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
（四）检测器
常用的检测器有光电池和光电倍增管等。
硅光电池对光的敏感范围为190-1100nm。但由于容易 出现疲劳效应而只能用于中低档的分光光度计中。
光电倍增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的灵 敏度比一般的光电池要高200倍，因此可使用较窄的单色 器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力。
四、干扰消除
1. 控制酸度： 配合物稳定性与pH有关，可以通过控制酸度提高反应选
择性，副反应减少，而主反应进行完全。如在0.5MH2SO4介质 中，双硫腙与Hg2+生成稳定有色配合物，而与Pb2+、Cu2+、 Ni2+、Cd2+等离子生成的有色物不稳定。 2. 选择掩蔽剂 3. 合适测量波长 4. 干扰物分离 5. 导数光谱及双波长技术
二、定量分析
1. 单组份定量方法 1）标准曲线法（略） 2）标准对比法：
该法是标准曲线法的简化，即只配制一个浓度为cs的标 准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数k，然后由 Ax=kcx求出cx
该法只有在测定浓度范围内遵守L-B定律，且cx与cs大 致相当时，才可得到准确结果。
Absorbance
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。
2，双光束分光光度计
经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光。
一束通过参比池，一束通过样品池。光度计能自动 比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数 变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。
* 反键轨道
* 反键轨道
n 非成键轨道
成键轨道
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
2020/10/25
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。
紫外吸收光谱分析原理
紫外吸收光谱分析原理
紫外吸收光谱分析是一种常用的分析方法，用于测定物质在紫外光波段的吸收特性。
其原理基于分子在紫外光波长的辐射下，会吸收特定波长的光能，而波长较短的紫外光可以提供充分的能量，使得分子的电子跃迁至能级更高的激发态。
在紫外吸收光谱分析中，常用的仪器是紫外可见分光光度计。
该仪器通过使用一束连续可见光谱范围的光源，并将光分成几种不同波长的组分。
这束光线经过样品后，会发生吸收作用，被吸收的光能量与样品中存在的物质量成正比。
未被吸收的光线则通过光谱仪，最终转化为一个电子信号。
在分析过程中，将样品和参比物(一般是纯溶剂)分别放入两个
光路，并测量它们的吸收谱线。
通过比较两者的吸收度差异，可以得到样品物质在不同波长下的吸收特性。
这种减法方法可以排除溶剂本身的吸收对结果的影响，提高测量的准确性。
紫外吸收光谱分析在许多领域中都有广泛的应用，特别是在药学、生物化学和环境监测等领域。
通过测定样品的吸收谱线，可以定量测定物质的浓度、检测它们的组分以及判断样品的纯度。
同时，该分析方法快速、灵敏度高，无损伤性，不需要特殊样品处理，是一种非常有效的分析手段。
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，
紫外可见吸收光谱分析课件PPT
紫外可见吸收光谱分析课件
目录
• 引言 • 基础知识 • 紫外可见吸收光谱分析原理 • 实验技术 • 应用实例 • 展望与未来发展
01
引言
课程目标
掌握紫外可见吸收光谱的基本原理和应用 学会使用紫外可见分光光度计进行实验操作 了解光谱分析在各个领域的应用和前景
课程大纲
第一章紫外可见Βιβλιοθήκη 收光谱的基本原理化学计量学
紫外可见吸收光谱在化学计量学中用于多元校正和模型构建，提高分析的准确 性和可靠性。
在生物学研究中的应用
生物分子相互作用
利用紫外可见吸收光谱可以研究生物分子之间的相互作用和结合 方式。
蛋白质结构分析
通过对蛋白质的紫外光谱进行分析，可以推断蛋白质的二级结构。
生物活性物质检测
紫外可见吸收光谱用于检测生物活性物质，如维生素、氨基酸等。
定量分析
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算 物质的浓度或含量。
吸收光谱的应用
01
有机化合物的鉴定
02
金属离子的测定
03
生物大分子的研究
通过比较已知化合物的吸收光谱， 可以鉴定未知有机化合物的结构。
通过测量金属离子在特定波长下 的吸光度，可以测定金属离子的 浓度。
通过分析生物大分子在紫外可见 区的吸收光谱，可以研究其结构 和功能。
第二章
紫外可见分光光度计的原理及使用方法
第三章
实验操作及数据分析
第四章
