紫外荧光课件.ppt

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1、紫外及荧光光谱法紫外及荧光光谱法（Ultraviolet Absorption Spectroscopy）2022/12/282022/12/28太阳极紫外辐射2022/12/282022/12/28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2022/12/282022/12/28通过研究物质分子对紫外光的吸收情况进行定性、通过研究物质分子对紫外光的吸收情况进行定性、定量和结构的方法分析。定量和结构的方法分析。第一节第一节 概述概述

2、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分子子吸吸收收光光谱谱的的分分析析方方法法称称为为紫紫外外-可可见见分分光光光光度度法法。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200 200 800 800 nmnm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，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。2022/12/282022/12/28 表表3.13.1

3、 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6507802022/12/282022/12/28在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收带主要由在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收带主要由-*、-*、n-*、n-*及电荷迁移跃迁产生。无机化合物的吸收及电荷迁移跃迁产生。无机化合物的吸收带主要由电荷迁移和配位场跃迁产生。各种跃迁情况如图所示：带主要

4、由电荷迁移和配位场跃迁产生。各种跃迁情况如图所示：第二节第二节 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱图3.1 电子跃迁图2022/12/282022/12/28其其中中-*跃跃迁迁所所需需能能量量最最大大，n-*及及配配位位场场跃跃迁迁所所需需能能量量最最小小，因因此此，它它们们的的吸吸收收带带分分别别落落在在远远紫紫外外和和可可见见光光区区。从从图图中中纵纵坐坐标标可可知知-*及及电电荷荷迁迁移移跃跃迁迁产产生生的的谱谱带带强强度度最最大大，-*、n-*跃跃迁迁产产生生的的谱谱带带强强度度次次之之，配配位位跃跃迁迁的谱带强度最小。的谱带强度最小。一、有机化合物的紫外一、有机化合物的紫外可见吸收光

5、谱可见吸收光谱（一）电子跃迁类型（一）电子跃迁类型 l、-*跃跃迁迁 它它需需要要的的能能量量较较高高，一一般般发发生生在在真真空空紫紫外外光光区区。饱饱和和烃烃中中的的CC键键属属于于这这类类跃跃迁迁，例例如如乙烷的最大吸收波长乙烷的最大吸收波长max为为 135nm。2022/12/282022/12/28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3.2 3.2 分子的电子能级和跃迁分子的电子能级和跃迁2022/12/282022/12/282、n-*跃迁跃迁 实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸实现这类跃迁所需要的能量较高，其

6、吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区，如收光谱落于远紫外光区和近紫外光区，如 CH3OH或或CH3NH2的的n-*分别为分别为 183nm和和 213nm。3、-*跃迁跃迁 它需要的能量低于它需要的能量低于-*的跃迁，吸收峰一的跃迁，吸收峰一般处于近紫外光区，在般处于近紫外光区，在200nm左右。其特征是摩尔吸光左右。其特征是摩尔吸光系数大，一般系数大，一般max104 为强吸收带。如乙烯为强吸收带。如乙烯(蒸气蒸气)的最的最大吸收波长大吸收波长max 为为 162nm。4、n-*跃迁跃迁 这类跃迁发生在近紫外光区和可见光区，这类跃迁发生在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

7、孤对电子向反它是简单的生色团如羰基、硝基等中的孤对电子向反键轨道的跃迁，其特点是谱带强度弱，摩尔吸光系数键轨道的跃迁，其特点是谱带强度弱，摩尔吸光系数小，通常小于小，通常小于100，属于禁阻跃迁。，属于禁阻跃迁。2022/12/282022/12/285、电荷迁移跃迁、电荷迁移跃迁 所谓电荷迁移跃迁是指用电磁辐射所谓电荷迁移跃迁是指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁，因此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化上跃迁，因此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化还还原过程，而相应的吸收光谱称为电荷迁移吸收光谱原过程，而相应的吸收光谱称为

