第04章 紫外可见分光光度法湖南大学化学化工学院分析化学仪器部分
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分析化学课件紫外可见光分光光度法
1。 特点
灵敏度高：测定下限可达10－5～10－6mol/L, 10-4%～10-5%
准确度能够满足微量组分的测定要求： 相对误差2～5％
操作简便快速 应用广泛
12
2。溶液中溶质分子对光的吸收
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm 颜色 400-450 紫
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
棱镜
800
λ1
600
500
λ2
聚焦透镜 出射狭缝 400
49
光栅： 在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等
宽度等间距条痕(600、1200平面透 射光栅
透 镜
光屏
利用光通过光栅时
发生衍射和干涉现
M1
象而分光.
光栅衍射示意图
M2
出 射 狭 缝
50
光栅
51
3.吸收池:用于盛待测及参比溶液。
匹配引起的误差
46
三。分光光度计的主要部件
1. 光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有 足够的光强度,稳定。
可见光区：钨灯，碘钨灯(320 ～ 2500 nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180 ～ 375 nm)
2. 单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色 光的装置。
棱镜:玻璃350 ～ 3200 nm, 石英185 ～ 4000 nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)
6
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越 长(频率越低)，光量子的能量越低。
单色光：具有相同能量(相同波长)的光。 混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在
灵敏度高：测定下限可达10－5～10－6mol/L, 10-4%～10-5%
准确度能够满足微量组分的测定要求： 相对误差2～5％
操作简便快速 应用广泛
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2。溶液中溶质分子对光的吸收
不同颜色的可见光波长及其互补光
/nm 颜色 400-450 紫
450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
棱镜
800
λ1
600
500
λ2
聚焦透镜 出射狭缝 400
49
光栅： 在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等
宽度等间距条痕(600、1200平面透 射光栅
透 镜
光屏
利用光通过光栅时
发生衍射和干涉现
M1
象而分光.
光栅衍射示意图
M2
出 射 狭 缝
50
光栅
51
3.吸收池:用于盛待测及参比溶液。
匹配引起的误差
46
三。分光光度计的主要部件
1. 光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有 足够的光强度,稳定。
可见光区：钨灯，碘钨灯(320 ～ 2500 nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180 ～ 375 nm)
2. 单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色 光的装置。
棱镜:玻璃350 ～ 3200 nm, 石英185 ～ 4000 nm 光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)
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结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越 长(频率越低)，光量子的能量越低。
单色光：具有相同能量(相同波长)的光。 混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在
仪器分析ppt04 紫外可见分光光度法
一定相同；
（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数 成正比，定量分析的依据。
三、分子吸收光谱与电子跃迁
1．紫外—可见吸收光谱 有机化合物的紫外—可见吸收光谱，是其分子中外 层价电子跃迁的结果：σ电子、π电子、n电子。 分子轨道理论：一个成 键轨道必定有一个相应 的反键轨道。通常外层 电子均处于分子轨道的 基态，即成键轨道或非 键轨道上。 当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态 向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能 量ΔΕ大小顺序为：n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
转动能量Er 即
Ｅ＝Ｅe+Ｅv+Ｅr
ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
能级跃迁
电子能级间跃迁的
同时，总伴随有振动
和转动能级间的跃迁。
即电子光谱中总包含
有振动能级和转动能 级间跃迁产生的若干 谱线而呈现宽谱带。
讨论：
