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1、第十章 紫外可见分光光度法 （UV-vis）第十章内容提要第一节 紫外可见分光光度法的基本原理和概念第二节 紫外可见分光光度计第三节 紫外可见分光光度分析法第十章概述第十章紫外可见分光光度法是根据物质分子对紫外或可见光区（200800 nm)电磁辐射的吸收特征或吸收程度而建立的分析方法。对物质进行定性分析、定量分析及结构分析。按所吸收光的波长不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称为紫外-可见分光光度法 。紫外-可见吸收光谱：分子价电子能级跃迁产生的。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-
2、800nm 电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁; 带状光 谱。紫外紫外- -可见分光光度法的特点：可见分光光度法的特点：(1) 具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。(2) 通常所测试液的浓度下限达10-5 10-6 mol/L。(3) 吸光光度法测定的相对误差约为2%5%。(4) 测定迅速，仪器操作简单，价格便宜，应用广泛(5) 几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都能用此法进行测定。(6) 常用于化学平衡等的研究。紫外可见吸收光谱的产生：分子中的价电子能级跃迁产生的有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、n电子。COHnsHn 第一节 紫外-可见分光光度
3、法的基本原理和概念一、电子跃迁类型紫外可见吸收光谱的产生紫外可见吸收光谱的产生*n*n* 紫外可见吸收光谱的产生紫外可见吸收光谱的产生有机化合物的吸收光谱主要由 *、 *、 n*、n* 及电 荷迁移跃迁产生的。无机化合物的吸收光谱主要由电荷迁 移跃迁和配位场跃迁产生。跃迁类型能在紫外光区产生吸收的有机化合物：不饱和且具有共轭系统跃 迁 类 型波长范围及特点基 团能量 * *含杂原子的不饱和基团 远紫外区(max104，强吸收 跃迁几率小 max200nm的光)，但当它们与发色团相连时，就会发生n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。蓝移
4、和红移由于取代基的作用或溶剂效应，导致发色团的吸收峰向长波方向移动的现象称为向红移动，简称红移。发色团的吸收峰向短波方向移动的现象称为向紫移动，简称蓝移。由于化合物的结构改变或其它效应,使吸收强度增加的效应称为浓色效应；使吸收强度减弱的效应称为淡色效应。 浓色效应和淡色效应 有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果： 电子、电子、n电子。CO HnsH *s *RKE , BnE分子轨道理论：成键轨道反键轨道。Ultraviolet spectrometry of organic compounds三、吸收带及其与分子结构的关系吸吸 收收 带带1. R带 从德文Radikal(基团)得
5、名 为n*跃迁引起的吸收带。如羰基CO, NO2 、 CHO等， 其特点为吸收强度弱，100，吸收 峰波长一般在270nm以上；2. K带 从德文Konjugation(共轭作用)得名 为*跃迁引起的，如共轭双键。该吸收带的特 点为吸收峰很强，104，最大吸收峰位置一般在217 280nm。共轭双键增加，max向长波方向移动，max也随之增加；3. B带 从德文Benzenoid(苯的)得名 为芳香化合物(包括杂环芳香化合物)的特征吸收带。这是由于*跃迁和苯环的振动重叠引起的。苯蒸气在230270nm处出现精细结构的吸收光谱，称为笨的多重吸收带或精细结构吸收带。在极性溶剂中或苯环上 有取代基时
6、，复杂的B吸收带简化，精细结构消失，出现一宽峰，中心在256nm，220。是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭系统的跃迁所产生的。分为 E1和E2吸收带，其中E1在185nm 附近，=47000，E2在204nm，=7900，均为强吸收。4. E带 羰基双键与苯环共扼：K带强；苯的E2带与K带 合并，红移；取代基使B带简化；氧上的孤对电子：R带，跃迁禁阻，弱；CC H3On * ; R带 * ; K带B带和E带苯的B带吸收光谱苯蒸气苯的乙醇溶液苯异丙烷溶液的紫外吸收光谱B带E1带E2带苯乙酮的紫外吸收光谱吸收带带max (nm)max (Lmol-1cm-1)B B带带R R带带278278319
7、319KK带带2402401300013000110011005050B带R带苯乙酮的吸收带lgE2带? ?K带共轭共轭生色团四、影响吸收带的因素 位阻影响 跨环效应 溶剂效应 pH影响共轭系统共平面性共轭效应 max （短移）， 溶剂极性 K带长移，R带短移max 210.5nm,270nm235nm,287nm二苯乙烯顺反异构体 的紫外吸收光谱顺式反式反式位阻影响 溶剂效应溶剂极性(n*)K K带长移带长移 R R带短移带短移(*)*非极性溶剂极性溶剂*E非n* 极性溶剂对两种跃迁能级差的影响E极非极性溶剂*n极性溶剂E非105：超高灵敏；E = (610）104 ：高灵敏；E = 104
