仪器分析第03章紫外可见分析法.ppt

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1、太阳紫外辐射第三章第三章 紫外紫外-可见吸收光谱法可见吸收光谱法紫外吸收光谱与分子结构的关系紫外吸收光谱与分子结构的关系紫紫 外外 可可 见见 吸吸 收收 光光 谱谱概概 述述 紫紫 外外 分分 光光 光光 度度 计计紫紫 外外 吸吸 收收 光光 谱谱 的的 应应 用用紫紫紫紫外外外外-可可可可见见见见分分分分光光光光光光光光度度度度法法法法：研研究究物物质质在在紫紫外外、可可见见光光区区的的分子吸收光谱的分析方法。分子吸收光谱的分析方法。紫紫外外可可见见分分光光光光度度法法是是利利用用某某些些物物质质的的分分子子吸吸收收200 800 nm光光谱谱区区的的辐辐射射来来进进行行分分析析测测定定

2、的的方方法法。这这种种分分子子吸吸收收光光谱谱产产生生于于价价电电子子和和分分子子轨轨道道上上的的电电子子在在电电子子能能级级间间的的跃跃迁迁，广广泛泛用用于于无无机机和和有有机机物物质质的的定定性性和和定量测定。定量测定。第一节第一节 概述概述 表表 物质颜色和吸收光的关系物质颜色和吸收光的关系物质颜色物质颜色吸收光吸收光颜色颜色波长波长/nm黄绿黄绿紫紫400450黄黄蓝蓝450480橙橙绿蓝绿蓝480490红红蓝绿蓝绿490500红紫红紫绿绿500560紫紫黄绿黄绿560580蓝蓝黄黄580610绿蓝绿蓝橙橙610650蓝绿蓝绿红红650780第二节第二节 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光

3、谱一、有机化合物的紫外一、有机化合物的紫外可见吸收光谱可见吸收光谱(一一一一)电子跃迁类型电子跃迁类型电子跃迁类型电子跃迁类型 反键反键*轨道轨道N非键轨道非键轨道成键成键轨道轨道E反键反键*轨道轨道*n成键成键 轨道轨道n*n*图图3-1 3-1 分子的电子能级和跃迁分子的电子能级和跃迁根据分子轨道理论：根据分子轨道理论：n *n-*-*n-*l l、-*跃跃跃跃迁迁迁迁：它它它它需需需需要要要要的的的的能能能能量量量量较较较较高高高高，一一一一般般般般发发发发生生生生在在在在真真真真空空空空紫紫紫紫外外外外光光光光区区区区。饱饱饱饱和和和和烃烃烃烃中中中中的的的的CCCC键键键键属属属属于

4、于于于这这这这类类类类跃跃跃跃迁迁迁迁，例如乙烷的最大吸收波长例如乙烷的最大吸收波长例如乙烷的最大吸收波长例如乙烷的最大吸收波长 maxmax为为为为 135 nm 135 nm。2 2、n-n-*跃迁：跃迁：跃迁：跃迁：实现这类跃迁所需要的能量较高，但实现这类跃迁所需要的能量较高，但实现这类跃迁所需要的能量较高，但实现这类跃迁所需要的能量较高，但低于低于低于低于-*-*-*-*跃迁，跃迁，跃迁，跃迁，其吸收光谱落于远紫外光区和近其吸收光谱落于远紫外光区和近其吸收光谱落于远紫外光区和近其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区，产生这类跃迁的分子中必须含有孤对电紫外光区，产生这类跃迁的分子中必须含有

5、孤对电紫外光区，产生这类跃迁的分子中必须含有孤对电紫外光区，产生这类跃迁的分子中必须含有孤对电子的原子或基团，如子的原子或基团，如子的原子或基团，如子的原子或基团，如 CH CH3 3OHOH或或或或CHCH3 3NHNH2 2的的的的n-*n-*分别分别分别分别为为为为 183 nm 183 nm和和和和 213 nm 213 nm。分子结构特点：分子结构特点：分子结构特点：分子结构特点：分子中不含有不饱和双键和三键分子中不含有不饱和双键和三键分子中不含有不饱和双键和三键分子中不含有不饱和双键和三键3、-*跃迁跃迁 能量低于能量低于-*的跃迁，吸收峰一般处的跃迁，吸收峰一般处于近紫外光区，在