（1） 转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～ 0.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外 光谱或分子转动光谱； （2）振动能级的能量差ΔΕv约为：0.05～１eV， 跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子 振动光谱；
⑶ π→π＊跃迁
所需能量较小，吸收波长处于远紫外 区的近紫外端或近紫外区，摩尔吸光系数 εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，属于 强吸收。不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类均 可发生该类跃迁。如乙烯π→π*跃迁的 λmax为162nm，εmax为1×104L·mol-1·cm －1。
⑷ n→π＊跃迁 需能量最低，吸收波长λ>200nm。 这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁， 摩尔吸光系数一般为10～100L·mol－ 1 ·cm－1，吸收谱带强度较弱。分子中 孤对电子和π键同时存在时发生n→π＊ 跃迁。丙酮n→π＊跃迁的λmax为275nm εmax为22 L·mol－1能量差ΔΕe较大1～20eV。电
分析化学第四章紫外-可见分光光度法(医药类专业)
第四章紫外-可见分光光度法第一节紫外-可见吸收光谱的基本概念一、紫外-可见吸收光谱的产生二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型三、相关的基本概念四、吸收带类型和影响因素特点1、灵敏（10-7~10-9mol/L)2、准确（ΔE=2~5%）3、操作简单、快速4、应用广（无机、有机均可测）二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型9价电子：σ电子→饱和的σ键π电子→不饱和的π键n电子→未成键电子9轨道：电子围绕原子或分子运动的几率轨道不同，电子所具有能量不同9基态与激发态：电子吸收能量，由基态→激发态c 9成键轨道与反键轨道：σ<π<n <π*<σ*图示b¾电子跃迁类型：1.σ→σ*跃迁：¾饱和烃（甲烷，乙烷）¾E很高，λ<150nm（远紫外区）2. n →σ*跃迁：¾含杂原子饱和基团（—OH，—NH2）¾E较大，λ150~250nm（真空紫外区）3. π→π*跃迁：¾不饱和基团（—C＝C—，—C ＝O ）¾E较小，λ~ 200nm¾体系共轭，E更小，λ更大4. n→π*跃迁：¾含杂原子不饱和基团（—C ≡N ，C＝O ）¾E最小，λ200~400nm（近紫外区）9按能量大小：σ→σ* >n →σ* >π→π* >n→π*图示续前¾注：9紫外可见光谱主要电子跃迁类型：n—π*跃迁π—π*跃迁9饱和化合物无紫外吸收9电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系•根据分子结构→推测可能产生的电子跃迁类型；•根据吸收谱带波长和电子跃迁类型→推测分子中可能存在的基团（分子结构鉴定）三、相关的基本概念1．吸收光谱（吸收曲线）：不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同以λ~A作图next2．吸收光谱特征：定性依据吸收峰→λmax吸收谷→λmin肩峰（shoulder peak）→λsh末端吸收（end absorption）→饱和σ-σ跃迁产生图示back续前3．生色团（发色团）：能吸收紫外-可见光的基团¾有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团具n 电子和π电子的基团产生n →π*跃迁和π→π*跃迁跃迁E 较低9例：C ＝C ；C ＝O ；C ＝N ；—N ＝N—4．助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移的基团¾有机物：连有杂原子的饱和基团9例：—OH ，—OR ，—NH—，—NR 2—，—X注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强续前5．红移和蓝移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移（紫移，短移）6．增色效应和减色效应增色效应：吸收强度增强的效应减色效应：吸收强度减小的效应7．强带和弱带：>104→强带εmaxε<102→弱带max四、吸收带类型和影响因素1．R带：由含杂原子的不饱和基团的n →π*跃迁产生9C＝O；C＝N；—N＝N—•E小，λmax250~400nm，εmax<100•溶剂极性↑，λmax↓→蓝移（短移）2．K带：由共轭双键的π→π*跃迁产生9(—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO—•λmax>200nm，εmax>104•共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑•溶剂极性↑，λmax↑→红移续前3．B带：由π→π*跃迁产生9芳香族化合物的主要特征吸收带•λmax=254nm，宽带，具有精细结构；•εmax=200•极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4．E带：由苯环环形共轭系统的π→π*跃迁产生9芳香族化合物的特征吸收带•E1180nm εmax>104（常观察不到）•E2200nm εmax=7000 强吸收•苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与K带合并一起红移（长移）图示¾影响吸收带位置的因素：1．溶剂效应：¾对λmax影响：nextn-π*跃迁：溶剂极性↑，λ↓蓝移maxπ-π*跃迁：溶剂极性↑，λ↑红移max¾对吸收光谱精细结构影响next溶剂极性↑，苯环精细结构消失9溶剂的选择——极性；纯度高；截止波长< λmax 2．pH值的影响：影响物质存在型体，影响吸收波长back图示back。