8、电荷迁移吸收光谱。2022/12/282022/12/28（二）常用术语（二）常用术语 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异异辛烷辛烷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28022n *亚硝基亚硝基C4H9NO乙醚乙醚300100n *

9、硝酸酯硝酸酯C2H5ONO2二氧六环二氧六环27012n *1、生色团、生色团 从广义来说，所谓生色团，是指分子中可从广义来说，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以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。表3.2 一些常见生色团的吸收特性2022/12/282022/12/28 3、红红移移和和蓝蓝移移 在在有有机机化化合合物物中中，常常常常因因取取代代基基的的变变更更或或溶溶剂剂的的改改变变，使使其其吸吸收收带带的的最最大大吸吸收收波波长长入入max发发生生移移动动。向向长长波波方方向向移移动动称称为为红红移移，向向短短波波方方向向移移动动称为蓝移。称为蓝移。2、助色团、助

10、色团 助色团是指带有非键电子对的基团，助色团是指带有非键电子对的基团，如一如一OH、OR、NHR、一、一SH、一、一Cl、一、一Br、一、一I等，它们本身不能吸收大于等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它的光，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，并且增加其吸收强度。向移动，并且增加其吸收强度。2022/12/282022/12/28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

11、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吸吸收波长向长波方向移动的基团称为向红基团。收波长向长波方向移动的基团称为向红基团。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，这种效应基之后，吸收峰的波长会向短波方向移动，这种效应称为蓝移（紫移）效应。这些会使某化合物的最大吸称为蓝移（紫移）效应。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（如收波长向短波方向移动的基团（如-CH2、-CH2CH3、-OCOCH3）称为向蓝（

12、紫）基团。称为向蓝（紫）基团。2022/12/282022/12/28表表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

13、正己烷173200-BrCH3CH2CH2Br正己烷正己烷208300-ICH3I正己烷正己烷2594002022/12/282022/12/28(三三)、吸收带、吸收带1R吸收带吸收带 R带带是是由由化化合合物物的的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270nm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100Lmol-1cm-1。例如：例如：CH3

14、NO2 max=280nm max=22 R带带2022/12/282022/12/282K吸吸收收带带 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104Lmol-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

15、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吸收收带带。例例如：如：丁二烯丁二烯max=217nm max：104 巴豆醛巴豆醛max=217.5nm max:1.5104 在芳香环上如有生色团取代时，也会出现在芳香环上如有生色团取代时，也会出现K带，如：带，如：苯乙烯苯乙烯max=248nm max：1.4 104苯甲醛苯甲醛max=249nm max：1.1 1042022/12/282022/12/283B吸收带吸收带 B带是由苯环本身振动及闭合环状共轭双键带是由苯环本身振动及闭合环状共轭双键-*跃迁而跃迁而产生的吸收带，是芳香族（包括杂环芳香族）的主

16、要特征吸收带。产生的吸收带，是芳香族（包括杂环芳香族）的主要特征吸收带。其特点是：在其特点是：在230270nm呈现一宽峰，且具有精细结构，呈现一宽峰，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。但在极常用来识别芳香族化合物。但在极性溶剂中测定或苯环上有取代基时，精细结构消失。性溶剂中测定或苯环上有取代基时，精细结构消失。4E吸吸收收带带 E带带也也是是芳芳香香族族化化合合物物的的特特征征吸吸收收谱谱带带，可可以以认认为为是是苯苯环环内内三三个个乙乙烯烯基基共共轭轭发发生生的的-*跃跃迁迁所所发发生生的的。E带带可可分分为为E1和和E2二

17、二个个吸吸收收带带。E1带带的的吸吸收收峰峰大大约约在在180nm（104）；E2带带约约在在 200nm（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 210乙酸甲酯乙酸甲酯 260正正丁醇丁醇 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 285二氯二氯甲烷甲烷 235吡啶吡啶 303己烷己烷 200丙酮丙酮 330环环己烷己烷 200二二硫化碳硫化碳 3752022/12/282022/12/28二、无机化合物的紫外二、无机化合物的

