紫外-可见吸收光谱分析
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第三章 紫外-可见吸收光谱分析
2．不饱和脂肪烃 ．
在不饱和烃类分子中，除含有σ键外，还含有π 键，它们可以产生 σ→σ＊和π→π＊ 两种跃迁。 如果存在共轭体系，则随共轭系统的延长， 吸收带将明显向长波方 向移动，吸收强度也随之增强 在共轭体系中， π→π＊跃迁产生的吸收带又称为K（Konjugation） 带。其特点是：强度大，εmax›104；位置一般在217～280nm λmax和εmax的大小与共轭链的长短及取代基的位置有关 根据K带是否出现，可判断分子中共轭体系的存在的情况。在紫外光 根据 带是否出现，可判断分子中共轭体系的存在的情况 带是否出现 谱分析中有重要应用。
紫外－ §3-3 紫外－可见分光光度法的应用 一、 定性分析 二、纯度检查 三、结构推测 四、定量分析 单组分样品的定量分析 多组分样品的定量分析
一、 定性分析
1、依据：吸收光谱的特征——形状、波长、峰数目、强度、 吸光系数。 、依据：吸收光谱的特征 形状、 形状 波长、峰数目、强度、 吸光系数。 2、方法：对比法 、方法： (1) 对比吸收光谱特征数据 (2) 对比吸光度或吸光系数的比值
3．芳香烃 ．
苯有三个吸收带 E1带180∼184nm ε=47000 E 2带200∼204 nm ε=7000 苯环上三个共扼双键的 π → π*跃迁特征吸收带 B带 230-270 nm
ε=200
π → π*与苯环振动引起； 含取代基时， B带简化，红移 当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都会发生显著的变化， 其中影响较大的是E2带和B谱带。
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2
λmax（nm） 167 184 173 258 215
εmax 1480 150 200 365 600
紫外可见吸收光谱分析
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3.2.3 溶剂对紫外吸收光谱的影响
紫外吸收光谱中常用己烷、庚烷、
CH3
环己烷、二氧杂己烷、水、乙醇等
（1）200-400nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。 （2） 270-350 nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮 ；n→π* 跃迁产生
的R 带。 （3） 250-300 nm 有中等强度的吸收峰（ε=200-2000） 芳环的特征 吸收（具有精细解构的B带）。 （4） 200-250 nm有强吸收峰（ε104），表明含有一个共轭体系
3.1 概述
紫外-可见吸收光谱法
（Ultraviolet-Visible Absorption Spectrmetry) 是根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱 区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法， 也称作紫外和可见吸收光度法。
它是以物质对光的选择性吸收为基础的分析方法。
根据物质所吸收光的波长范围不同，分光光度分析 法又可以分为紫外、可见及红外分光光度法。
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n*，n*
n*， n* n* n*
由此可以看到：紫外-可见吸收光谱中包含有分子中 存在的化学键信息。其吸收峰的位置与分子中特定的 功能基团密切相关，是有机化合物、无机配位化合物 、生物分子的有效定性、定量分析手段。
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吸收光谱示意图 1 吸收峰 2. 谷 3. 肩峰 4. 末端吸收
紫外可见吸收光谱法分析
例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡： CrO42- ＋2H＋ = Cr2O72- ＋H2O 溶液中CrO42-、 Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不 相同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。
五、有机化合物的紫外吸收光谱
知识回顾： 有机分子化学键的类型 两种或以上的原子或同一种原子由化学键连接； 主要化学键类型：σ键、π键、n键 （1）化学键的形成
处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。
4.2 吸光度的加和性
多组分的体系中，如各组分之间不发生相互作用，此时体系 的总吸光度等于各组分吸光度之和，称之为吸光度的加和性。
A = A1 + A2 + … +An
各组分在同一波长处吸光度等于各自物质在此波长处的吸光度 之和，而此波长并不一定是各组分的最大吸收波长
Optical response: Absorbance, Emission, diffraction,
reflection, refraction, polarization,scattering.