【精品】紫外—可见分光光度法完整版
2021/5/5
第三节 紫外-可见分光光度计
二、紫外-可见分光光度计的类型
紫外-可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三 种类型，即单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波 长分光光度计。
1，单光束分光光度计 经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和
样品溶液，以进行吸光度的测定。这种简易型分光光度计 结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。
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第二节 化合物紫外—可见光谱的产生
（二）、常用术语
1. 生色团
从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收 光子而产生电子跃迁的原子基团。但是，人们通常将 能吸收紫外、可见光的原子团或结构系统定义为生色 团。
下面为某些常见生色团的吸收光谱。
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第二节 化合物紫外—可见光谱的产生
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三、溶剂对紫外、可见吸收光谱的影响
溶剂的极性的改变会引起吸收带形状的变化和最大吸 收波长的变化。当溶剂的极性由非极性改变到极性时， 精细结构消失，吸收带变向平滑。
溶剂对异亚丙基丙酮紫外吸收光谱的影响。
正己烷 CHCl3 CH3OH H2O
* max/nm
230
238
237
243
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。
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第三节 紫外-可见分光光度计
（二）单色器 主要功能：产生光谱纯度高的波长且波长在紫
外可见区域内任意可调。 主要类型：能起分光作用的色散元件主要是棱
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光分析法基本概念湖南大学化学化工学院分析化学仪器部分
的距离对波长的变化率；
倒线色散率：用dλ/dl 表示，
精选ppt
（2）分辨率
相邻两条谱线分开程度的度量：
R b dn d
：两条相邻谱线的平均波长；△λ：两条谱线的波长差； b：棱镜的底边长度；n：棱镜介质材料的折射率。
分辨率与波长有关，长波的分辨率要比短波的分辨率小， 棱镜分离后的光谱属于非均排光谱。
精选ppt
精选ppt
精选ppt
1-6 光分析法的应用
1．定性分析
2．定量分析
3．生命科学研究 （1）生命物质结构、浓度的测定 （2）生物分子相互作用研究 （3）光分析法在人类基因组计划中的作用
精选ppt
410-4-410-7
410-7-410-10 电子自旋、核自 旋
1-1-2 波粒二象性
Ehh ,cphch
1-1-3 辐射能参数
周期 频率 波长 波数 电子伏特
T
精选ppt
s Hz
cm-1 eV
1-1-4 辐射能的特征
吸收 发射 散射： 丁铎尔散射
分子散射： 瑞利散射 拉曼散射
折射和反射 干涉 衍射 偏振
定于光栅常数 d 和光谱级数n ，常数，不随波长改变，均排 光谱（优于棱镜之处）。
角色散率只与色散元件的性能有关；线色散率还与仪器 的焦距有关。
精选ppt
光栅的线色散率
d d l d d fdn cfo snd f
f 为会聚透镜的焦距。 光栅的分辨能力根据
Rakleigh准则来确定。
等强度的两条谱线（I，II）中，一条（II）的衍射最大 强度落在另一条的第一最小强度上时，两衍射图样中间的 光强约为中央最大的80%，在这种情况下，两谱线中央最 大距离即是光学仪器能分辨的最小距离（可分离的最小波 长间隔）；
紫外可见分光光度法(共73张PPT)
）。
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分光光度计的类型
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3.紫外-可见吸收光谱及其特征
吸收光谱
用不同波长的紫外-可见光（200~ 760 nm）依次照一定浓度的被测样品溶液时，就 会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为 横座标（单位nm），吸收度 （absorbance）A为纵座标作图，即得到紫 外-可见吸收光谱（ultraviolet-visible spectra，简称UV）。
对光波来说，产生感光作用与生理作用的是 电场强度 E 。
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光的波长越短（频率越高），其能量越 大。
紫外光区 可见光区
远紫外区 10-200 nm （真空紫外区）
近紫外区 200 - 400 nm （UV光谱的研究区域）
400 - 760 nm
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2022/11/21
能量最小，λ 200~400nm（近紫外区）
ε = 10~ 100，弱吸收
跃迁能量大小： σ→σ* > n→σ* > π→π* > n→π*
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∆E
n → σ*