18、紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱 产生无机化合物紫外、可见吸收光谱的电子跃迁形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：电荷迁移跃迁和配位场跃迁。式，一般分为两大类：电荷迁移跃迁和配位场跃迁。（一）电荷迁移跃迁（一）电荷迁移跃迁 无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。谱。在配合物的中心离子和配位体中，当一个电子由配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，可产生电荷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。迁移吸收光谱。2022/12/282022/12/2

19、8 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，均可产生电荷迁移跃迁。以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁。此外，一些具有此外，一些具有d10电子结构的过渡元素形成的卤化物及电子结构的过渡元素形成的卤化物及硫化物，如硫化物，如AgBr、HgS等，也是由于这类跃迁而产生颜色。等，也是由于这类跃迁而产生颜色。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。电子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

20、-小小,Fe3+-SCN-络合物的最大吸络合物的最大吸收波长大于收波长大于Fe3+-Cl-络合物络合物,前者在可见光区前者在可见光区,后者在紫外区。后者在紫外区。2022/12/282022/12/28（二）配位场跃迁（二）配位场跃迁 配位场跃迁包括配位场跃迁包括d-d 跃迁和跃迁和f-f 跃迁。元素周期表中第四、跃迁。元素周期表中第四、五周期的过渡金属元素分别含有五周期的过渡金属元素分别含有3d和和4d轨道，镧系和锕系元素轨道，镧系和锕系元素分别含有分别含有4f和和5f轨道。在配体的存在下，过渡元素五轨道。在配体的存在下，过渡元素五 个能量相个能量相等的等的d轨道和镧系元素七个能量相等的轨道

21、和镧系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能轨道分别分裂成几组能量不等的量不等的d轨道和轨道和f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d电子或电子或f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或或f轨道，这两类跃迁分轨道，这两类跃迁分别称为别称为d-d 跃迁和跃迁和f-f 跃迁。由于这两类跃迁必须在配体的跃迁。由于这两类跃迁必须在配体的配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。配位场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。2022/12/282022/12/28(三三)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 配位体的配位

22、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,吸收峰波长就越吸收峰波长就越短短.例如例如,H2O的配位场强度小于的配位场强度小于NH3的配位场强度的配位场强度,所以所以Cu2+的的水合离子呈浅蓝色水合离子呈浅蓝色,吸收峰吸收峰794nm处处,而它的氨合离子呈深蓝色而它的氨合离子呈深蓝色,吸收峰在吸收峰在663nm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

23、团团,其本身为有色化合物其本身为有色化合物.当与金属离子配位时当与金属离子配位时,作为配位体的显色作为配位体的显色剂剂,其共轭结构发生了变化其共轭结构发生了变化,导致其吸收光谱蓝移或红移。导致其吸收光谱蓝移或红移。2022/12/282022/12/28三、光谱吸收曲线三、光谱吸收曲线(一一)朗伯一比耳定律朗伯一比耳定律朗朗伯伯一一比比耳耳定定律律是是光光吸吸收收的的基基本本定定律律它它指指出出：光光被被透透明明介介质质吸吸收收的的比比例例与与入入射射光光的的强强度度无无关关；在在光光程程上上每每等等厚厚层层介介质质吸吸收收相相同比例值的光。同比例值的光。用数学式表达为：用数学式表达为：I/I

24、0=10-abc 或或 lgI0/I=abc其其中中a吸吸收收系系数数，b液液层层厚厚度度，c溶溶液液浓浓度度；吸吸光光度度A=abc 如如果果浓浓度度c的的单单位位是是百百分分浓浓度度（g/100mL），b的的单单位位用用cm，则则上上式式中中的的吸光系数用符号吸光系数用符号E1%1cm表示，称为比吸光系数。表示，称为比吸光系数。2022/12/282022/12/28（二）光谱曲线的表示方法（二）光谱曲线的表示方法 将不同波长的单色光依次通过被分析的物质，分别将不同波长的单色光依次通过被分析的物质，分别测得不同波长下的吸光度或透光率，然后绘制吸收强度测得不同波长下的吸光度或透光率，然后绘制