1.电磁波的基本性质
电磁波是一种光量子流，具有波粒二象性： 波动性
c /
频率 波长
光速＝2.9979×108m· s-1 ＝2.9979×1010cm· s-1
粒子性
E h hc /
普朗克常数 h ＝6.6262×10-34J· s
电磁辐射
紫外光区： λ=180～400nm
波长
可见光区：λ=400～800nm
红外光区： λ=800～1000nm
在红外区域，常用波数代替波长，波数与波长的相互 关系为：
1/
σ单位：cm-1，物理意义：1cm 的间距内有多少个光波
仪器分析-紫外可见光光谱分析
1,3,5-己三烯
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
03
02
04
05
分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
03
02
04
05
分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。
紫外～可见光谱分析
4、n→π* 跃迁：主要是既含有C=C双 键，又含有C＝O、C=S、N=O、N=N等杂原子的 有机分子，由于n与π*这两种分子轨道的能量 间距较小，因此，产生这种跃迁需要吸收的光 子在石英紫外区，其波长范围较宽，能被普通 的紫外可见光谱分析所利用。这类跃迁的几率 更低，其摩尔吸光系数约101~102 。
出射狭缝：使分析所需波长的单色光通过。
准光镜 光源
棱镜
成像物镜
入射狭缝
出射狭缝
光
电
管
棱镜单色器的结构原理示意
狭缝大小的影响
紫外－可见分光光度计
单色器中入射狭缝越窄，则光谱带上任 意一点的波长成分越纯，光谱的质量就越高； 出射狭缝越小，则产生单色光的带宽小、单色 性好、但能量小，影响仪器的信噪比。
第三章
第三章 紫外—可见吸收光谱分析(分子)
第一节 概述:
第二节 紫外－可见吸收光谱 与分子结构的关系
第三节 紫外－可见分光光度计的 基本组成与结
构
第四节 紫外－可见分光光度计的 性能
第五节 紫外－可见吸收光谱法的
第一节 概 述:
紫外～可见吸收光谱分析，简称UV-V IS。
利用分光光度计测量物质对紫外～可 见光的吸光度和通过物质的紫外～可见吸收光 谱来确定物质的组成、含量，推断物质结构的 分析方法，称紫外～可见吸收光谱分析，又称 为紫外～可见分光光度法。
(1)单色器的组成:
紫外－可见分光光度计
入射狭缝：只许光源分一束光进入。
准光镜：将光源产生的光转变为平行光束， 使其照射在色散元件上的入射角均相等。
色散元件：为棱镜或光栅，将复合光色散成 按一定波长顺序排列的单色光。
成像物镜：将色散原件产生的单色平行光， 在其焦平面的不同位置聚焦，成为出射狭缝对应波长 的单色光。
出射狭缝：使分析所需波长的单色光通过。
准光镜 光源
棱镜
成像物镜
入射狭缝
出射狭缝
光
电
管
棱镜单色器的结构原理示意
狭缝大小的影响
紫外－可见分光光度计
单色器中入射狭缝越窄，则光谱带上任 意一点的波长成分越纯，光谱的质量就越高； 出射狭缝越小，则产生单色光的带宽小、单色 性好、但能量小，影响仪器的信噪比。
第三章
第三章 紫外—可见吸收光谱分析(分子)
第一节 概述:
第二节 紫外－可见吸收光谱 与分子结构的关系
第三节 紫外－可见分光光度计的 基本组成与结
构
第四节 紫外－可见分光光度计的 性能
第五节 紫外－可见吸收光谱法的
第一节 概 述:
紫外～可见吸收光谱分析，简称UV-V IS。
利用分光光度计测量物质对紫外～可 见光的吸光度和通过物质的紫外～可见吸收光 谱来确定物质的组成、含量，推断物质结构的 分析方法，称紫外～可见吸收光谱分析，又称 为紫外～可见分光光度法。
(1)单色器的组成:
紫外－可见分光光度计
入射狭缝：只许光源分一束光进入。
准光镜：将光源产生的光转变为平行光束， 使其照射在色散元件上的入射角均相等。
色散元件：为棱镜或光栅，将复合光色散成 按一定波长顺序排列的单色光。
成像物镜：将色散原件产生的单色平行光， 在其焦平面的不同位置聚焦，成为出射狭缝对应波长 的单色光。
紫外可见吸收光谱分析法
杂原子电负性越大，跃迁所需的能量越大。 λmax CH3Cl：173 nm，CH3Br：204 nm，CH3I： 258 nm
2020/10/25
（3）n →π＊跃迁