8、 103 ：中等灵敏；E 主成分吸收与纯品比较，E，光谱变形UV-vis定量分析方法单组分定量分析方法多组分定量分析方法单组分的定量方法 单组分的定量方法吸光系数法 校正曲线法 对照法吸光系数法适用：单色光较纯，符合Beer定律方法：绝对法：比较法：UV-vis单组分定量分析方法：吸光系数法（例题）例1:VB12 max 361nm:E1%1cm=207, A=0.414, l=1cm，求C=？ g/100ml例2:样品VB1225.0mg1000ml， max 361nm ：A=0.507， l=1cm，求VB12 (%)=? C=25mg/1000ml=0.0025g/100ml=20g/
9、ml校正/标准/工作曲线法 适用：单色光不纯，不完全符合L-B定律（曲线不过零点 ，线性稍差） 方法：标准序列固定条件AC曲线样品同上条件 AxCx曲线回归方程：A=ElC=KCAx校正曲线法示意图Cx对照法（外标一点法） 适用：线性关系较好 要求：相同测定条件Cs与Cx相近 方法：对照法示意图As=ECsl；Ax=ECxl 多组分的定量方法三种情况：三种情况：多组分的定量方法三种情况： 1两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分在各自max下不重叠分别按单组分定量2. 吸收光谱单向重叠a b1 2A1a+b = A1a + A1b A2b= E2 b CbL在1处a、b组分都吸收在2处b组分吸
10、收，a组分不干扰首先在 2 处测定b组分，因a组分不干扰A sb= E2b C s bL E2b= A sb/C sbL 在2处 A xb= E2b C xbL 求出C xbA1a+b = A1a + A1b = E1 a Cxa L+ E1 b CxbL其中： E1a= A 1a/C s a L E1b= A 1b/C s b L3两组分吸收光谱完全重叠混合样品测定用双波长法 （解线性方程组法）4双波长法 步骤： 消除a的影响测b消去b的影响测a 注：须满足两个基本条件 选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点 选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大五、结构分析（一）有机化合物的紫外吸收光谱
11、共轭双烯及多烯化合物：对于共轭双烯和多烯化合物*跃迁 (K带)，随着取代基的变化及共轭体系延伸，吸收谱带发生一些规律 性的变化，其中伍德沃德总结出一个取代共轭双烯的经验规则。1.饱和烃：由于CH只有电子，只产生*跃迁，而*跃迁需要能量大，在 200nm以上无吸收，常用作紫外吸收的溶剂。 2.含有孤立不饱和键的烃类化合物：都会产生*跃迁，但多数在200nm以上无吸收，如乙烯(165、182) 、乙炔(173)、丁烯(178)有吸收。对于含有=C=O、=C=S的不饱和烃 类吸收红移至远紫外区甚至可见光区。 3.含有共轭体系的不饱和烃类：共轭体系的化合物中的*跃迁由于能量降低，因此发生明显的红 移。
12、大多数出现在200nm以上的区域。如乙烯的*跃迁在182nm ，而1，3-丁二烯在217nm。常见有机化合物紫外吸收光谱表中的环指六员环，若是五环或七员环，则基本值分为228nm和241nm常见有机化合物紫外吸收光谱在杂环化合物中只有不饱和的杂环化合物在紫外区攻 有吸收，其跃迁既有*跃迁，又有n*跃迁类 型。4.芳香族化合物(苯)： (1)苯：苯有三个吸收带E1带(184nm，47000)、E2带 (204nm，7400)和B带(255nm，230)。其中B带可观测到一 个多重峰，容易识别，是苯的典型特征带。(2)单取代苯：视取代基的不同使苯的谱带发生不同程度 的红移。一般说来，连有推电子偏转
13、的红移强弱顺序为： CH3CIBrOHOCH3NH2O- 连有吸电子集团的红移强弱顺序为：NH3SO2NH2CO2- CNCOOHCOCH3CHONO2 如苯酚Ar-OH(211nm，6200；270nm，1450)， ArONa(236nm，9400；287nm，2600)。 5.杂环化合物：（二）、有机化合物结构的研究有机化合物的紫外吸收光谱 饱和碳氢化合物：*，短，远紫外区 不饱和脂肪族化合物：* 含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物 、-不饱和醛、酮、酸和酯 芳香族化合物推断官能团（可能性） Y有机化合物分子结构研究 220800nm无吸收峰：脂肪族饱和化合物或仅含 一个双键的烯烃 2
14、70350nm弱吸收：羰基 250300nm中等强度吸收，重心256nm：苯环 210250nm强吸收：含有两个双键的共轭系统 260350nm强吸收：35个共轭系统 化合物有色：共轭生色团5 吸收峰延伸至可见光区：长链共轭或稠环化合物 推断构型和构象 结构异构体 松香酸左旋松香酸S-trans构型S-cis构型 max(nm) 283 273 max 15100 7100顺反异构体 maxEtOH(nm) 280 295.5 max 10500 29000顺式： 短， 小 反式： 长， 大位阻效应 推断化合物骨架 紫外吸收光谱一致：具有相同的生色团 VK1 1，4-萘醌 max(nm) 249， 260，325 250，330 lg 4.28，4.26，3.28 4.6，3.8 六、比色法比色法：对于能吸收可见光的有色溶液 的测定方法， 成为可见分光光度法。显色剂显色剂显色反应及其影响因素显色反应：将被测组分转变成有色化合物的化学反应。显色剂：能与被测组分反应使之生成