σ→ σ*
π → π* n → π*
200
300
σ*反键轨道 π*反键轨道
n 非键轨道 π 成键轨道 σ 成键轨道
λ（nm）
第二节 紫外-可见分光度计
紫外-可见分 光光度计
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一、分光光度计的主要部件
Major Components of spectrometer
紫外-可见分光光度计的基本组成模块（ general process）
2022/11/21
1.光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连 续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、 较长的使用寿命。
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分光光度计的类型
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3.紫外-可见吸收光谱及其特征
吸收光谱
用不同波长的紫外-可见光（200~ 760 nm）依次照一定浓度的被测样品溶液时，就 会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为 横座标（单位nm），吸收度 （absorbance）A为纵座标作图，即得到紫 外-可见吸收光谱（ultraviolet-visible spectra，简称UV）。
对光波来说，产生感光作用与生理作用的是 电场强度 E 。
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光的波长越短（频率越高），其能量越 大。
紫外光区 可见光区
远紫外区 10-200 nm （真空紫外区）
近紫外区 200 - 400 nm （UV光谱的研究区域）
400 - 760 nm
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能量最小，λ 200~400nm（近紫外区）
ε = 10~ 100，弱吸收
跃迁能量大小： σ→σ* > n→σ* > π→π* > n→π*
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∆E
n → σ*
σ→ σ*
π → π* n → π*
200
300
σ*反键轨道 π*反键轨道
n 非键轨道 π 成键轨道 σ 成键轨道
λ（nm）
第二节 紫外-可见分光度计
紫外-可见分 光光度计
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一、分光光度计的主要部件
Major Components of spectrometer
紫外-可见分光光度计的基本组成模块（ general process）
2022/11/21
1.光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连 续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、 较长的使用寿命。
分析化学-紫外-可见分光光度法
种类： ①溶剂参比 ②试剂参比 ③试样参比
试液 无色 无色 有色 有色
显色剂 无色 有色 无色 有色
参比溶液 溶剂参比（蒸馏水） 试剂参比 试样参比 控制适当条件，使显色剂不与 被测物质显色
§5 紫外-可见分光光度法的应用
一、定性分析 Qualitative analysis
根据吸收光谱的光谱特征进行定性分析
2. Double-Wave Spectrophotometers
光源
单色器1 λ1 吸收池 λ2
检测器
单色器2
功能：测量样品的ΔA = Aλ2 - A λ1 优点：消除背景吸收和干扰吸收。
显示器
酶标仪:
用于酶免疫测定
生化分析仪: 用于临床检验
尿液分析仪: 用于临床检验
血红蛋白测定仪: 用于临床检验
结构：在光电管的基础上，增加9 ~16 个 倍增光敏阴极。
特点：信号被放大， 放大倍数与外加电压有关。
5.信号显示装置 / 读数装置 Indicators / Readout Devices
数字显示式： 吸光度、透光率、浓度
二、Types of Spectrophotometer 分光光度计的类型
1） d - d 跃迁： 过渡金属离子吸收紫外-可见光后，d 轨道上的
电子产生能级跃迁。 摩尔吸光系数较小。
2）电荷跃迁： 金属配合物吸收紫外-可见光后，电子从配位体
轨道跃迁到中心离子轨道。 摩尔吸光系数较大。
四、光的吸收定律 Absorption law of light
（一） Lambert - Beer 定律
➢ 不同物质的吸收曲线形状不同，说明物质对光 的吸收具有选择性。
➢ 吸收曲线的特征（吸收峰的个数、吸收峰波长） 取决于吸光物质的结构。
试液 无色 无色 有色 有色
显色剂 无色 有色 无色 有色
参比溶液 溶剂参比（蒸馏水） 试剂参比 试样参比 控制适当条件，使显色剂不与 被测物质显色
§5 紫外-可见分光光度法的应用
一、定性分析 Qualitative analysis
根据吸收光谱的光谱特征进行定性分析
2. Double-Wave Spectrophotometers
光源
单色器1 λ1 吸收池 λ2
检测器
单色器2
功能：测量样品的ΔA = Aλ2 - A λ1 优点：消除背景吸收和干扰吸收。
显示器
酶标仪:
用于酶免疫测定
生化分析仪: 用于临床检验
尿液分析仪: 用于临床检验
血红蛋白测定仪: 用于临床检验
结构：在光电管的基础上，增加9 ~16 个 倍增光敏阴极。
特点：信号被放大， 放大倍数与外加电压有关。
5.信号显示装置 / 读数装置 Indicators / Readout Devices
数字显示式： 吸光度、透光率、浓度
二、Types of Spectrophotometer 分光光度计的类型