由n电子从非键轨道向π*反键轨道的跃迁(R 带)，基团中 既有π电子，也有n电子，可以发生这类跃迁。如:
C=O, N=N, N=O, C=S
-OH、-OR、 -NH2、 -NR2、 -SH、 -SR、 -Cl、-Br
D. 蓝移
是指一些基团与某些生色团(C=O)连接后，使生色团的吸 收带向短波移动，这种效应成为蓝移，该基团称为蓝移基团 ：
-CH3、-CH2CH3、 -O-COCH3
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E. 增色效应
最大吸收带的 εmax 增加时称为增色效应。 F. 减色效应
B. 助色团
是指分子中的一些带有非成键电子对的基团。本身在紫 外-可见光区不产生吸收，但是当它与生色团连接后，使生 色团的吸收带向长波移动，且吸收强度增大。
-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I
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C. 红移
是指一些带有非成键电子对的基团与生色团连接后，使 生色团的吸收带向长波移动，这种效应成为红移，该基团 称为红移基团：
特点: (a). 与组成π键的杂原子有关,杂原子的电负性越强，
λmax 越小; (b). n →π* 跃迁所需能量最小，大部分吸收在
200 ~ 700 nm； (c). n →π* 跃迁的几率比较小，所以摩尔吸光系数比较
小 ，一般~ 102。
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(4) π→π* 跃迁
是π电子从成键π轨道向反键π*轨道的跃迁，含有π电子 基团的不饱和有机化合物，都会发生π→π*跃迁。如含有 碳碳双键、碳碳叁键的化合物。吸收一般在200 nm附近。
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（3）n →π＊跃迁
由n电子从非键轨道向π*反键轨道的跃迁(R 带)，基团中 既有π电子，也有n电子，可以发生这类跃迁。如:
C=O, N=N, N=O, C=S
-OH、-OR、 -NH2、 -NR2、 -SH、 -SR、 -Cl、-Br
D. 蓝移
是指一些基团与某些生色团(C=O)连接后，使生色团的吸 收带向短波移动，这种效应成为蓝移，该基团称为蓝移基团 ：
-CH3、-CH2CH3、 -O-COCH3
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E. 增色效应
最大吸收带的 εmax 增加时称为增色效应。 F. 减色效应
B. 助色团
是指分子中的一些带有非成键电子对的基团。本身在紫 外-可见光区不产生吸收，但是当它与生色团连接后，使生 色团的吸收带向长波移动，且吸收强度增大。
-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I
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C. 红移
是指一些带有非成键电子对的基团与生色团连接后，使 生色团的吸收带向长波移动，这种效应成为红移，该基团 称为红移基团：
特点: (a). 与组成π键的杂原子有关,杂原子的电负性越强，
λmax 越小; (b). n →π* 跃迁所需能量最小，大部分吸收在
200 ~ 700 nm； (c). n →π* 跃迁的几率比较小，所以摩尔吸光系数比较
小 ，一般~ 102。
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(4) π→π* 跃迁
是π电子从成键π轨道向反键π*轨道的跃迁，含有π电子 基团的不饱和有机化合物，都会发生π→π*跃迁。如含有 碳碳双键、碳碳叁键的化合物。吸收一般在200 nm附近。
紫外-可见光谱分析
吸收曲线与最大吸收波长 max可用不同波长的单色
光照射，测吸光度得到——扫描
同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大
处称为吸收峰，所对应的波长称为最大吸收波长max
峰 肩
末端吸收 谷