25、吸收强度参数参数波长曲线，即为物质的吸收光谱曲线波长曲线，即为物质的吸收光谱曲线 图3.5 物质的吸收光谱曲线2022/12/282022/12/28第三节第三节 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一、各类有机化合物的紫外吸收光谱一、各类有机化合物的紫外吸收光谱（一）饱和烃及其取代衍生物（一）饱和烃及其取代衍生物 1饱和烃及其取代衍生物饱和烃及其取代衍生物 饱和烃类分子中只含有饱和烃类分子中只含有 键，因此只能产生键，因此只能产生*跃迁，即跃迁，即 电子从成键轨道（电子从成键轨道（）跃迁到反键轨道（）跃迁到反键轨道（*）。饱和烃的最大吸收峰一般小于）。饱和烃的最大吸收峰一

26、般小于150nm，已超出紫已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。外、可见分光光度计的测量范围。2022/12/282022/12/28 饱和烃的取代衍生物如卤代烃，其卤素原子上存在饱和烃的取代衍生物如卤代烃，其卤素原子上存在n电子，可产生电子，可产生n*的跃迁。的跃迁。n*的能量低于的能量低于*。例如，。例如，CH3Cl、CH3Br和和CH3I的的n*跃迁分跃迁分别出现在别出现在173、204和和258nm处。这些数据说明氯、溴处。这些数据说明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移，和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移，显示了助色团的助色作用。显示了助色团的助色作用。直

27、接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的实用价值不大。但是它们是测定紫外和可见吸合物的实用价值不大。但是它们是测定紫外和可见吸收光谱的良好溶剂。收光谱的良好溶剂。2022/12/282022/12/28（二）不饱和烃及共轭烯烃（二）不饱和烃及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除含有在不饱和烃类分子中，除含有 键外，还含有键外，还含有 键，键，它们可以产生它们可以产生*和和*两种跃迁。两种跃迁。*跃迁的跃迁的能量小于能量小于*跃迁。例如，在乙烯分子中，跃迁。例如，在乙烯分子中，*跃迁最大吸收波长为跃迁最大吸收波长为180nm。在在不饱和烃类分子中，当有

28、两个以上的双键共轭不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，时，随着共轭系统的延长，*跃迁的吸收带跃迁的吸收带 将明将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。在显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。在共轭体共轭体系中，系中，*跃迁产生的吸收带又称为跃迁产生的吸收带又称为K带。带。2022/12/282022/12/28（三）羰基化合物（三）羰基化合物羰基化合物含有羰基化合物含有 C=O基团。基团。C=O基团主要基团主要可产生可产生*、n*、n*三个吸收带。三个吸收带。n*吸收带又称吸收带又称R带，落于近紫外或紫外光区。醛、酮、带，落于近紫外或紫外光区。醛、酮、羧酸及羧酸的

29、衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮这类物质与羧酸及羧酸的衍生物在结构上由于醛酮这类物质与羧酸及羧酸的衍生物在结构上的差异，因此它们的差异，因此它们n*吸收带的光区稍有不同。吸收带的光区稍有不同。羧酸及羧酸的衍生物虽然也有羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n*吸收带，吸收带，但是，但是，羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如连结含有未共用电子对的助色团，如-OH、-Cl、-OR等，等，2022/12/282022/12/28（四）芳香族化合物（四）芳香族化合物 苯苯有有三三个个吸吸