光谱分析的应用及前景
02
基础知识
光的性质
01
02
03
光的波动性
光是一种电磁波，具有波 动性质，包括振幅、频率 和波长等特征。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，可以 与物质发生相互作用。
目录
• 引言 • 基础知识 • 紫外可见吸收光谱分析原理 • 实验技术 • 应用实例 • 展望与未来发展
01
引言
课程目标
掌握紫外可见吸收光谱的基本原理和应用 学会使用紫外可见分光光度计进行实验操作 了解光谱分析在各个领域的应用和前景
课程大纲
第一章紫外可见Βιβλιοθήκη 收光谱的基本原理化学计量学
紫外可见吸收光谱在化学计量学中用于多元校正和模型构建，提高分析的准确 性和可靠性。
在生物学研究中的应用
生物分子相互作用
利用紫外可见吸收光谱可以研究生物分子之间的相互作用和结合 方式。
蛋白质结构分析
通过对蛋白质的紫外光谱进行分析，可以推断蛋白质的二级结构。
生物活性物质检测
紫外可见吸收光谱用于检测生物活性物质，如维生素、氨基酸等。
定量分析
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算 物质的浓度或含量。
吸收光谱的应用
01
有机化合物的鉴定
02
金属离子的测定
03
生物大分子的研究
通过比较已知化合物的吸收光谱， 可以鉴定未知有机化合物的结构。
通过测量金属离子在特定波长下 的吸光度，可以测定金属离子的 浓度。
通过分析生物大分子在紫外可见 区的吸收光谱，可以研究其结构 和功能。
第二章
紫外可见分光光度计的原理及使用方法
第三章
实验操作及数据分析
第四章
光谱分析的应用及前景
02
基础知识
光的性质
01
02
03
光的波动性
光是一种电磁波，具有波 动性质，包括振幅、频率 和波长等特征。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，可以 与物质发生相互作用。
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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光学元器件。
电磁幅射的波长分布
γ射线：5～140 pm X射线：10－3～10 nm 光学区：10～1000 μm 远紫外区：10～200 nm 近紫外区：200～380 nm 可 见 区：380～780 nm 近红外区：0.78～2.5μm 中红外区：2.5～50μm 远红外区：50～1000μm 微波：0.1 mm～1 m 无线电波：>1 m
一、朗伯—比耳定律
2.当C采用摩尔浓度时，吸收定律表达为:
A=ε bc
ε:摩尔吸光系数，L/mol· cm c: 摩尔浓度，mol/L
一、朗伯—比耳定律
㈢透光率（T） I0 It
It 定义为： T I0
则： A lg
1 T
应用：仪器的调整 T（%）：0 A： ∞
~ ~
100
（无吸收）
（全吸收）
紫外－可见吸收 光谱是基于分子内电 子跃迁，是分子光谱。
电磁辐射的基本性质
电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为
光速）传播的能量； c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ c ：光速=2.998×1010cm· s； λ：波长；ν：频率；σ：波数 ；E ：能量； h ：普朗克常数＝6.624×10-34J· s
有机化合物吸收可见光或紫外光，σ、π和n电子就跃 迁到高能态，可能产生的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π* 和n→π*。各种跃迁所需要的能量或吸收波长与有机化合
物的基团、结构有密切关系，根据此原理进行有机化合
物的定性和结构分析。 无机络合物吸收带主要是由电荷转移跃迁和配位场 跃迁而产生 的。电荷转移跃迁的摩尔吸收系数很大， 根据朗伯－比尔定律，可以建立这些络合物的定量分析
方法。
高
化学键断裂 电子跃迁
频 率 va 能 量a 振动跃迁 转动跃迁 原子核自转
低
电子自转
x射线
紫外
红外
微波
无线 电波
射 频 区
NMR
UV
IR
紫外
200nm 400nm
可见
800nm
振动红外
2.5μm 波 长 λa 15μm 1m
核磁共振
5m
光波谱区及能量跃迁相关图
二、应用：
1．定量分析： 有色物质→ 可见光区：340~800nm 对紫外线有吸收的无色物质→ 紫外光区： 200~340nm 灵敏度ppm，精密度RSD:0.5%
电磁辐射具有波动性和微粒性；
分子光谱（带状光谱）：基于分子中电子能级
、振-转能级跃迁；
紫外光谱法（UV）；
红外光谱法（IR）；
分子荧光光谱法（MFS）；
分子磷光光谱法（MPS）；
核磁共振与顺磁共振波谱（N）；
不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的