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。 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。
二、无机化合物的吸收光谱
无机化合物的UV-Vis光谱吸收光谱主要有： 电荷迁移跃迁及配位场跃迁
配位场跃迁（ d一d、 f 一f 跃迁）
在配体存在下过渡金属元素5个能量相等的d 轨道和镧系、 锕系7个能量相等的的 f 轨道裂分，吸收辐射后，低能态的d 电子或f电子可以跃迁到高能态的d或f轨道上去。 绝大多数过渡金属离子都具有未充满的 d 轨道，按照晶体场 理论，当它们在溶液中与水或其它配体生成配合物时，受配 体配位场的影响，原来能量相同的 d轨道发生能级分裂，产 生 d-d 电子跃迁。 必须在配体的配位场作用下才可能产生， 所以称为配位场跃迁；
n<p
n
n
p
非极性溶剂中 极性溶剂中
n >p
n p
非极性溶剂中 极性溶剂中
溶剂的极性除了影响吸收峰的位置，还影响吸收光谱 的精细结构：
N HC
N
CH 对称四嗪
N
极性溶剂使精细结构消失
蒸汽中
环己烷
水中
4. 体系pH的影响
pH影响吸光物质的存在形态，产生不同的吸收光谱． 如苯酚，在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及270nm 两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移到235nm和
吸收波长为150～250nm，大部分在远紫外区
紫外可见吸收光谱分析法
紫外可见吸收光谱分析法紫外可见吸收光谱分析法是一种广泛应用于化学、生物、环境科学等领域的检测方法，通过测定物质对紫外可见光的吸收特性来获得有关物质的结构和浓度等信息。
本文将详细介绍紫外可见光谱分析法的原理、仪器和应用等方面，以及其在药物、环境、食品等领域的具体应用。
首先，紫外可见光谱的基本原理是根据物质对不同波长的紫外或可见光的吸收特性来确定其浓度或进行定性分析。
在紫外可见光谱中，紫外光波长范围为200-400nm，可见光波长范围为400-800nm。
当物质吸收光线时，其分子内的电子从基态跃迁到激发态，吸收能量取决于分子内电子的能级跃迁，这将导致光谱吸收峰的出现。
物质的吸收光谱图形反映了不同波长的光线对物质的吸收能力，吸收峰的强度与物质的浓度成正比。
为了进行紫外可见光谱分析，需要使用紫外可见分光光度计。
该仪器由光源、样品室、单色器、检测器和计算机等组成。
光源发出广谱连续光，在单色器中，只有特定波长的光通过，其他波长的光被滤除。
样品放在样品室中，光线穿过样品后到达检测器。
检测器将光强度转换为电信号，并将信号输出到计算机进行分析。
紫外可见光谱分析法在各个领域有广泛的应用。
在药物领域，紫外可见光谱可用于药物成分的定量分析。
例如，可以通过对药物溶液的吸光度测定得到药物的浓度，从而判断药物的纯度和含量。
在环境领域，紫外可见光谱可以用于水质和大气污染物的监测。
通过检测水样中有机物和无机物的紫外可见吸收光谱，可以对水质进行评估和监测。
同时，还可以使用紫外可见光谱分析法来检测大气中的有害气体，如二氧化硫和氮氧化物等。
此外，紫外可见光谱分析法还在食品行业中得到了应用。
例如，可以利用该方法检测食品中的添加剂，如防腐剂和色素等，以确保食品的安全性和质量。
紫外可见光谱分析法还可用于检测食品中的重金属和农药残留物，以保障消费者的健康和权益。
综上所述，紫外可见吸收光谱分析法是一种快速、准确、灵敏的分析方法，可以广泛应用于化学、生物、环境科学等领域。
紫外-可见吸收光谱分析
• 分子、原子或离子具有不连续的量子化能级，仅当
照射光光子的能量（hυ）与被照射物质粒子的基态和 激发态能量之差相当时才能发生吸收。不同的物质微粒 由于结构不同而具有不同的量子化能级，其能量差也不 相同。所以物质对光的吸收具有选择性。
三、吸收曲线（吸收光谱）
• 吸光度(A)--波长(λ)曲线称--。 • 光吸收程度最大处的波长叫 • 最大吸收波长，用λmax表示。 • 高锰酸钾的λmax=525nm。 • 浓度不同时，光吸收曲线形状不同，最大吸收波长
1852年，比耳（Beer）发现：
• 当单色光通过液层厚度b一
• 定的有色溶液时，溶液的吸
• 光度A与溶液浓度C成正比：
•
A= lg(I0/I)= k2 C
• --- 比耳定律