6、于近紫外光区，在200 nm左右。其特征是左右。其特征是摩尔吸光摩尔吸光系数大系数大，一般，一般max104 为强吸收带。如乙烯为强吸收带。如乙烯(蒸气蒸气)的最大吸收波长的最大吸收波长max 为为 162 nm。4、n-*跃迁跃迁 近紫外光区和可见光区，它是简单的近紫外光区和可见光区，它是简单的生色团如羰基、硝基等中的孤对电子向反键生色团如羰基、硝基等中的孤对电子向反键轨道的轨道的跃迁，其特点是谱带强度弱，跃迁，其特点是谱带强度弱，摩尔吸光系数小摩尔吸光系数小，通，通常小于常小于100，属于禁阻跃迁。，属于禁阻跃迁。分子结构特点：分子结构特点：分子结构特点：分子结构特点：分子中含有不饱和双键

7、和三键分子中含有不饱和双键和三键分子中含有不饱和双键和三键分子中含有不饱和双键和三键生色团生色团生色团生色团：含有：含有键键的不的不饱饱和基和基团团生色团生色团实例实例溶剂溶剂 max/nm max跃迁类型跃迁类型烯烯C6H13CH=CH2正庚烷正庚烷17713000 *炔炔C5H11CCCH3正庚烷正庚烷17810000 *羰基羰基CH3COCH3异辛烷异辛烷27913n *CH3COH异辛烷异辛烷29017n *羧基羧基CH3COOH乙醇乙醇20441n *酰胺酰胺CH3CONH2水水21460n *偶氮基偶氮基CH3N=NCH3乙醇乙醇3395n *硝基硝基CH3NO2异辛烷异辛烷280

8、22n *亚硝基亚硝基C4H9NO乙醚乙醚300100n *硝酸酯硝酸酯C2H5ONO2二氧六环二氧六环27012n *表表3.2 3.2 一些常见生色团的吸收特性一些常见生色团的吸收特性(二二二二)生色团的共轭作用生色团的共轭作用生色团的共轭作用生色团的共轭作用 1.1.共轭效应共轭效应共轭效应共轭效应：两个以上双键两个以上双键(或三键或三键)以单键相联结时以单键相联结时所发生的电子的离域作用。所发生的电子的离域作用。共轭作用使共轭作用使*轨道的能量降低，从而使吸收峰红移。轨道的能量降低，从而使吸收峰红移。见见P19 P19 表表3-33-3。2 2、红移和紫移、红移和紫移、红移和紫移、红移

9、和紫移 在有机化合物中，常常因取代基的变在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长入更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长入max发发生移动。向生移动。向长波方向长波方向移动称为移动称为红移红移，向，向短波方向短波方向移动移动称为称为紫移紫移。某某些些有有机机化化合合物物经经取取代代反反应应引引入入含含有有未未共共享享电电子子对对的的基基团团(-OH、-OR、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-SR、-NR2)之之后后，吸吸收收峰峰的的波波长长将将向向长长波波方方向向移移动动，这这种种效效应应称称为为红红移移效效应应。这这种种会会使使某某化化合合物物的的最最大大

10、吸吸收波长向长波方向移动的基团称为收波长向长波方向移动的基团称为向红基团向红基团。在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向短波方向移动，这种效应称之后，吸收峰的波长会向短波方向移动，这种效应称为为紫移效应紫移效应。这些会使某化合物的最大吸收波长向短。这些会使某化合物的最大吸收波长向短波方向移动的基团波方向移动的基团(如如-CH2、-CH2CH3、-OCOCH3)称为称为向紫基团向紫基团。3.芳香族化合物的三个特征吸收带芳香族化合物的三个特征吸收带(1)R(1)R吸收带吸收带吸收带吸收带 R带带是是由由芳芳香香族族化化合合物物

11、的的n-*跃跃迁迁产产生生的的吸吸收收带带,它它具具有有杂杂原原子子和和双双键键的的共共轭轭基基团团。例例如如:C=O，-NO，-NO2,-N=N-，-C=S等等。其其特特点点是是：n-*跃跃迁迁的的能能量量最最小小,处处于于长长波波方方向向，一一般般max在在270 nm以以上上；但但跃跃迁迁几几率率小小，吸吸收收强强度度弱弱，一一般般100 Lmol-1cm-1。例例如：如：CH3NO2 max=280nm max=22 R带带(2)(2)KK吸吸吸吸收收收收带带带带 K带带是是由由共共轭轭体体系系中中-*跃跃迁迁产产生生的的吸吸收收带带。其其特特点点是是：吸吸收收峰峰的的波波长长比比R带

