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1、第十章 紫外-可见分光光度法第一节 光学分析概论一、电磁辐射和电磁波谱1电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量 2电磁辐射的性质：具有波、粒二向性 波动性： 粒子性：3电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称。 射线 X 射线紫外光可见光红外光微波无线电波 高能辐射区 射线 能量最高，来源于核能级跃迁 波长 射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁 长 二、光学分析法及其分类（一）光
2、学分析法 依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射相互作用而建立起来的各种分析法的统称。（二）分类： 1光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量分析方法 按能量交换方向分 吸收光谱法 发射光谱法 按作用结果不同分 原子光谱线状光谱 分子光谱带状光谱2非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法 分类：折射法、旋光法、比浊法、射线衍射法3光谱法与非光谱法的区别： 光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：
3、分子外层电子能级跃迁 非光谱法：内部能级不发生变化仅测定电磁辐射性质改变 （三）发射光谱 例：-射线；x-射线；荧光（四）吸收光谱 例：原子吸收光谱，分子吸收光谱三、光谱法仪器分光光度计 主要特点：五个单元组成 光源 - 单色器 - 样品池 - 检测器 - 记录装置第二节 紫外-可见吸收光谱一、紫外-可见吸收光谱的产生1分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起 能级：电子能级、振动能级、转动能级 跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱2分子吸收光谱的分类： 分子
4、内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序 3紫外-可见吸收光谱的产生 由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生（吸收能量=两个跃迁能级之差）二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 预备知识： 价电子：电子 饱和的键 电子 不饱和的键 n电子 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 基态与激发态：电子吸收能量，由基态激发态 c 成键轨道与反键轨道：n *电子跃迁类型：1. *跃迁： 饱和烃（甲烷，乙烷） E很高， n * * n *注： 紫外光谱电子跃迁类型 ： n*跃迁 *跃迁 饱和化合物无紫外吸收 电子跃迁类型与分子结构及存在基团
5、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A作图 next2吸收光谱特征：定性依据 吸收峰max 吸收谷min 肩峰sh 末端吸收饱和-跃迁产生3生色团（发色团）：能吸收紫外-可见光的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和电子的基团 产生n *跃迁和 *跃迁 跃迁E较低 例： CC；CO；CN；NN 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
6、吸收波长长，强度也增强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 有机物：连有杂原子的饱和基团 例：OH，OR，NH，NR2，X5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： max105 强带 min103 弱带四、吸收带类型和影响因素1R带：由含杂原子的不饱和基团的n *跃迁产生 CO；CN；NN E小，max250400nm，max200nm，m
7、ax104 共轭体系增长，max红移，max 溶剂极性，对于(CHCH)n max不变 对于CHCCO max红移3B带：由 *跃迁产生 芳香族化合物的主要特征吸收带 max =254nm，宽带，具有精细结构； max=200 极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4E带：由苯环环形共轭系统的 *跃迁产生 芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm max104 （常观察不到） E2 200nm max=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） 影响吸收带位置的因素：a溶剂效应：对max影响： next n-*跃迁：溶剂极性，max蓝移 -*跃迁
8、：溶剂极性 ，max红移对吸收光谱精细结构影响 next 溶剂极性，苯环精细结构消失溶剂的选择极性；纯度高；截止波长 maxbpH值的影响：影响物质存在型体，影响吸收波长第三节 基本原理一、Lamber-Beer定律：吸收光谱法基本定律 描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系 假设一束平行单色光通过一个吸光物体 n 取物体中一极薄层 讨论： 1Lamber-Beer定律的适用条件（前提） 入射光为单色光 溶液是稀溶液 2该定律适用于固体、液体和气体样品 3在同一波长下，各组分吸光度具有加和性 应用：多组分测定二、吸光系数和吸收光谱 1吸光系数的物理意义： 单位浓度、单位厚度的吸光
9、度 讨论： 1）E=f（组分性质，温度，溶剂，） 当组分性质、温度和溶剂一定，E=f（） 2）不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收） 同一物质在不同波长下E一定不同 3）E，物质对光吸收能力, 定量测定灵敏度 定性、定量依据2吸光系数两种表示法： 1）摩尔吸光系数：在一定下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度 2）百分含量吸光系数 / 比吸光系数：在一定下，C=1g/100ml，L=1cm时的吸光度 3）两者关系3吸收光谱（吸收曲线）：A 最大吸收 最小吸收 特征值定性依据 肩峰 末端吸收4吸光度测量的条件选择： 1）测量波长的选择： 2）吸光度读数范围的选择：选A=0.20.7 3
10、）参比溶液(空白溶液)的选择： 注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和界面反射等因素对透光率的干扰三、偏离Beer定律的因素n 依据Beer定律，A与C关系应为经过原点的直线n 偏离Beer定律的主要因素表现为以下两个方面:（一）光学因素 1非单色光的影响： Beer定律应用的重要前提入射光为单色光 n 照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光n 其波长宽度由入射狭缝的宽度为了保证透过光对检测器的响应，必须保证一定的狭缝宽度n 这就使分离出来的光具一定的谱带宽度 讨论： 入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状 结论： 选择较纯单色光（，单色性） 选max作为测定波长（E，S且成线性）2杂散光的影响： 杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围内，与所选波长相距较远 杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成 杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值3反射光和散色光的影响： 反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光直接对T产生影响 散射和反射使T，A，吸收光谱变形 注：一般可用空白对比校正消除4非平行光的影响： 使光程，A，吸收光谱变形（二）化学因素n Beer定律适用的另一