•
（ C--有色溶液的浓度 k2--比例常数 ）
• 将朗白定律与比耳定律合并起来:
•
A = lg(I0/I) = K b c
物质颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
吸收光
颜色
波长范围
紫
40/0n-m450
蓝
450-480
绿蓝
480-490
蓝绿
490-500
绿
500-560
黄绿
560-580
黄
580-600
橙
600-650
红
650-700
二、物质对光的选择性吸收
当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的 分子、原子或离子与光子发生“碰撞”，光子的能量就 转移到分子、原子上，使这些粒子由最低能态（基态） 跃迁到较高能态（激发态）：M + hυ → M* 这个作用叫物质对光的吸收。
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，
紫外吸收光谱分析(UV)
1 紫外光谱法的特点
（1）所对应的电磁波长较短，能量大，它反映了分 子中价电子能级跃迁情况。主要应用于共轭体系 （共轭烯烃和不饱和羰基化合物）及芳香族化合物 的分析。
（2）电子光谱图比较简单，但峰形较宽。一般来说， 利用紫外吸收光谱进行定性分析信号较少。
（3）紫外吸收光谱常用于共轭体系的定量分析，灵 敏度高，检出限低。
(4) 吸收带分类
5.3 分子结构与紫外吸收光谱
1 有机化合物的紫外吸收光谱
(1) 饱和烃化合物 如甲烷和乙烷的吸收带分别在125nm和135nm。
（2）简单的不饱和化合物
最简单的乙烯化合物，在165nm处有一个强 的吸收带。
（3）共轭双烯
(4) α，β-不饱和羰基化合物
(5)芳香族化合物
1 紫外-可见分光光度计的基本结构 紫外-可见分光光度计由光源、单色器、吸收池、
检测器以及数据处理及记录（计算机）等部分组成。
图2.30 双光束分光光度计的原理图
5.6 紫外吸收光谱的应用
物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色 团的特征，而不是整个分子的特征。如果物质组成的变化 不影响生色团和助色团，就不会显著地影响其吸收光谱， 如甲苯和乙苯具有相同的紫外吸收光谱。另外，外界因素 如溶剂的改变也会影响吸收光谱，在极性溶剂中某些化合 物吸收光谱的精细结构会消失，成为一个宽带。所以，只 根据紫外光谱是不能完全确定物质的分子结构，还必须与 红外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱以及其他化学、物理 方法共同配合才能得出可靠的结论。
ii 二取代苯
在二取代苯中，由于取代基的性质和取代位置 不同，产生的影响也不同。
a 当一个发色团（如 —NO2，—C=O）及 一个助色团（如—OH，—OCH3，—X）相 互处于（在苯环中）对位时，由于两个取代 基效应相反，产生协同作用，故λmax产生 显著的向红位移。效应相反的两个取代基若 相互处于间位或邻位时，则二取代物的光谱 与各单取代物的区别是很小的。
紫外可见吸收光谱分析
朗伯-比耳定律，是通过研究光在溶液中的吸收规律 获得的。显示了入射强度为I0的光在通过长度为b， 截面积为s的吸光体的示意图。
dx
I0
I
x0
x
x b
先考察吸收层厚度为dx的小体积单元内的吸收情况。
光强为 I x 的光束通过小体积单元吸收层后，减弱了dI x
dIx /Ix 表示吸收率。
根据量子理论，光束强度可以看作是单位时间、单位 体积内通过光子的总数，
dIx
/ Ix
可以看作是光束通过吸收介质时每个光子被 物质分子吸收的平均概率
从另一方面说，只有在近似分子尺寸的范围内，物质 分子与光子相互碰撞时才有可能捕获光子。
dx
I0
I
x0
x
x b
由于小体积单元无限小，因此在其中吸光的分子截面
积ds对总辐照截面积s之比 ds s 可以视为物质分子捕获光子的概念。
dI x Ix
ds s
若吸收介质内含有多种吸光分子，每一种吸光分子
都要对光吸收做出贡献，总吸收截面就等于各吸光
分子的吸收截面之和：
m
ds aidni
i1
a i 是在小单元体积中第i种吸光分子对指定频率的光
子的吸收截面，
dni是在小单元体积中第i种吸光分子m 的数目，m是能