12、带短短，一一般般max200nm,但但跃跃迁迁几几率率大大，吸吸收收峰峰强强度度大大，一一般般104 Lmol-1cm-1，随随着着共共轭轭体体系系的的增增长长，电电子子云云束束缚缚更更小小，引引起起-*跃跃迁迁需需要要的的能能量量更更小小，K带带吸吸收收向向长长波波方方向向移移动动。K吸吸收收带带是是共共轭轭分分子子的的特特征征吸吸收收带带，借借此此可可判判断断化化合合物物中中的的共共轭轭结结构构。这这是是紫紫外外光光谱谱中中应应用用最最多多的的吸收带。例如：吸收带。例如：在在芳芳香香环环上上如如有有生生色色团团取取代代时时，也也会会出出现现K带带，如如：苯乙烯苯乙烯max=248nm ma

13、x：1.4 104苯甲醛苯甲醛max=249nm max：1.1 104 (3)B(3)B吸收带：吸收带：吸收带：吸收带：B带是由带是由苯环本身振动苯环本身振动苯环本身振动苯环本身振动及及闭合环状共轭闭合环状共轭闭合环状共轭闭合环状共轭双键双键-*跃迁而产生的吸收带，是芳香族跃迁而产生的吸收带，是芳香族(包括杂环芳包括杂环芳香族香族)的主要特征吸收带。其特点是：在的主要特征吸收带。其特点是：在230270nm呈呈现一宽峰，且具有精细结构，现一宽峰，且具有精细结构，max=255nm，max 约约200，属弱吸收，属弱吸收,常用来识别芳香族化合物。但在极性溶剂常用来识别芳香族化合物。但在极性溶剂

14、中测定或苯环上有取代基时，精细结构消失。中测定或苯环上有取代基时，精细结构消失。图图3.3 苯乙酮的紫外吸收光谱苯乙酮的紫外吸收光谱溶剂溶剂 正庚烷正庚烷图图3.4 苯蒸气的吸收曲线苯蒸气的吸收曲线250300350432KBR/nmlg4.4.助色团助色团助色团助色团：指带有：指带有非键电子对非键电子对的基团，如的基团，如OH、OR、NHR、SH、Cl、Br、I等，它们本等，它们本身不能吸收大于身不能吸收大于200 nm的光，但是当它们与生色团相的光，但是当它们与生色团相连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增加其吸收强度。加其吸收强度。表

15、表3.3 3.3 助色团在饱和化合物中的吸收峰助色团在饱和化合物中的吸收峰助色团助色团化合物化合物溶剂溶剂 max/m max/(L.mol-1.cm-1)-CH4,C2H6气态气态150,165_-OHCH3OH正己烷正己烷177200-OHC2H5OH正己烷正己烷186_-ORC2H5OC2H5气态气态1901000-NH2CH3NH2-173213-NHRC2H5NHC2H5正己烷正己烷1952800-SHCH3SH乙醇乙醇1951400-SRCH3SCH3乙醇乙醇210,2291020,140-ClCH3Cl正己烷正己烷173200-BrCH3CH2CH2Br正己烷正己烷208300-

16、ICH3I正己烷正己烷259400（三）溶剂对吸收光谱的影响（三）溶剂对吸收光谱的影响 1.1.溶剂的极性对最大吸收波长的影响溶剂的极性对最大吸收波长的影响溶剂的极性对最大吸收波长的影响溶剂的极性对最大吸收波长的影响吸收带吸收带正己烷正己烷CH3ClCH3OHH2O波长位移波长位移 *max/nm230238237243红移红移n *max/nm329315309305紫移紫移 一般来说一般来说,随着溶剂极性增大随着溶剂极性增大,*跃迁吸跃迁吸收峰红移收峰红移,n *跃迁吸收峰紫移。跃迁吸收峰紫移。表表3.4 溶剂对亚异丙酮吸收带的影响溶剂对亚异丙酮吸收带的影响*n*非极性溶剂中极性溶剂中极性

17、溶剂中非极性溶剂中n*跃迁*跃迁 E非 E极图极性溶剂对两种跃迁能级差的影响图极性溶剂对两种跃迁能级差的影响红移紫移紫移红移2.2.对光谱精细结构和吸收强度的影响对光谱精细结构和吸收强度的影响对光谱精细结构和吸收强度的影响对光谱精细结构和吸收强度的影响溶剂极性的溶剂极性的增大增大,分子振动受到限制分子振动受到限制,精细结构精细结构就就会逐渐会逐渐消失消失,合并为一条宽而低的吸收带。合并为一条宽而低的吸收带。在选择测定电子吸收光谱曲线的溶剂时，应注意如在选择测定电子吸收光谱曲线的溶剂时，应注意如下几点：下几点：(1)尽量选用低极性溶剂；尽量选用低极性溶剂；(2)能很好地溶解被测物，并且形成的溶液