1） d - d 跃迁： 过渡金属离子吸收紫外-可见光后，d 轨道上的
电子产生能级跃迁。 摩尔吸光系数较小。
2）电荷跃迁： 金属配合物吸收紫外-可见光后，电子从配位体
轨道跃迁到中心离子轨道。 摩尔吸光系数较大。
四、光的吸收定律 Absorption law of light
（一） Lambert - Beer 定律
➢ 不同物质的吸收曲线形状不同，说明物质对光 的吸收具有选择性。
➢ 吸收曲线的特征（吸收峰的个数、吸收峰波长） 取决于吸光物质的结构。
紫外可见分光光度法 认识紫外可见分光 分析化学课件
和荧光光谱
红外光谱、拉曼散射光谱
微波谱、电子自旋共振波谱 核磁共振光谱
光谱分析基本概念
电磁辐射与物质间的相互作用
吸收
散射（瑞利散射）
折射和反射
发射 拉曼散射 干涉和衍射
光谱分析特点
A 操作简便，分析速度快。 B 不需纯标准样品即可进行定性分析。 C 择性好，可同时测定多种元素或化合物。 D 灵敏度高，可进行痕量分析。 E 局限性。
将电磁辐射按波长的长短顺序排列起来称为电磁波谱 。
紫外光谱区 可见光谱区 紫外可见光谱区 红外光谱区
200～400nm 400～760nm 200～760nm 0.76 ～ 1000μm
光谱分析基本概念
光谱分析基本概念
电磁波谱区域 γ射线 X射线
远紫外区 近紫外区 可见光区 近红外区 中红外区 远红外区
光谱分析仪器起源
光谱起源于 17世纪，1666年 物理学家牛顿第 一次进行了光的 色散实验。
1814年德国光学仪器专家夫琅和费 研究太阳光谱中的黑斑的相对位置时。把 那些主要黑线绘出光谱图。
1859年基尔霍夫和本生研究制造世 界上第一台光谱仪器，从而奠定了一种 新的化学分析方法—光谱分析法的基础， 他们被公认为光谱分析法的创始人。
微波区 射频区（无线电波）
波长范围 5~140pm 10–3~10 nm 10~200 nm 200~400 nm 400~760 nm 0.76~2.5 μm 2.5～25 μm 25～1000 μm
0.1～ 1～
跃迁类型 核能级
内层电子能级 价电子或成键电子 价电子或成键电子价电子
或成键电子 分子振动能级 分子振动能级 分子转动能级 电子自旋及核自旋 电子自旋及核自旋
光子能量/eV 2.5×106~8.3×103 1.2×106~1.2×102
红外光谱、拉曼散射光谱
微波谱、电子自旋共振波谱 核磁共振光谱
光谱分析基本概念
电磁辐射与物质间的相互作用
吸收
散射（瑞利散射）
折射和反射
发射 拉曼散射 干涉和衍射
光谱分析特点
A 操作简便，分析速度快。 B 不需纯标准样品即可进行定性分析。 C 择性好，可同时测定多种元素或化合物。 D 灵敏度高，可进行痕量分析。 E 局限性。
将电磁辐射按波长的长短顺序排列起来称为电磁波谱 。
紫外光谱区 可见光谱区 紫外可见光谱区 红外光谱区
200～400nm 400～760nm 200～760nm 0.76 ～ 1000μm
光谱分析基本概念
光谱分析基本概念
电磁波谱区域 γ射线 X射线
远紫外区 近紫外区 可见光区 近红外区 中红外区 远红外区
光谱分析仪器起源
光谱起源于 17世纪，1666年 物理学家牛顿第 一次进行了光的 色散实验。
1814年德国光学仪器专家夫琅和费 研究太阳光谱中的黑斑的相对位置时。把 那些主要黑线绘出光谱图。
1859年基尔霍夫和本生研究制造世 界上第一台光谱仪器，从而奠定了一种 新的化学分析方法—光谱分析法的基础， 他们被公认为光谱分析法的创始人。
微波区 射频区（无线电波）
波长范围 5~140pm 10–3~10 nm 10~200 nm 200~400 nm 400~760 nm 0.76~2.5 μm 2.5～25 μm 25～1000 μm
0.1～ 1～
跃迁类型 核能级
内层电子能级 价电子或成键电子 价电子或成键电子价电子
或成键电子 分子振动能级 分子振动能级 分子转动能级 电子自旋及核自旋 电子自旋及核自旋
光子能量/eV 2.5×106~8.3×103 1.2×106~1.2×102
紫外可见分光光度法(仪器分析课件)
蓝移：使化合物的吸收峰向短波长方向移动的现 象称为蓝移（或紫移）。改变溶剂的极性会引起蓝移 现象。
影响紫外可见吸收光谱的因素
➢ 共轭效应 ➢ 容剂效应 ➢ 溶液pH
共轭效应 两个或两个以上不饱和键共轭时，由于共轭后π电
子的运动范围增大，引起π*轨道的能量降低，π—π* 跃迁的能级差ΔE减小，吸收光谱产生红移，同时摩尔吸 光系数增大。
溶液pH
不同pH的溶液中，分子或离子的解离形式可 能发生变化，其吸收光谱的形状、λmax和吸收 强度可能不一样，测定这些化合物的紫外可见光 谱时，须注意溶液的pH。
常见有机化合物的紫外可见吸收光谱
饱和烃及其取代衍生物
➢ 只能生σ→σ*跃迁，λ～150nm。 ➢ 可作为测定紫外－可见光谱时的溶剂 。 ➢ 引入杂原子，可产生n→σ*跃迁，吸收波长变大。 ➢ 如：CH3I、CH3Br、CH3Cl 、CH4的λmax分别为259nm、
= c ； 波数 = 1/ = /c
粒子性
光是由光子流组成，光子的能量：
E h
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J·s －频率 E－光量子具有的能量
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 1eV=1.602×10－19 J
波粒二象性
E h hc
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越 低)，光量子的能量越低。（P7例1）
数据处理：
以波长(λ)为横坐标，吸光度为纵坐标作图， 得到 A～λ关系曲线，即光谱吸收曲线，通常称 为吸收光谱。
特端吸收
A
吸收峰
峰谷
1
4
2
3
250 300
350
400
λ/nm
λmax
影响紫外可见吸收光谱的因素
➢ 共轭效应 ➢ 容剂效应 ➢ 溶液pH
共轭效应 两个或两个以上不饱和键共轭时，由于共轭后π电