光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光 谱。而各种化合物，无机化合物或有机化合物 吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层 电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有 一定区别。
第三节 紫外-可见光分光光度计
一、分类
可见光分光光度计
单光束分光光度计
单波长分光光度计 双光束分光光度计 双波长分光光度计 紫外-可见光分光光度计
二、基本光路图
三、主要部件（以单光束分光光度计为例）
光源 单色器 样品室 检测器 显示
三、主要部件（以单光束分光光度计为例）
1. 光源 ：提供稳定的复合光 可见光区：钨灯、碘钨灯。 其辐射波长范围在320～2500 nm。 紫外区：氢灯、氘灯。 发射185～400 nm的连续光谱。
第一节 概述
一、仪器分析方法分类（回顾）：
电化学分析法 光学分析法 色谱分析法 其它分析方法
原子光谱法 分子光谱法 X射线光谱法 核磁波谱
紫外—可见光光谱法 荧光光谱法 红外吸收光谱法 拉曼光谱法
本章是仪器分析课程中光分析方法的第一章，光分析方
法中的一些基本理论、基本概念、基本专业术语，在本 章中首次出现并应用。紫外－可见吸收光谱法历史较久
基本要求：
了解紫外-可见吸光光度法的特点，光的基本性质，物质对光 的选择性吸收，吸收曲线。掌握朗伯-比耳定律，以及运用朗伯比耳定律定量分析的方法。掌握紫外-可见分光光度计的基本结构、 工作原理，了解其主要部件的基本性质和工作原理。掌握测量条 件的选择以及显色反应选择的方法。了解双光束分光光度法的原 理和应用。了解双波长分光光度法的原理和应用。
二、应用：
2．定性分析：提供某些分子的部分结构信息 例：苯的B带吸收（230~270nm间出现7个 精细结构的峰）
第二节
吸收定律与光谱图
一、朗伯—比耳定律
㈠吸光度(A)的定义 I0 It
当一束平行光通过均匀的溶液介质时，光的一部分 被吸收，一部分被器皿反射。设入射光强度为I0，透射 光强度为It。 则吸光度(A)表示物质对光的吸收程度，其定义为:
0
二、紫外-可见吸收光谱图
定义：固定试样浓度和吸收池厚度，以吸收度
（或透光率）对波长所作的曲线。 [例] 0.001mol· L-1高锰酸钾、重铬酸钾光谱图。
扫描
-胡罗卜素
咖啡因
几种有机化合物的 吸收光谱图。
阿斯匹林
丙酮
浓度与吸收曲线
紫外-可见吸收光谱图的应用
定量：一般总有一最大吸收峰，其对应波长称为 最大吸收波长（λmax）,往往以λmax作为定量分析时 的单色光波长，可最大限度地提高灵敏度。 简单定性，回答“是不是” 的问题。
I0 A lg It
一、朗伯-比耳定律
㈡朗伯-比耳定律(Lambert-Beer) 是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光 光度法定量分析的依据和基础。 ⒈当C采用重量单位时，吸收定律表达为:
A=abc
式中： a：吸光系数，L/g*cm b：光程，cm c：浓度，g/L 可知：A与c呈线形关系，为定量分析的理论依据
远，应用十分广泛，与其它各种仪器分析方法相比，紫
外－可见吸收光谱法所用的仪器简单、价廉，分析操作 也比较简单，而且分析速率较快。在有机化合物的定性 、定量分析方面，例如化合物的鉴定、结构分析和纯度 检查以及在药物、天然产物化学中应用较多。
光分析的基本过程：
（1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。 基本特点： （1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同
电磁幅射的波长分布
γ射线：5～140 pm X射线：10－3～10 nm 光学区：10～1000 μm 远紫外区：10～200 nm 近紫外区：200～380 nm 可 见 区：380～780 nm 近红外区：0.78～2.5μm 中红外区：2.5～50μm 远红外区：50～1000μm 微波：0.1 mm～1 m 无线电波：>1 m
一、朗伯—比耳定律
2.当C采用摩尔浓度时，吸收定律表达为:
A=ε bc
ε:摩尔吸光系数，L/mol· cm c: 摩尔浓度，mol/L
一、朗伯—比耳定律
㈢透光率（T） I0 It
It 定义为： T I0
则： A lg
1 T
应用：仪器的调整 T（%）：0 A： ∞
~ ~
100
（无吸收）
（全吸收）
紫外－可见吸收 光谱是基于分子内电 子跃迁，是分子光谱。
电磁辐射的基本性质
电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为
光速）传播的能量； c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ c ：光速=2.998×1010cm· s； λ：波长；ν：频率；σ：波数 ；E ：能量； h ：普朗克常数＝6.624×10-34J· s
