 nm有强吸收，则可能具有 3～5个不饱和共轭系统；在260～300 nm有中强吸收(吸收系数 =200～l 0O0)，则可能含有苯环；在250～300 nm有弱吸收，则 可能存在羰基基团。 通常，含有的共轭双键越多，吸收波长越长。饱和脂肪酸吸收 波长一般在210 nm以下；含有两个共轭双键，吸收波长在230 nm处；三个共轭双键，吸收波长在27O nm处；而四个共轭双键， 吸收波长则在310 nm左右。
• 利用紫外可见吸收光谱可确定有机化合物中
不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、 同分异构体
1.推测官能团
200～280nm 无吸收 可能是饱和化合物
210～250nm 强吸收 260～350nm 强吸收 270～350nm 弱吸收
不含不饱和键，不含苯环，
π—π*，2个共轭单位 π—π*，3—5个共轭单位 n—π*，无强吸收，
（2）低浓度溶液
Cx<Cs
用Cs调T=0，再用纯溶剂调T=100%，测Cx的T或A
把原来的90%~100%一段扩展成0~100%，透光率 扩大了10倍。被测物质的透光率由95%→50%。
2、双标准示差分光光度法
• CБайду номын сангаас1＞Cx﹥Cs2 • 用Cs1调T=0，Cs2调T=100%，测Cx的T或A
Cx1
彩色液晶显示材料原理、性能与产品综述
光盘材料——光学材料的完美结合
光盘的结构
上节课内容回顾
无机化合物的紫外吸收光谱
d—d配位场跃迁 电荷迁移跃迁
影响紫外可见吸收光谱的因素
共轭效应 ——π→π共轭 助色效应—— n—π共轭 超共轭效应——σ—π共轭 空间位阻 溶剂效应
长移 长移
1. 单组分物质的定量分析
测定条件： 选择合适的分析波长（λmax） A：0.2-0.8 选择适当的参比溶液
（1）比较法：
• 在一定条件下，配制标准溶液和样品溶液，
在λmax下测 A 标准溶液 As=κCsL 被测溶液 Ax=κCxL Cx=CsAx/As 注意： Cs 与 Cx大致相当
（2）标准曲线法
紫外可见分光光度计 光源 单色器 样品池 检测器 信号记录器
紫外可见吸收光谱的定性分析 比较吸收光谱法 计算max的经验规律
Wood Ward（伍德瓦特）规则，可计 算共轭多烯及α，β—不饱和醛酮化合 物。
二、结构分析
• 用紫外可见吸收光谱鉴定未知物的结构较困难， 因谱图简单，吸收峰个数少，主要表现化合物的 发色团和助色团的特征。
Cx2
五、导数分光光度法
• 对吸收光谱曲线进行一阶或高阶求导，可得到各种 导数光谱曲线 1. 导数光谱的优点——最大优点是分辨率大大提高 （1）能够分辨两个或两个以上完全覆盖或以很小波 长差相重叠的吸收峰 （2）能够分辨吸光度急剧上升时所掩盖的弱吸收峰 （3）能够确认宽阔吸收带的最大吸收峰（随着导数 阶数的增加，吸收峰的尖锐程度增大，比较准确的 确定max
实际应用中，常用二阶导数光谱
一 阶
二 阶
2.导数光谱的定量分析
• 若将A= κ CL对波长进行几次求导，式中只有
A、 κ是 的函数
n
d A d cL n n d d
n
经n次求导后，吸光度的导数值与吸收物 的浓度仍成正比，可进行定量分析——最大的 优点是可提高检测灵敏度
紫外可见光谱法在染整领域的应用
普通光度法与示差法的关系
• 根据朗伯-比尔定律 普通光度法: As=κsCsL Ax=κxCxL 示差法: ΔA=As-Ax=κ(Cs-Cx)L= κ∆C L • 上式意义：在符合朗伯-比尔定律测定浓度范围内， 示差法测得的相对吸光度(ΔA)与被测溶液和参比 溶液的浓度差(Cs-Cx,即ΔC)成正比，即可用于定 量测定。此时试液的ΔT＝50％，令读数落在适宜 的范围内，提高了测定的准确度。
1 标液 A C1 A1 A AX 2 C2 A2 3 C3 A3 4 C4 A4 5 C5 A5 样品 CX AX
CX
λ
2. 多组分物质的定量分析（只讨论2组 分）
在某特定波长下测定 A总=A1+A2+A3+…… （1）吸收光谱互不重叠
a b
吸光度加和性
在1处测a组分，b组分不干扰
在2处测b组分，a组分不干扰
2. 判断同分异构体
例：乙酰乙酸乙酯
O CH3 C CH2 O
OH O CH C OC2H5
C OC2H5
CH3
C
酮式结构，无共轭
中吸收 206nm (极性溶剂中为主）
烯醇式结构，共轭体系，
强吸收=1.8104, 245nm
(非极性溶剂中为主）
三、 定量分析
应用范围：无机化合物，测定主要在可见光区， 大约可测定50多种元素 有机化合物，主要在紫外区
就缩小了10倍。
示差分光光度法(示差法)与普通光度法的 关系
• 示差法: 采用浓度稍低于试样的标准溶液 (Cs) 作参比 溶液调节仪器T→100％(A=0)，再测定试样溶液的吸光 度 ( 称为相对吸光度 ) ，相对应的透光度称为相对透光 度。 • 普通光度法:以纯溶剂或空白试剂作参比溶液，测得标 准溶液及试液的吸光度分别为 As 和 Ax，对应的透光度 为Ts和Tx，
4、棉花含糖量的测定
棉纤维的含糖量是影响棉纤维品质和纺纱工艺的重要指标。 棉花含糖量高，不仅不利于棉纤维的开松，而且在开松、梳理、 成纱、牵伸等加工过程中，会由于温度上升而熔化发黏，造成 纤维黏结、缠绕，严重影响可纺性和成纱质量。
GB／T16258-1996规定了用3，5-二羟基甲苯-硫酸溶液作显色 剂，使用分光光度计定量测定棉花含糖量的试验方法：取3 份试料，每份试料重(2．0±0．1)g，分别臵于250 mL锥形瓶 中，加入0．005％脂肪酸烷醇酰胺200 mL，在振荡器上振荡 10 min。用玻璃棒将棉花翻过后，继续振荡10 min，用定量 滤纸过滤，得到3份试料溶液。各吸取1．0 mL试料溶液注于 25 mL比色管中，将比色管臵于70℃恒温水浴锅中，快速加入 2．0 mL 3，5-二羟基甲苯．硫酸溶液，摇匀，冷却至室温， 用0．04％脂肪酸烷醇酰胺溶液定容至刻度，在425 nm波长处 测定溶液的吸光值。 将试样溶液的吸光值减去空白溶液的吸光值，在工作曲线上 查出试样溶液的浓度，按下式计算糖的含量：
•
•
4）有几个吸收带，其中长波带已进入可见区， 可能为长链共轭体系或稠环芳香生色团如 该化合物有颜色，则至少有4-5个共轭生色团 （主要指双键）。一些含氮化合物（如硝基、 偶氮基、重氮基及亚硝基等化合物）及二酮、 乙二醛及碘仿等除外。 5）化合物吸收峰在250nm以上， max 在 1000-10000，该化合物常有芳香结构。峰的 细微结构是芳环的特征吸收。芳香环被取代 后共轭体系延长时， max可大于10000。