子的运动范围增大，引起π*轨道的能量降低，π—π* 跃迁的能级差ΔE减小，吸收光谱产生红移，同时摩尔吸 光系数增大。
溶液pH
不同pH的溶液中，分子或离子的解离形式可 能发生变化，其吸收光谱的形状、λmax和吸收 强度可能不一样，测定这些化合物的紫外可见光 谱时，须注意溶液的pH。
常见有机化合物的紫外可见吸收光谱
饱和烃及其取代衍生物
➢ 只能生σ→σ*跃迁，λ～150nm。 ➢ 可作为测定紫外－可见光谱时的溶剂 。 ➢ 引入杂原子，可产生n→σ*跃迁，吸收波长变大。 ➢ 如：CH3I、CH3Br、CH3Cl 、CH4的λmax分别为259nm、
= c ； 波数 = 1/ = /c
粒子性
光是由光子流组成，光子的能量：
E h
h－普朗克(Planck)常数 6.626×10-34J·s －频率 E－光量子具有的能量
单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 1eV=1.602×10－19 J
波粒二象性
E h hc
结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越 低)，光量子的能量越低。（P7例1）
数据处理：
以波长(λ)为横坐标，吸光度为纵坐标作图， 得到 A～λ关系曲线，即光谱吸收曲线，通常称 为吸收光谱。
特端吸收
A
吸收峰
峰谷
1
4
2
3
250 300
350
400
λ/nm
λmax
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分析化学（仪器分析部分）
第四章 紫外-可见分光光度法
UV-Visible Spectrometry
参考文献：周名成 俞汝勤 著，紫外与可见光分光光度法， 化学工业出版社，北京，1986
目录
4-1 基本原理 4-1-1 紫外可见吸收光谱的产生 4-1-2 有机物吸收光谱与电子跃迁 4-1-3 金属配合物的紫外—可见 吸收光谱
4-2-3 作为HPLC检测器 4-5 定量分析
（参见HPLC有关章节）
4-5-1 普通分光光度法
4-3 显色与测量条件的选择 4-3-1 显色反应的选择
4-5-2 示差分光光度法 4-5-3 双波长分光光度法 4-5-4 导数分光光度法
4-1 基本原理
4-1-1 紫外可见吸收光谱的产生 1. 概述
子)均呈现n→σ* 跃迁。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
max（nm） 167 184 173 258 215
（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处 对应的波长称为最大吸收波长λmax
（2）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。
（3）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。也是定量分析中选择入射光波长的重要依据。
有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２、— NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的 光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，增 强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度 增加)，这样的基团称为助色团。
红移与蓝移
有机化合物的吸收谱带 常常因引入取代基或改变溶
（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分 析的依据。
4-1-2 有机物吸收光谱与电子跃迁
1．紫外—可见吸收光谱
有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：
σ电子、π电子、n电子。
s*
HC O
s
Hp
n
p*
K
R
E
E,B
n
p
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反
吸收波长λ<200 nm；
例：甲烷的λmax为125nm , 乙烷λmax为135nm。
为溶剂使用；
p*
E K
R
E,B
n
p
s
3. n→σ＊跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150～250nm，大部分在远紫外区，近紫外区 仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原
剂使最大吸收波长λmax和吸
收强度发生变化:
λmax向长波方向移动称
为红移，向短波方向移动称 为蓝移 (或紫移)。吸收强度
即摩尔吸光系数ε增大或减
小的现象分别称为增色效应 或减色效应，如图所示。
2. σ→σ＊跃迁
所需能量最大；σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发
生跃迁；
饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；
（1）转动能级间的能量差ΔEr：0.005～0.050eV，跃迁产生吸 收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；
（2）振动能级的能量差ΔEv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸 收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；
（3）电子能级的能量差ΔEe较大1～20eV。电子跃迁产生的吸 收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电子光谱