30、收收带带，它它们们都都是是由由*跃跃迁迁引引起起的的。E1带带出出现现在在180nm（max=60，000）；E2带带出出现现在在204nm（max=8，000）；B带带出出现现在在255nm（max=200）。在在气气态态或或非非极极性性溶溶剂剂中中，苯苯及及其其许许多多同同系系物物的的B谱谱带带有有许许多多的的精精细细结结构构，这这是是由由于于振振动动跃跃迁迁在在基基态态电电子子的的跃跃迁迁上上的的叠叠加加而而引引起起的的。在在极极性性溶溶剂剂中中，这这些些精精细细结结构构消消失失。当当苯苯环环上上有有取取代代基基时时，苯苯的的三三个个特特征征谱谱带带都都会会发发生生显显著著的变化，其中影

31、响较大的是的变化，其中影响较大的是E2带和带和B谱带。谱带。由于这些助色团上的由于这些助色团上的n电子与羰基双键的电子与羰基双键的 电子产生电子产生n共轭，导致共轭，导致*轨道的能级有所提高，但这种共轭作用并不轨道的能级有所提高，但这种共轭作用并不能改变能改变n轨道的能级，因此实现轨道的能级，因此实现n*跃迁所需的能量变跃迁所需的能量变大，使大，使n*吸收带蓝移至吸收带蓝移至210nm左右。左右。2022/12/282022/12/28表表3.6 3.6 苯及其衍生物的吸收光谱苯及其衍生物的吸收光谱化合物化合物E吸收带吸收带B吸收带吸收带R吸收带吸收带 max max max max max

32、maxnmL.mol-1.cm-1nmL.mol-1.cm-1nmL.mol-1.cm-1苯苯2047900254204甲甲 苯苯2067000261225苯苯 酚酚21062002701450苯甲酸苯甲酸23011600273970苯苯 胺胺23086002871430苯乙烯苯乙烯24814000282750苯甲醛苯甲醛2491140032050硝基苯硝基苯268110003302002022/12/282022/12/28（五）稠环芳烃及杂环化合物（五）稠环芳烃及杂环化合物稠环芳烃，如萘、蒽、芘等，均显示苯的三个吸稠环芳烃，如萘、蒽、芘等，均显示苯的三个吸收带，但是与苯本身相比较，这三个吸

33、收带均发生红收带，但是与苯本身相比较，这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目的增多，吸收波长红移，且强度增加。随着苯环数目的增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。移越多，吸收强度也相应增加。当芳环上的当芳环上的-CH基团被氮原子取代后，则相应的基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相应氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相应的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与萘相的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与萘相似。此外，由于引入含有似。此外，由于引入含有n电子的电子的N原子，这类杂环原子，这类杂环化合物还可能产生化合物还可能产生n*吸收

34、带。吸收带。2022/12/282022/12/28第四节第四节 紫外分光光度计紫外分光光度计一、组成部件一、组成部件 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：即光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。即光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。图图3.6 3.6 紫外分光光度计紫外分光光度计2022/12/282022/12/28（一）光源（一）光源 对光源的基本要求是应在仪器操作所需的光谱区域对光源的基本要求是应在仪器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的稳定性，内能够发射连续辐射、有足够的辐射强度和良好的

35、稳定性，而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光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。源两类。热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨灯；气体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。钨灯和碘钨灯可放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。钨灯和碘钨灯可使用的范围在使用的范围在340 2500nm。这类光源的辐射能量与施这类光源的辐射能量与施加的外加电压有关，在可见光区，辐射的能量与工作电压加的外加电压有关，在可见光区，辐射的能量与工作电压 4 次方成正比。光电流与灯丝

36、电压的次方成正比。光电流与灯丝电压的n次方（次方（n 1）成正比。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。因此必须严格控制灯丝电压，仪器必须配有稳压装置。2022/12/282022/12/28 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同位素氘，它范围内产生连续光源。氘灯的灯管内充有氢的同位素氘，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，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大但光强度比相同功率的氢灯要大35倍。倍。（二）单

