仪器分析紫外分光光度计习题答案

第4章 紫外可见分光光度法-习题解答思考题1．什么就是选择性吸收？它与物质得分子结构有什么关系？【答】当对某一物质从长波到短波进行扫描时，光波能量νh E =符合某一价电子得量子化能级差基态激发态E E E -=∆时，该频率ν（或波长λ）得光则被吸收，而其它波长得光不被吸收得现象，称为光得选择性吸收。

被选择性吸收得某一波长光得大小反映了某一跃迁所需得量子化能级差得大小，与跃迁类型有关，即与组成分子得元素与化学键类型有关，所以选择性吸收得波长就是物质分子结构得反映。

2．紫外吸收光谱有什么特征？紫外光谱说明什么？ 【答】（1）紫外吸收光谱就是由于分子得价电子能级跃迁引起得，就是带状光谱。

（2）由于分子得价电子能级跃迁只有*→σσ、*→σn 、*→ππ、*→πn 四种基本跃迁类型，加上电荷迁移跃迁与配位场跃迁两种变化形式，所以分子得紫外吸收光谱一般吸收峰得数量比较少，而且各种能级跃迁得能量差别不就是很大，各吸收带之间常常有重叠而不易区分得现象，特征性不就是很强。

（3）紫外光谱得三大要素为吸收峰得位置（横坐标）、强度（纵坐标）与光谱形状。

吸收峰在横坐标得位置与形状为化合物定性得指标，而峰得强度为化合物定量得指标；基本参数就是最大吸收峰得峰得位置max λ与相应吸收带得强度max ε。

（4）通过吸收峰位置可判断产生吸收带化合物得类型与骨架结构；吸收峰得强度有助于K 带、B 带与R 带灯吸收带类型得识别；峰得形状也有助于化合物类型得判断。

总之，化合物得紫外光谱就是化合物元素组成、化学键、共轭与骨架情况得部分结构信息得反映。

3．为什么说Beer 定律只适用于单色光？【答】从吸收光谱得三大要素可知，吸收峰得强度就是化合物定量得依据。

在一个吸收峰得不同波长处相对应得吸收强度就是不相同，即它们得吸光系数不相同，在最大波长max λ处得吸光系数max ε最大，两侧均逐渐变小，所以可以认为吸光系数就是波长得函数：)(λεf =，但在某一波长处——也就就是单色光得条件下，吸光度系数就是某一确定得常数值，这时才有化合物得吸光度与浓度成正比得关系式kc cl A ==ε成立。

4．紫外-可见分光光度计从光路分类有哪几类？【答】从光路角度来说，紫外-可见分光光度计一般有：单光束分光光度计、双光束分光光度计、二极管阵列检测分光光度计等。

5．简述用紫外分光光度法定性鉴定未知物方法。

【答】用紫外分光光度法进行定性鉴定，一般采用对比法，即将未知物得吸收光谱特征与标准化合物得光谱特征进行对照比较；也可以利用文献所载得紫外-可见标准图谱进行核对。

如果两者完全相同，则可能就是同一种化合物；如果两者差别明显，则肯定不就是同一种化合物。

具体得比较方法有：（1）对比吸收光谱特征数据；（2）对比吸光度或吸光系数得比值；（3）对比吸收光谱得一致性。

6．举例说明紫外分光光度法检查物质纯度。

【答】UV 法检查物质纯度分为：（1）杂质检查；（2）杂质得限量检测。

具体方法应根据被检查得化合物（大量）与所含杂质（少量）得UV 吸收情况来确定。

①化合物无吸收杂质有较强吸收：例如乙醇与环己烷中含少量杂质苯，苯在256nm 处有吸收峰，乙醇与环己烷则无吸收，直接测定杂质苯含量。

②化合物有较强吸收杂质无吸收或吸收很弱：直接测定化合物含量，例如生产化合物过程中伴随得溶剂（无吸收）有时没有被完全除去，可采用该方法。

③化合物与杂质都有较强吸收：检测比较困难。

可采用某一波长处吸光度A 限定值方法，例如肾上腺素中杂质肾上腺酮在max λ=310nm 处，必须使其吸光度A ＜0、05；也可采用峰谷吸光度比值控制杂质得限量，例如，解毒药碘解磷定有很多杂质，如顺式异构体、中间体等，采用其最大吸收波长294nm 处杂质无吸收，碘解磷定在吸收谷262nm 有吸收，而碘解磷定纯品得39.3/262294=A A ，如果有杂质，则在吸收谷处得吸光度262A 会增大，致使39.3/262294＜A A ，我国《药典》规定，其比值不应小于3、1。