18、具有良好的能很好地溶解被测物，并且形成的溶液具有良好的光学和化学稳定性；光学和化学稳定性；(3)溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。表溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。表3-5列出紫列出紫外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选择时参考外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选择时参考。参见参见参见参见P21 P21 图图图图3-2 3-33-2 3-3表表3-5 3-5 常用紫外常用紫外可见测定的溶剂可见测定的溶剂溶剂溶剂使用波长范围使用波长范围/nm 溶剂溶剂使用波长范围使用波长范围/nm水水210甘油甘油 230乙醇乙醇 210氯仿氯仿 245甲醇甲醇 210四氯化碳四氯化碳 265异丙醇异丙醇 2

19、10乙酸甲酯乙酸甲酯 260正丁醇正丁醇 210乙酸乙酯乙酸乙酯 26096%硫酸硫酸 210乙酸正丁酯乙酸正丁酯 260乙醚乙醚 220苯苯 280二氧六环二氧六环 230甲苯甲苯 285二氯甲烷二氯甲烷 235吡啶吡啶 303己烷己烷 200丙酮丙酮 330环己烷环己烷 200二硫化碳二硫化碳 375二、无机化合物的吸收光谱二、无机化合物的吸收光谱产生无机化合物紫外、可见吸收光谱的电子跃迁产生无机化合物紫外、可见吸收光谱的电子跃迁形式，一般分为两大类：形式，一般分为两大类：电荷迁移跃迁电荷迁移跃迁和和配位场跃迁配位场跃迁。(一一)电荷迁移跃迁电荷迁移跃迁无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁

20、移吸无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。收光谱。在配合物的中心离子和配位体中，当一个电子由在配合物的中心离子和配位体中，当一个电子由配体的轨道跃迁到与中心离子相关的轨道上时，可产配体的轨道跃迁到与中心离子相关的轨道上时，可产生电荷迁移吸收光谱。生电荷迁移吸收光谱。不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成的配合物以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移的配合物以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁。跃迁。电荷迁移吸收光谱出现的波长位置，取决于电子电荷迁移吸收光谱出现的波长位置，取决于电子给予体和电子接受体相应电子轨道的能量差。给予体和电子

21、接受体相应电子轨道的能量差。例如例如:SCN-电子亲和力比电子亲和力比Cl-小小,Fe3+-SCN-络合络合物的最大吸收波长大于物的最大吸收波长大于Fe3+-Cl-络合物络合物,前者在可见前者在可见光区光区,后者在紫外区。后者在紫外区。电荷迁移跃迁的摩尔吸光系数较大，是无机离子电荷迁移跃迁的摩尔吸光系数较大，是无机离子定量分析的基础。定量分析的基础。(二二)配位场跃迁配位场跃迁在配体的配位场的存在下，过渡元素五在配体的配位场的存在下，过渡元素五 个能量相等的个能量相等的d轨道分别分裂成几组能量不等的轨道分别分裂成几组能量不等的d轨道。当它们的离子轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的吸收光能后

22、，低能态的d电子可以分别跃迁至高能态的电子可以分别跃迁至高能态的d轨道，这类跃迁分别称为轨道，这类跃迁分别称为d-d 跃迁。由于这类跃迁必须跃迁。由于这类跃迁必须在配体的配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场在配体的配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。跃迁。配位体的配位场越强配位体的配位场越强,d轨道分裂能就越大轨道分裂能就越大,吸收吸收峰波长就越短。例如峰波长就越短。例如,H2O的配位场强度小于的配位场强度小于NH3的的配位场强度配位场强度,所以所以Cu2+的水合离子呈浅蓝色的水合离子呈浅蓝色,吸收峰吸收峰794 nm处处,而它的氨合离子呈深蓝色而它的氨合离子呈深蓝色,吸收峰在吸

23、收峰在663 nm处。处。一些常见配位体配位场强弱顺序为：一些常见配位体配位场强弱顺序为：IBrClOH2422SCN 吡啶吡啶NH3 乙二胺联吡啶邻二氮菲乙二胺联吡啶邻二氮菲NO2 CN(三三三三)金属离子影响下的配位体金属离子影响下的配位体金属离子影响下的配位体金属离子影响下的配位体 *跃迁跃迁跃迁跃迁吸收光度法所使用的显色剂绝大多数都含有生色团吸收光度法所使用的显色剂绝大多数都含有生色团及助色团及助色团,其本身为有色化合物。当与金属离子配位时其本身为有色化合物。当与金属离子配位时,作为配位体的显色剂作为配位体的显色剂,其共轭结构发生了变化其共轭结构发生了变化,导致其导致其吸收光谱蓝移或红