吸光的分子的种类。因此：
紫外－可见吸收光谱法
物质对光的吸收具有选择性，当改变通过某一物质的 入射光的波长，并且记录该物质在每一波长处的吸光 度时，这样就可以获得该物质的吸收光谱。
由于分子中电子能级的范围刚好在紫外-可见光（200800nm）波段，因此当入射光的波长在200-800nm时， 所获得的吸收光谱就是紫外-可见吸收光谱。
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紫外—可见吸收光谱
现代分析技术研究中心 赵娟
跨越众多领域，提供完美技术
分析装置 测定装置 试验检查装置 真空机器 医疗器械等
紫外-可见分光光度法原理
(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis)
2.1 紫外-可见吸收光谱 2.2 吸收光谱的测量-----Lambert-Beer 定律 2.3 分析条件选择 2.4 UV-Vis分光光度法的应用
芳香烃，闭环芳香烃及杂环芳香烃的化合物。 紫外和可见区有中等至强的吸收。
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。
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物 的分子吸收光谱图。
丙酮
2.2 吸收光谱的测量-----Lambert-Beer 定律 一、透射率
High concentration more molecules are packed in one volume
化学反应影响
Deviation from linearity may caused by
– 分析物分解 – 分析物缔合 – 分析物与溶剂发生反应
杂散光影响
2.0
Stray light =
Is Io
* 100
0.0 % 0.2 % 1.0 %
5.0 % 1.0
Absorbanc e
0
2.5
5.0
7.5
10.0
Concentration, M * 103
Diagram was taken from : Douglas A. Skoog and James J. Leary, Principles of Instrumental Analysis, 4th ed., Saunders College Publishing, 1992, page 131.
能量
M h I0 M * It h
激发态 E1
能量差 DE
e
DE = E1 - E0 = h
激发
基态 E0
二、分子吸收光谱跃迁类型
有机分子包括: 成键轨道 、 ；反键轨道 *、* ；非键轨道 n； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-* Energy level
透射光 I
入射光I0
光程长b 透射率 T% =
I X 100%
I0
二、Lambert-Beer 定律 当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度A与其浓度和液层厚度成
正比，即
A=-lgT%=lgI0/I=Kbc
k 为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。
当浓度以 g/L 表示时，称 k 为吸光系数，以 a 表示，即
800
10000 (nm)
g -X-射线
紫外 可见
红外
微波 无线电
真空紫外
近红外
波长越短，能量越高
核磁共振
引起 UV/VIS 吸收的原因
某些单键 大多数双键 共轭双键 某些金属与非金属化合物 N, O, S, 卤素
2.1 紫外-可见吸收光谱 一、分子吸收光谱的形成
1. 过程：分子外层电子--------吸收外来辐射------产生电子能级跃迁----分子吸收谱。
Absorbance
pH 值的影响
1.0 0.9
0.8
0.7 0.6
0.5
0.4 0.3
0.2
0.1 0
325
酚红不同pH 值的吸收 10
9 8
6
6.5 6.8 7
98
6.8 6
400 475
550
625
700 (nm)
Diagram taken from: James D. Ingle Jr. and Stanley R. Crouch, Spectrochemical Analysis, prentice-Hall International Editions, page 374