（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差 异在λmax处吸光度A 的差异最大所以测定最灵敏。此特性可作为 物质定量分析的依据。
3. 紫外—可见分子吸收光谱与电子跃迁
物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动 （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动 （3）分子本身绕其重心的转动
紫外吸收光谱：分子价电子能级跃迁。
波长范围：100-800 nm.
(1) 远紫外光区: 100-200nm
(2) 近紫外光区: 200-400nm
(3)可见光区:400-800nm
可用于结构鉴定和定量分析。 1
4
电子跃迁的同时，伴随着振 e 2
动转动能级的跃迁;带状光谱。
3
250 300 350
λ 400nm
4-3-2 显色反应条件的选择 4-3-3 共存离子干扰的消除 4-3-4 测定条件的选择 4-3-5 提高光度测定灵敏度和
选择性的途径
4-1-4 光的吸收定律
4-2 紫外-可见分光光度计 4-2-1 基本组成 4-2-2 分光光度计的类型
4-4 定性分析 4-4-1 定性方法 4-4-2 有机化合物结构解析
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er
即 E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
能级跃迁
紫外-可见光谱属于电子 跃迁光谱。
电子能级间跃迁的同时 总伴随有振动和转动能级间 的跃迁。即电子光谱中总包 含有振动能级和转动能级间 跃迁产生的若干谱线而呈现 宽谱带。
2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h M*
基态
激发态
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
量子化 ；选择性吸收;
分子结构的复杂性使其对不同波 长光的吸收程度不同；
M +热 M + 荧光或磷光
用不同波长的单色光照射，测吸光
度— 吸收曲线与最大吸收波长 max； 光的互补：蓝➢ 黄
（4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差 所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据。
（5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供 分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数 εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能相同，但εmax不 一定相同；
键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为：
n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
生色团与助色团
生色团： 最有用的紫外—可见光谱是由π→π＊和n→π＊跃迁产生的
。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含 有π键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁 键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基—N＝N—、 乙炔基、腈基—C㆔N等。 助色团：
第四章 紫外-可见分光光度法
UV-Visible Spectrometry
参考文献：周名成 俞汝勤 著，紫外与可见光分光光度法， 化学工业出版社，北京，1986
目录
4-1 基本原理 4-1-1 紫外可见吸收光谱的产生 4-1-2 有机物吸收光谱与电子跃迁 4-1-3 金属配合物的紫外—可见 吸收光谱
4-2-3 作为HPLC检测器 4-5 定量分析
（参见HPLC有关章节）
4-5-1 普通分光光度法
4-3 显色与测量条件的选择 4-3-1 显色反应的选择
4-5-2 示差分光光度法 4-5-3 双波长分光光度法 4-5-4 导数分光光度法
4-1 基本原理
4-1-1 紫外可见吸收光谱的产生 1. 概述
子)均呈现n→σ* 跃迁。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
max（nm） 167 184 173 258 215
（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处 对应的波长称为最大吸收波长λmax
（2）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。
（3）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。也是定量分析中选择入射光波长的重要依据。
有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２、— NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的 光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，增 强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度 增加)，这样的基团称为助色团。
红移与蓝移
有机化合物的吸收谱带 常常因引入取代基或改变溶
（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分 析的依据。