7．电子跃迁有哪几种类型？跃迁所需要得能量大小顺序如何？哪几种跃迁在紫外-可见吸收光谱上可以反映出来？【答】电子跃迁类型有：*→σσ、*→σn 、*→ππ、*→πn 四种基本跃迁类型，还有电荷迁移跃迁与配位场跃迁两种变化形式，共有6种。

跃迁所需要得能量大小顺序：*→σσ＞*→σn ＞*→ππ＞*→πn 。

除了*→σσ跃迁类型外，其它跃迁在紫外-可见吸收光谱上都可以反映出来。

8．以有机化合物得官能团说明各种类型得吸收带，并指出各吸收带在紫外-可见吸收光谱中得大概位置与各吸收带得区别。

【答】R 带：由杂原子得不饱与基团产生得*→πn 跃迁引起得吸收带。

例如：＞C=O 、—NO 、—NO 2、—N=N —等生色团。

R 带波长处于~300nm 附近，弱吸收，一般ε＜100。

溶剂极性增加时，R 带发生短移。

K 带：由共轭双键中得*→ππ跃迁产生得吸收带，吸收峰得位置随着共轭体系增加而长移，一般为强吸收带，ε＞104。

溶剂极性增加时，K 带发生长移。

B 带：为芳香族化合物得特征吸收带。

在蒸气状态中，能反映振动-转动能级得精细结构，例如苯蒸气在230~270nm 处出现B 带精细结构得吸收光谱。

随着溶剂得极性逐渐增加，B 带得精细峰会逐渐变得不明显，直至精细结构消失而变成一个光滑得吸收峰。

E 带：也就是芳香族化合物特征吸收带，由苯环得3个双键环状共轭得*→ππ跃迁产生得吸收带分为E 1（180nm ，ε4、7×104）与E 2（220nm ，ε7000）带，波长短（靠近光谱图最左边）而吸收强度大就是其显著特征。

9．举例说明发色团与助色团，并解释长移与短移。

【答】发色团：能够在紫外-可见光区范围产生吸收得原子基团。

例如：含有C=C 、C=O 、—NO 2、—N=N —、＞C=S 等基团得化合物，它们就是含有*→ππ或*→πn 跃迁得基团。

助色团：就是指含有非键电子得杂原子饱与基团。

例如—OH 、—NH 2、—OR 、—SH 、—Cl 、—Br 、—I 等。

当这些基团与生色团或饱与烃相连时，由于其非键电子（孤对电子）与生色团得双键可能产生超共轭现象，从而使生色团得吸收峰向长波方向移动，吸收强度增加。

当溶剂得极性增加时，会使*→ππ跃迁吸收带长移，因为激发态得极性总比基态极性大，激发态与极性溶剂之间相互作用所降低得能量多，产生跃迁需要得能量减小，吸收波长长移；而在*→πn 跃迁中，基态得极性大，非键电子与极性溶剂能形成较强得氢键，使基态能量降低大于反键轨道与极性溶剂相互作用所降低得能量，使跃迁需要得能量增大，吸收波长短移。

10．为什么最好在max λ处测定化合物得含量？【答】（1）在max λ处物质得吸光度值A 最大，根据Lambert-Beer 定律Ecl A =，则有cl E A ∆=∆，两式相比较得AAc c ∆=∆，在吸光度相同测量误差A ∆条件下，吸光度测量值A 越大，测量得浓度相对误差c c /∆越小，所以在max λ处测定化合物得含量最准确。

（2）在最大吸收波长max λ处，对应着吸收峰顶，在峰顶处容易找到一个微小得“平台”，在这个微小得“平台”里，波长有微小得变化时，吸光系数基本上为恒定值，测定得准确性与重复性比较好；如果不在峰顶处测量，而就是在两边“斜坡”处测量，波长有微小得变化时，吸光系数会有明显得变化，测定得准确性与重复性都比较差。

习题解答1．安络血得相对分子质量为236，将其配成0、4962mg/100mL 得溶液，盛与1cm 吸收池中，在max λ为355nm 处测得A 值为0、557，试求安络血得%1cm 1E 及ε值。