* 反键轨道
* 反键轨道
n 非成键轨道
成键轨道
成键轨道
σ-σ*跃迁，能量很高。电子以单键存在，如饱和碳氢 化合物，一般在波长>220nm 时无强的紫外吸收；
n -σ*跃迁，能量相对较高。化合物中含有非键合的O， N，S，或X- 的电子。在紫外区有强吸收；
π-π*跃迁、 n -π*跃迁，能量较低。含有双键，螯合双键
A abc
当浓度以mol/L表示时，称 k 为摩尔吸光系数，以 表示，即
A bc
比 a 更常用。 越大，表示方法的灵敏度越高。 与波长有关，因此 ， 常以表示。
三、偏离 L-B 定律的因素 样品吸光度 A 与光程 b 总是成正比。但当 b 一定时，A 与 c 并不
总是成正比，即偏离 L-B 定律！这种偏离由样品性质和仪器决定。 1. 样品性质影响 a）待测物高浓度--吸收质点间隔变小—质点间相互作用—对特定辐射
的吸收能力发生变化--- 变化；
b）试液中各组份的相互作用，如缔合、离解、光化反应、异构化、配 体数目改变等，会引起待测组份吸收曲线的变化；
c）溶剂的影响：对待测物生色团吸收峰强度及位置产生影响； d）胶体、乳状液或悬浮液对光的散射损失。
浓度影响
适用于稀溶液 高浓度区偏离线形范围 (> 0.01 M)
2.3 分析条件选择 一、仪器测量条件
当分析高浓度的样品时，误差更大。
由L-B定律： A lg T bc
微分后得：
d lg T 0.434 dT c 分别换为DT 和 Dc，得
Dc 0.434 DT c T lg T
当 相 对 误 差 D c/c 最 小 时 ， 求 得 T=0.368 或 A=0.434 。 即 当
UV-Vis方法是分子光谱方法，它利用分子对外来辐射的吸收特性。 UV-Vis涉及分子外层电子的能级跃迁；光谱区在160~780nm. UV-Vis主要用于分子的定量分析，但紫外光谱(UV)为四大波谱之一，是鉴定
许多化合物，尤其是有机化合物的重要定性工具之一。
电磁波谱
波长
200 400
A=0.434 时，吸光度读数误差最小！
通常可通过调节溶液浓度或改变光程b来控制A的读数在0.15~1.00
范围内。
二、反应条件选择
1. 显色剂的选择原则：
使配合物吸收系数 最大、选择性好、组成恒定、配合
现代分析技术研究中心 赵娟
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分析装置 测定装置 试验检查装置 真空机器 医疗器械等
紫外-可见分光光度法原理
(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis)
2.1 紫外-可见吸收光谱 2.2 吸收光谱的测量-----Lambert-Beer 定律 2.3 分析条件选择 2.4 UV-Vis分光光度法的应用
芳香烃，闭环芳香烃及杂环芳香烃的化合物。 紫外和可见区有中等至强的吸收。
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。
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物 的分子吸收光谱图。
丙酮
2.2 吸收光谱的测量-----Lambert-Beer 定律 一、透射率
High concentration more molecules are packed in one volume
化学反应影响
Deviation from linearity may caused by
– 分析物分解 – 分析物缔合 – 分析物与溶剂发生反应
杂散光影响
2.0
Stray light =
Is Io
* 100
0.0 % 0.2 % 1.0 %
5.0 % 1.0
Absorbanc e
0
2.5
5.0
7.5
10.0
Concentration, M * 103
Diagram was taken from : Douglas A. Skoog and James J. Leary, Principles of Instrumental Analysis, 4th ed., Saunders College Publishing, 1992, page 131.