4-1-2 有机物吸收光谱与电子跃迁
1．紫外—可见吸收光谱
有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：
σ电子、π电子、n电子。
s*
HC O
s
Hp
n
p*
K
R
E
E,B
n
p
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反
吸收波长λ<200 nm；
例：甲烷的λmax为125nm , 乙烷λmax为135nm。
为溶剂使用；
p*
E K
R
E,B
n
p
s
3. n→σ＊跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150～250nm，大部分在远紫外区，近紫外区 仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原
剂使最大吸收波长λmax和吸
收强度发生变化:
λmax向长波方向移动称
为红移，向短波方向移动称 为蓝移 (或紫移)。吸收强度
即摩尔吸光系数ε增大或减
小的现象分别称为增色效应 或减色效应，如图所示。
2. σ→σ＊跃迁
所需能量最大；σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发
生跃迁；
饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；
（1）转动能级间的能量差ΔEr：0.005～0.050eV，跃迁产生吸 收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；
（2）振动能级的能量差ΔEv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸 收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；
（3）电子能级的能量差ΔEe较大1～20eV。电子跃迁产生的吸 收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电子光谱
（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差 异在λmax处吸光度A 的差异最大所以测定最灵敏。此特性可作为 物质定量分析的依据。
3. 紫外—可见分子吸收光谱与电子跃迁
物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动 （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动 （3）分子本身绕其重心的转动
紫外吸收光谱：分子价电子能级跃迁。
波长范围：100-800 nm.
(1) 远紫外光区: 100-200nm
(2) 近紫外光区: 200-400nm
(3)可见光区:400-800nm
可用于结构鉴定和定量分析。 1
4
电子跃迁的同时，伴随着振 e 2
动转动能级的跃迁;带状光谱。
3
250 300 350
λ 400nm
4-3-2 显色反应条件的选择 4-3-3 共存离子干扰的消除 4-3-4 测定条件的选择 4-3-5 提高光度测定灵敏度和
选择性的途径
4-1-4 光的吸收定律
4-2 紫外-可见分光光度计 4-2-1 基本组成 4-2-2 分光光度计的类型
4-4 定性分析 4-4-1 定性方法 4-4-2 有机化合物结构解析
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er
即 E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
能级跃迁
紫外-可见光谱属于电子 跃迁光谱。
电子能级间跃迁的同时 总伴随有振动和转动能级间 的跃迁。即电子光谱中总包 含有振动能级和转动能级间 跃迁产生的若干谱线而呈现 宽谱带。
2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h M*
基态
激发态
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
量子化 ；选择性吸收;
分子结构的复杂性使其对不同波 长光的吸收程度不同；
M +热 M + 荧光或磷光
用不同波长的单色光照射，测吸光
度— 吸收曲线与最大吸收波长 max； 光的互补：蓝➢ 黄
（4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差 所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据。
（5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供 分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数 εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能相同，但εmax不 一定相同；
键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为：
n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ→σ＊
生色团与助色团
生色团： 最有用的紫外—可见光谱是由π→π＊和n→π＊跃迁产生的
。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含 有π键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁 键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基—N＝N—、 乙炔基、腈基—C㆔N等。 助色团：