24、移。吸收光谱蓝移或红移。在定量分析中，要求络合物与配位剂的最大吸收波长在定量分析中，要求络合物与配位剂的最大吸收波长之差之差(反衬度反衬度)大约在大约在60 nm以上，有利于提高测定的准以上，有利于提高测定的准确度。确度。一、基本部件一、基本部件一、基本部件一、基本部件 紫外紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：即即光源光源、单色器单色器、吸收池吸收池、检测器检测器和和信号指示系统信号指示系统。第三节第三节 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计(一一一一)光源光源光源光源对光源的基本要求：对光源的基本要求：是应在仪器操作所需的光谱是应在仪器

25、操作所需的光谱区域内能够发射连续辐射、有足够的辐射强度和良好区域内能够发射连续辐射、有足够的辐射强度和良好的稳定性，而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。的稳定性，而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。热辐射光源热辐射光源用于用于可见光可见光区，如钨丝灯和卤钨灯；区，如钨丝灯和卤钨灯；气体放电光源气体放电光源用于用于紫外光紫外光区，如氢灯和氘灯。钨灯和区，如氢灯和氘灯。钨灯和碘钨灯可使用的范围在碘钨灯可使用的范围在340 2500nm。这类光源的辐。这类光源的辐射能量与施加的外加电压有关，在可见光区，辐射的射能量与施加的外加电压有关，在可见光区，辐射的能量与工作电压能量与工作电压 4 次方成正比。

26、次方成正比。光电流与灯丝电压的光电流与灯丝电压的n次方次方(n 1)成正比。因此必成正比。因此必须严格控制灯丝电压，仪器必须配有稳压装置。须严格控制灯丝电压，仪器必须配有稳压装置。在近紫外区测定时常用氢灯和氘灯。它们可在在近紫外区测定时常用氢灯和氘灯。它们可在160 375 nm范围内产生连续光源。氘灯的灯管内充有氢的范围内产生连续光源。氘灯的灯管内充有氢的同位素同位素氘氘，它是紫外光区应用最广泛的一种光源，其，它是紫外光区应用最广泛的一种光源，其光谱分布与氢灯类似，但光强度比相同功率的氢灯要光谱分布与氢灯类似，但光强度比相同功率的氢灯要大大35倍。倍。(二二二二)单色器单色器单色器单色器单色

27、器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置，其学装置，其主要功能主要功能：产生光谱纯度高的波长且波长在：产生光谱纯度高的波长且波长在紫外紫外-可见区域内任意可调。可见区域内任意可调。单色器单色器单色器单色器一般由一般由入射狭缝、准光器入射狭缝、准光器(透镜或凹面反射透镜或凹面反射镜使入射光成平行光镜使入射光成平行光)、色散元件、聚焦元件和出射狭、色散元件、聚焦元件和出射狭缝缝等几部分组成。其核心部分是等几部分组成。其核心部分是色散元件色散元件，起分光的作，起分光的作用。单色器的性能直接影响入射光的单色性，从而也影用。单色器的性能直接影响入射光的单

28、色性，从而也影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。能起分光作用的色散元件主要是能起分光作用的色散元件主要是棱镜棱镜和和光栅光栅。棱镜棱镜有有玻璃玻璃和和石英石英两种材料。它们的两种材料。它们的色散原理色散原理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的折射率而是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的折射率而将不同波长的光分开将不同波长的光分开。由于玻璃可吸收紫外光，所。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于以玻璃棱镜只能用于350 3200 nm的波长范围，即的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围只能用于可见光域内。石英棱

29、镜可使用的波长范围较宽，可从较宽，可从185 4000nm，即可用于紫外、可见和，即可用于紫外、可见和近红外三个光域。近红外三个光域。光栅光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。好的、几乎均匀一致的分辨能力。它具有色散波长范它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等优点优点。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光

30、学元件中狭入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件中狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小直接缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小直接影响单色光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。影响单色光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。(三三三三)吸收池吸收池吸收池吸收池 吸收池用于盛放分析试样，一般有吸收池用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃石英和玻璃材料材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少光的损失，吸收池吸收池只能用于可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。在高精度的分析的光学面必须完全垂直于光

31、束方向。在高精度的分析测定中测定中(紫外区尤其重要紫外区尤其重要)，吸收池要挑选配对。因为，吸收池要挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。精度等对分析结果都有影响。(四四四四)检测器检测器检测器检测器 检测器的功能是检测信号、测量单色光透过溶液检测器的功能是检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置。后光强度变化的一种装置。常用的检测器有常用的检测器有光电池、光电管光电池、光电管和和光电倍增管光电倍增管等。等。硒光电池对光的敏感范围为硒光电池对光的敏感范围为300800 nm，其中又，其中又以