能量
M h I0 M * It h
激发态 E1
能量差 DE
e
DE = E1 - E0 = h
激发
基态 E0
二、分子吸收光谱跃迁类型
有机分子包括: 成键轨道 、 ；反键轨道 *、* ；非键轨道 n； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-* Energy level
透射光 I
入射光I0
光程长b 透射率 T% =
I X 100%
I0
二、Lambert-Beer 定律 当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度A与其浓度和液层厚度成
正比，即
A=-lgT%=lgI0/I=Kbc
k 为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。
当浓度以 g/L 表示时，称 k 为吸光系数，以 a 表示，即
800
10000 (nm)
g -X-射线
紫外 可见
红外
微波 无线电
真空紫外
近红外
波长越短，能量越高
核磁共振
引起 UV/VIS 吸收的原因
某些单键 大多数双键 共轭双键 某些金属与非金属化合物 N, O, S, 卤素
2.1 紫外-可见吸收光谱 一、分子吸收光谱的形成
1. 过程：分子外层电子--------吸收外来辐射------产生电子能级跃迁----分子吸收谱。
Absorbance
pH 值的影响
1.0 0.9
0.8
0.7 0.6
0.5
0.4 0.3
0.2
0.1 0
325
酚红不同pH 值的吸收 10
9 8
6
6.5 6.8 7
98
6.8 6
400 475
550
625
700 (nm)
Diagram taken from: James D. Ingle Jr. and Stanley R. Crouch, Spectrochemical Analysis, prentice-Hall International Editions, page 374
* 反键轨道
* 反键轨道
n 非成键轨道
成键轨道
成键轨道
σ-σ*跃迁，能量很高。电子以单键存在，如饱和碳氢 化合物，一般在波长>220nm 时无强的紫外吸收；
n -σ*跃迁，能量相对较高。化合物中含有非键合的O， N，S，或X- 的电子。在紫外区有强吸收；
π-π*跃迁、 n -π*跃迁，能量较低。含有双键，螯合双键
A abc
当浓度以mol/L表示时，称 k 为摩尔吸光系数，以 表示，即
A bc
比 a 更常用。 越大，表示方法的灵敏度越高。 与波长有关，因此 ， 常以表示。
三、偏离 L-B 定律的因素 样品吸光度 A 与光程 b 总是成正比。但当 b 一定时，A 与 c 并不
总是成正比，即偏离 L-B 定律！这种偏离由样品性质和仪器决定。 1. 样品性质影响 a）待测物高浓度--吸收质点间隔变小—质点间相互作用—对特定辐射
的吸收能力发生变化--- 变化；
b）试液中各组份的相互作用，如缔合、离解、光化反应、异构化、配 体数目改变等，会引起待测组份吸收曲线的变化；
c）溶剂的影响：对待测物生色团吸收峰强度及位置产生影响； d）胶体、乳状液或悬浮液对光的散射损失。
浓度影响
适用于稀溶液 高浓度区偏离线形范围 (> 0.01 M)
2.3 分析条件选择 一、仪器测量条件
当分析高浓度的样品时，误差更大。
由L-B定律： A lg T bc
微分后得：
d lg T 0.434 dT c 分别换为DT 和 Dc，得
Dc 0.434 DT c T lg T
当 相 对 误 差 D c/c 最 小 时 ， 求 得 T=0.368 或 A=0.434 。 即 当
UV-Vis方法是分子光谱方法，它利用分子对外来辐射的吸收特性。 UV-Vis涉及分子外层电子的能级跃迁；光谱区在160~780nm. UV-Vis主要用于分子的定量分析，但紫外光谱(UV)为四大波谱之一，是鉴定
许多化合物，尤其是有机化合物的重要定性工具之一。
电磁波谱
波长
200 400
A=0.434 时，吸光度读数误差最小！
通常可通过调节溶液浓度或改变光程b来控制A的读数在0.15~1.00
范围内。
二、反应条件选择
1. 显色剂的选择原则：
使配合物吸收系数 最大、选择性好、组成恒定、配合