安络血（Carbazochrome ）： 分子式C 10H 12N 4O 3；分子量236、2； CAS Registry No 、：69-81-8； 安络血能降低毛细血管得通透性， 促进受损毛细血管端回缩而止血。

N NO HOH 3CNHC NH 2O【解】33%1cm 1%111012.111231104962.0557.0⨯≈=⨯⨯=⇒=-E cl E A cm （注意c 单位g/100mL ） 4%1cm 11065.211231023610⨯=⨯=⨯=E M ε2．称取维生素C0、0500g 溶于100mL 得0、005mol/L 硫酸溶液中，再准确量取此溶液2、0mL 稀释至100mL ，取此溶液于1cm 吸收池中，在λmax =245nm 处测得A 值为0、551。

求样品中维生素C 得质量分数【%1cm 1E (245nm)=560】。

【解】方法一：)g/100mL (00100.000.21000500.0)(=⨯=x c 551100100.0551.0)()(%11=⨯==l x c A x E cm%4.98%100560551%100)()(%/%11%11=⨯=⨯=s E x E cm cm ω方法二：)g/100mL (00100.000.21000500.0)(=⨯=x c560.0100100.0560)()(%11=⨯⨯==cl s E s A cm%4.98%100560.0551.0%100)()(%100)()(%/=⨯=⨯=⨯=s A x A s c x c ω3．某试液用2、0cm 吸收池测量时T =60%，若用1、0cm 、3、0cm 、4、0cm 吸收池测定时，透光率各就是多少？ 【解】由公式⇒=-=Ecl T A lg1109.00.2/)60.0lg (/)lg (cm 0.2=-=-==l T Ec l ，%5.771109.011009.0lg cm 0.111==⨯=-=T T l %5.463327.031009.0lg cm 0.333==⨯=-=T T l %0.364436.041009.0lg cm0.414==⨯=-=T T l4、有一标准Fe 3+溶液，浓度为6、00μg/mL ，其吸光度为0、304，而样品溶液在同一条件下测得吸光度为0、510，求样品溶液中Fe 3+得含量（mg/L ）。

【解】)mg/L (1.10)μg/mL (1.10304.0510.000.6s s ==⨯=⨯=A A c c x x 5．42CrO K 得碱性溶液在372nm 有最大吸收。

已知浓度为mol/L 1000.35-⨯得42CrO K 碱性溶液，于1cm 吸收池中，在372nm 处测得%6.71=T 。

求（a ）该溶液得吸光度；（b ）42CrO K 溶液得max ε；（c ）当吸收池为3cm 时该溶液得%T 。

【解】（1）145.0716.0lg lg =-=-=T A（2）483311000.3145.05max =⨯⨯==-cl A ε （3）4395.031000.34833lg 5=⨯⨯⨯==--cl T ε，%7.36367.0==T6、【解】吸光度在0、2～0、7之间时为最适宜范围，设l ＝1cm54147.31410107.1104%11=⨯⨯=⨯=M E cm ε 下限：)g/100mL (107.315412.04%1111-⨯=⨯==l E A c cm 上限：)g/100mL (103.115417.03%1121-⨯=⨯==l E A c cm 故最适宜浓度范围为：)g/100m L (103.1~107.334--⨯⨯7、【解】设l =1cm ，被测液A 中P 与Q 得含量分别为P c 与Q c ，则有：（1）Q Q PPE c Ec A +=∑00.5075.100.3112.0725.0Q P ⨯+⨯=c c ；00.5080.000.3810.0474.0Q P ⨯+⨯=c c )μg/mL (099.3)μg/mL (572.1==Q P c c ，被测液B 中P 与Q 含量00.5075.100.3112.0442.0Q P ⨯+⨯=c c ；00.5360.000.3216.0278.0Q P ⨯+⨯=c c )μg/mL (676.1)μg/mL (185.2Q P ==c c ， （2）336.000.5360.0099.300.3216.0572.1Anm 282=⨯+⨯=∑A 617.000.5080.0676.100.3810.0185.2Bnm300=⨯+⨯=∑A 8、【解】442.0)nm 282(B282nmA282nm=+=∑A A A 278.0)nm 238(B238nmA238nm=+=∑A A A l c EE A A A nm238nm282)()nm 238()nm 282(-=-∑∑A )270720(278.0442.0c -=-0m L 0.346m g/10100m L 0.000364g/A ==c。