32、以500 600 nm最为灵敏。这种光电池的特点是能产最为灵敏。这种光电池的特点是能产生可直接推动微安表或检流计的光电流，但由于容易生可直接推动微安表或检流计的光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度计中。出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度计中。光电管在紫外光电管在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛。可见分光光度计上应用较为广泛。光电倍增管光电倍增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的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管要高灵敏度比一般的光电管要高200107倍。放大倍数取决倍。放大倍数取决于两极间的电压和打拿极的个数。于两极间的电压和打拿极的个数。75100V

33、，9个倍增个倍增极的总放大倍数为极的总放大倍数为106107倍。倍。(五五)信号指示系统信号指示系统 它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。常用的信号指示装置有来。常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置零装置以及数字显示或自动记录装置等。很多型号的等。很多型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。进行操作控制，另一方面可进行数据处理。二、紫外二、紫外-可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型紫外

34、紫外-可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三种类型，即种类型，即单光束分光光度计单光束分光光度计、双光束分光光度计双光束分光光度计和和双双波长分光光度计波长分光光度计。1 1，单光束分光光度计，单光束分光光度计，单光束分光光度计，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。度计结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。光电倍增管光电倍增管试样池试样

35、池单色器单色器图图3-6 单光束分光光度计原理图单光束分光光度计原理图参比池参比池2 双光束分光光度计双光束分光光度计光源M0M1M2M3M4PMRS图图3-7 3-7 双光束分光光度计原理图双光束分光光度计原理图 经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束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。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，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。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。双光束分光光度计

36、一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两束光同时分别通过参比池和样品池，还能两束光同时分别通过参比池和样品池，还能补偿光源和检测系补偿光源和检测系统的不稳定性。统的不稳定性。图图3.10 3.10 双波长分光光度计原理图双波长分光光度计原理图单色器单色器吸收池接收器11223 3 双波长分光光度计双波长分光光度计双波长分光光度计双波长分光光度计 由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长得到两束不同波长(1和和 2)的单色光，利用切光器使两束光以的单色光，利用切光器使两束光以

37、一定的频率交替照射同一吸收池，然后经过光电倍增管和电子一定的频率交替照射同一吸收池，然后经过光电倍增管和电子控制系统，最后由显示器显示出两个波长处的吸光度差值。控制系统，最后由显示器显示出两个波长处的吸光度差值。A(A=A 1-A 2)。双波长分光光度计的优点：双波长分光光度计的优点：双波长分光光度计的优点：双波长分光光度计的优点：1.1.可以通过波长的选择方便地校正背景吸收，消除可以通过波长的选择方便地校正背景吸收，消除吸收光谱重叠的干扰，吸收光谱重叠的干扰，多组分混合物、混浊试样多组分混合物、混浊试样(如生物组织液如生物组织液)的定量分析。的定量分析。2.使用一个吸收池，参比溶液就是被测溶

38、液本身，使用一个吸收池，参比溶液就是被测溶液本身，避免了溶液和吸收池之间的差异。避免了溶液和吸收池之间的差异。3.能获得能获得导数光谱导数光谱。4.通过光学系统转换，使双波长分光光度计能通过光学系统转换，使双波长分光光度计能很方很方便地转化为单波长便地转化为单波长工作方式。工作方式。5.如果能在如果能在 1和和 2处分别记录吸光度随时间变化的曲处分别记录吸光度随时间变化的曲线，还能进行线，还能进行化学反应动力学研究化学反应动力学研究。一、一、一、一、紫外吸收光谱法在有机定性分析中的应用紫外吸收光谱法在有机定性分析中的应用紫外吸收光谱法在有机定性分析中的应用紫外吸收光谱法在有机定性分析中的应用紫

39、紫外外吸吸收收光光谱谱最最主主要要的的应应用用是是在在有有机机化化合合物物的的定定性性、定定量量分分析析方方面面，例例如如化化合合物物的的鉴鉴定定、结结构构分分析析和和纯纯度度检检查等，在药物、天然化合物中应用较多。查等，在药物、天然化合物中应用较多。(一一一一)化合物的鉴定化合物的鉴定化合物的鉴定化合物的鉴定有有机机化化合合物物的的鉴鉴定定，一一般般采采用用光光谱谱比比较较法法。即即将将未未知知纯纯化化合合物物的的吸吸收收光光谱谱特特征征，如如吸吸收收峰峰的的数数目目、位位置置、相相对对强强度度以以及及吸吸收收峰峰的的形形状状(极极大大、极极小小和和拐拐点点)，与与已已知知纯纯化化合合物物的

