紫外-可见吸收光谱分析

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.
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 bdc
T
将上两式相比，并将 dT 和 dc 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
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
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 =
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)
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
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
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
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
7ห้องสมุดไป่ตู้0 (nm)
Diagram taken from: James D. Ingle Jr. and Stanley R. Crouch, Spectrochemical Analysis, prentice-Hall International Editions, page 374
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
* 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
紫外—可见吸收光谱
现代分析技术研究中心 赵娟
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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