有机化合物吸收可见光或紫外光，σ、π和n电子就跃 迁到高能态，可能产生的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π* 和n→π*。各种跃迁所需要的能量或吸收波长与有机化合
物的基团、结构有密切关系，根据此原理进行有机化合
物的定性和结构分析。 无机络合物吸收带主要是由电荷转移跃迁和配位场 跃迁而产生 的。电荷转移跃迁的摩尔吸收系数很大， 根据朗伯－比尔定律，可以建立这些络合物的定量分析
方法。
高
化学键断裂 电子跃迁
频 率 va 能 量a 振动跃迁 转动跃迁 原子核自转
低
电子自转
x射线
紫外
红外
微波
无线 电波
射 频 区
NMR
UV
IR
紫外
200nm 400nm
可见
800nm
振动红外
2.5μm 波 长 λa 15μm 1m
核磁共振
5m
光波谱区及能量跃迁相关图
二、应用：
1．定量分析： 有色物质→ 可见光区：340~800nm 对紫外线有吸收的无色物质→ 紫外光区： 200~340nm 灵敏度ppm，精密度RSD:0.5%
电磁辐射具有波动性和微粒性；
分子光谱（带状光谱）：基于分子中电子能级
、振-转能级跃迁；
紫外光谱法（UV）；
红外光谱法（IR）；
分子荧光光谱法（MFS）；
分子磷光光谱法（MPS）；
核磁共振与顺磁共振波谱（N）；
不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的
光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光 谱。而各种化合物，无机化合物或有机化合物 吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层 电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有 一定区别。
第三节 紫外-可见光分光光度计
一、分类
可见光分光光度计
单光束分光光度计
单波长分光光度计 双光束分光光度计 双波长分光光度计 紫外-可见光分光光度计
二、基本光路图
三、主要部件（以单光束分光光度计为例）
光源 单色器 样品室 检测器 显示
三、主要部件（以单光束分光光度计为例）
1. 光源 ：提供稳定的复合光 可见光区：钨灯、碘钨灯。 其辐射波长范围在320～2500 nm。 紫外区：氢灯、氘灯。 发射185～400 nm的连续光谱。
第一节 概述
一、仪器分析方法分类（回顾）：
电化学分析法 光学分析法 色谱分析法 其它分析方法
原子光谱法 分子光谱法 X射线光谱法 核磁波谱
紫外—可见光光谱法 荧光光谱法 红外吸收光谱法 拉曼光谱法
本章是仪器分析课程中光分析方法的第一章，光分析方
法中的一些基本理论、基本概念、基本专业术语，在本 章中首次出现并应用。紫外－可见吸收光谱法历史较久
基本要求：
了解紫外-可见吸光光度法的特点，光的基本性质，物质对光 的选择性吸收，吸收曲线。掌握朗伯-比耳定律，以及运用朗伯比耳定律定量分析的方法。掌握紫外-可见分光光度计的基本结构、 工作原理，了解其主要部件的基本性质和工作原理。掌握测量条 件的选择以及显色反应选择的方法。了解双光束分光光度法的原 理和应用。了解双波长分光光度法的原理和应用。
二、应用：
2．定性分析：提供某些分子的部分结构信息 例：苯的B带吸收（230~270nm间出现7个 精细结构的峰）
第二节
吸收定律与光谱图
一、朗伯—比耳定律
㈠吸光度(A)的定义 I0 It
当一束平行光通过均匀的溶液介质时，光的一部分 被吸收，一部分被器皿反射。设入射光强度为I0，透射 光强度为It。 则吸光度(A)表示物质对光的吸收程度，其定义为:
0
二、紫外-可见吸收光谱图
定义：固定试样浓度和吸收池厚度，以吸收度
（或透光率）对波长所作的曲线。 [例] 0.001mol· L-1高锰酸钾、重铬酸钾光谱图。
扫描
-胡罗卜素
咖啡因
几种有机化合物的 吸收光谱图。
阿斯匹林
丙酮
浓度与吸收曲线
紫外-可见吸收光谱图的应用
定量：一般总有一最大吸收峰，其对应波长称为 最大吸收波长（λmax）,往往以λmax作为定量分析时 的单色光波长，可最大限度地提高灵敏度。 简单定性，回答“是不是” 的问题。
I0 A lg It
一、朗伯-比耳定律
㈡朗伯-比耳定律(Lambert-Beer) 是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光 光度法定量分析的依据和基础。 ⒈当C采用重量单位时，吸收定律表达为:
A=abc
式中： a：吸光系数，L/g*cm b：光程，cm c：浓度，g/L 可知：A与c呈线形关系，为定量分析的理论依据
远，应用十分广泛，与其它各种仪器分析方法相比，紫
外－可见吸收光谱法所用的仪器简单、价廉，分析操作 也比较简单，而且分析速率较快。在有机化合物的定性 、定量分析方面，例如化合物的鉴定、结构分析和纯度 检查以及在药物、天然产物化学中应用较多。
光分析的基本过程：
（1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。 基本特点： （1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同