40、的吸吸收收光光谱谱进进行行比比较较。为为了了便便于于比比较较，吸吸收收光谱常以光谱常以 lgA对对作图，作图，此时朗伯此时朗伯比尔定律可写成比尔定律可写成 lgA=lgk+lg bc第五节紫外-可见吸收光谱的应用式式右右边边只只有有k随随波波长长变变化化。因因此此，即即使使浓浓度度c和和吸吸收收池池厚厚度度b不不同同，也也只只使使吸吸收收曲曲线线上上下下移移动动，并并不不影影响响形形状状。若若未未知知化化合合物物和和纯纯已已知知化化合合物物的的吸吸收收光光谱谱非非常常一一致致，则则可可认认为为就就是是同同一一种种化化合合物物。但但是是，由由于于大大多多数数有有机机化化合合物物的的紫紫外外可可见

41、见光光谱谱比比较较简简单单，谱谱带带宽宽且且缺缺乏乏精精细细结结构构，特特征征性性不不明明显显，而而且且很很多多生生色色团团的的吸吸收收峰峰几几乎乎不不受受分分子子中中其其它它非非吸吸收收基基团团的的影影响响，因因此此，仅仅依依靠靠紫紫外外光光谱谱数数据据来来鉴鉴定定未未知知化化合合物物具具有有较较大大的的局局限限性性，必必须须与与其其他他方方法法如如红红外外光光谱谱法法、核核磁磁共共振振波波谱谱法法等等相相配配合合，才才能能对对未未知知化合物进行准确的鉴定化合物进行准确的鉴定。(二二二二)结构分析结构分析结构分析结构分析紫紫外外吸吸收收光光谱谱虽虽然然不不能能对对一一种种化化合合物物作作出出

42、准准确确鉴鉴定定，但但对对化化合合物物中中官官能能团团和和共共轭轭体体系系的的推推测测与与确确定定却却是是非非常常有效的。一般有以下规律：有效的。一般有以下规律：(1)在在220280nm范范围围内内无无吸吸收收，可可推推断断化化合合物物不不含含苯苯环环、共共轭轭双双键键、醛醛基基、酮酮基基、溴溴和和碘碘(饱饱和和脂脂肪肪族族溴溴化化物物在在220210 nm有吸收有吸收)。(2)在在210250nm有有强强吸吸收收，表表示示含含有有共共轭轭双双键键，如如在在260nm、300nm、330nm左左右右有有高高强强度度吸吸收收峰峰，则则化化合合物含有物含有35个共轭个共轭键。键。(3)在在270

43、300nm区区域域内内存存在在一一个个随随溶溶剂剂极极性性增增大大而而向向短波方向移动的弱吸收带，表明有羟基存在。短波方向移动的弱吸收带，表明有羟基存在。(4)在在约约260nm处处有有具具有有振振动动精精细细结结构构的的弱弱吸吸收收带带则则说说明明有苯环存在。有苯环存在。(5)如如化化合合物物有有许许多多吸吸收收峰峰，甚甚至至延延伸伸到到可可见见光光区区，则则可可能为多环芳烃。能为多环芳烃。紫紫外外可可见见吸吸收收光光谱谱也也可可以以用用来来作作同同分分异异构构体体的的判别。例如，下面两种化和物：判别。例如，下面两种化和物：()()用用化化学学方方法法只只能能测测出出它它们们各各含含有有两两

44、个个羰羰基基，但但二二者者的的紫紫外外光光谱谱却却有有很很大大差差别别。化化合合物物()在在270nm处处有有最最大大吸吸收收，吸吸收收峰峰位位置置与与丙丙酮酮相相同同而而强强度度差差不不多多是是丙丙酮酮的的两两倍倍。化化合合物物()由由于于两两个个碳碳氧氧双双键键共共轭轭，吸吸收收峰峰出现在出现在400nm左右。左右。再再如如，乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酯酯存存在在下下述述酮酮烯烯醇醇互互变变异异构体：构体：酮式酮式 烯醇式烯醇式酮酮式式没没有有共共轭轭双双键键，它它在在204 nm处处仅仅有有弱弱吸吸收收；而而烯烯醇醇式式由由于于有有共共轭轭双双键键，因因此此在在245 nm处处有有强强的的K吸

45、吸收收带带(=18000 Lmol-1cm-1)。例如，在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间位例如，在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间位阻大，苯环与侧链双键共平面性差，不易产生共轭；反阻大，苯环与侧链双键共平面性差，不易产生共轭；反式空间位阻小，双键与苯环在同一平面上，容易产生共式空间位阻小，双键与苯环在同一平面上，容易产生共轭。因此，反式的最大吸收波长轭。因此，反式的最大吸收波长max=295 nm(max=7000)，而顺式的最大吸收波长，而顺式的最大吸收波长max=280 nm(max=13500)采采用用紫紫外外光光谱谱法法，还还可可以以测测定定某某些些化化合合物物的的互互变变异异构

46、构现现象象。例例如如，乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酯酯有有酮酮式式和和烯烯醇醇式式间间的的互互变变异构：异构：图3.11 酮式与水形成分子间氢键 烯醇式形成分子内氢键在在极极性性溶溶剂剂中中，最最大大吸吸收收波波长长max=272 nm(max=16)，说说明明该该峰峰由由 n*跃跃迁迁引引起起，所所以以在在极极性性溶溶剂剂中中，该该化化合合物物应应以以酮酮式式存存在在。相相反反，在在非非极极性性的的正正己己烷烷中中，出出现现max=243 nm的的强强峰峰，这这说说明明在在非非极极性性溶溶剂剂中中，形形成成了了分子内氢键，故是以烯醇式为主。分子内氢键，故是以烯醇式为主。二二二二 催化动力学光度法催化

47、动力学光度法催化动力学光度法催化动力学光度法 动动动动力力力力学学学学分分分分析析析析法法法法：通通过过测测量量反反应应速速率率来来进进行行定定量量分分析析的的方方法法。催催化化反反应应速速率率在在一一定定范范围围内内与与催催化化剂剂浓浓度度成成比比例例关关系系，因因而而以以光光度度法法或或其其它它方方法法检检测测催催化化反反应应速率就可以实现对催化剂浓度的测定。速率就可以实现对催化剂浓度的测定。D+E=F+G催化剂 在在催催化化动动力力学学光光度度法法分分析析中中，既既可可以以催催化化显显色色反反应应作作指指示示反反应应，又又可可以以催催化化褪褪色色反反应应作作指指示示反反应应，对对于反应：

48、于反应：(1)为为最最常常用用的的以以显显色色反反应应为为指指示示反反应应的的催催化化光光度度法法基基本关系式本关系式.若若产产物物F为为有有色色化化合合物物，通通过过检检测测反反应应过过程程中中F组组分分的的吸吸光光度度以以确确定定反反应应速速率率，当当反反应应物物E、D大大量量过过量量，在在检检测测过过程程中中浓浓度度变变化化可可以以忽忽略略的的情情况况下下cD cE与与Ka合合并并为为Kb，上上式式可可简简化化为为t 时时刻刻F组组分分的的吸吸光光度度，由由朗朗伯伯比尔定律得：比尔定律得：A=kb(cF)t=Kc催t(2)最最常常用用的的以以褪褪色色反反应应为为指指示示反反应应的的催催化

49、化光光度度法法基基本本关系式。关系式。若若反反应应物物D为为有有色色化化合合物物，通通过过检检测测反反应应过过程程中中D组组分分的的吸吸光光度度以以确确定定反反应应速速度度，当当E组组分分大大量量过过量量时时，cE 可可视视为为常常数数，与与Kc合合并并为为 Kd则则以以D组组分分在在0时时刻刻的的吸光度吸光度A0和和t时刻的吸光度时刻的吸光度A来表示来表示lg =Kclg =Kc催催t tAAO常常用用的的催催化化动动力力学学光光度度法法、固固定定时时间间法法和和斜斜率率法法,其中固定时间法最为简单。其中固定时间法最为简单。从从以以上上公公式式可可知知：当当t固固定定不不变变时时，A(显显色

50、色法法)或或lg(A0/A)(褪褪色色法法)与与催催化化剂剂浓浓度度成成正正比比，因因此此可可依依据据此此原原理制作标准曲线进行分析。理制作标准曲线进行分析。催催化化动动力力学学光光度度法法具具有有极极高高的的测测定定灵灵敏敏度度，检检出出限限一一般般为为10-1010-8gml-1,有有时时可可低低至至10-12 gml-1。但但影影响响该该法法测测定定准准确确度度的的因因素素较较多多，操操作作要要求求严严格格，测测量精度较差。量精度较差。三、定量分析三、定量分析(教材略教材略)用用已已知知的的标标准准样样品品配配制制成成一一系系列列不不同同浓浓度度的的溶溶液液，在在一一定定的的实实验验条条