37、色器（二）单色器 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，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其主要功能：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。意可调。单色器一般由单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。等几部分组成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。单色器的性能直接影响其核心部分是色散元件，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

38、影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲入射光的单色性，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。能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。线的线性关系等。能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。2022/12/282022/12/28 棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原理是依据不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将不同波长的光分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开。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于350 3200 nm的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜

39、可的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从使用的波长范围较宽，可从185 4000nm，即可用于紫外、即可用于紫外、可见和近红外三可见和近红外三 个光域。个光域。光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用于紫外、光栅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好的、几乎均匀可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。一致的分辨能力。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成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优点本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠。缺点是各级光谱会重

40、叠而产生干扰。而产生干扰。2022/12/282022/12/28 入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件中狭缝在入射、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。狭缝的大小直接影响单色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。光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。（三）吸收池（三）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，一般有石英和玻璃材料石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只两种。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，吸收池的光学面必须能用于可

41、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。在高精度的分析测定中（紫外区尤完全垂直于光束方向。在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池材料的本身吸其重要），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精度等对分析结果都有影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。响。2022/12/282022/12/28（四）检测器（四）检测器 检测器的功能是检测信号、测量单色光透过溶液后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。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、光电管和光电倍增

42、管等。光电池、光电管和光电倍增管等。硒光电池对光的敏感范围为硒光电池对光的敏感范围为300800nm，其中又其中又以以500 600nm最为灵敏。这种光电池的特点是能产生最为灵敏。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，但由于容易出现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。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。光电倍增管是检测微弱光最常用的光电元件，它的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管要高灵敏度比一般的光电管要高2

43、00倍，因此可使用较窄的倍，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。单色器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力。2022/12/282022/12/28（五）信号指示系统（五）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来。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直读检流计、电位调节指零装置以常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。很多型号的分光光度计装及数字显示或自动记录装置等。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进行操作控制，另配有微处理机，一方面可对分光光度计进

44、行操作控制，另一方面可进行数据处理。一方面可进行数据处理。2022/12/282022/12/28二、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 紫外紫外-可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三种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。分光光度计。1，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，轮流通过参比溶液和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样品溶液，以进行吸光度的测定。这种简易型分光光

45、度计结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。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，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，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。一束通过参比池，一束通过样品池。2022/12/282022/12/28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。双光束分光光度计一般都能自动记录吸收光谱曲线。双光束分光

46、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，还能自动消除光由于两束光同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化所引起的误差。源强度变化所引起的误差。3，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（器，得到两束不同波长（1和和 2）的单色光，利用切光器）的单色光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，然后使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，然后2022/12/282022/12/28经过光电倍增管和电子控制系统，最后由显示器显示出两经过

47、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个波长处的吸光度差值A（A=A 1-A 2）。）。对于多组分对于多组分混合物、混浊试样（如生物组织液）分析，以及存在背景混合物、混浊试样（如生物组织液）分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下，利用双波长分光光度干扰或共存组分吸收干扰的情况下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的灵敏度和选择性。利用双波长分光法，往往能提高方法的灵敏度和选择性。利用双波长分光光度计，能获得导数光谱。光度计，能获得导数光谱。通过光学系统转换，使双波长分光光度计能很方便地通过光学系统转换，使双波长分光光度计能很方便地转化为单波长工作方式。如

48、果能在转化为单波长工作方式。如果能在 1和和 2处分别记录吸光处分别记录吸光度随时间变化的曲线，还能进行化学反应动力学研究。度随时间变化的曲线，还能进行化学反应动力学研究。2022/12/282022/12/28光闸单色器斩波器参比光电倍增管图图3.8 3.8 单光束分光光度计原理图单光束分光光度计原理图光电倍增管斩波器光闸试样单色器图图3.9 3.9 双光束分光光度计原理图双光束分光光度计原理图2022/12/282022/12/28单色器单色器吸收池接收器1122图图3.7 3.7 双波长分光光度计原理图双波长分光光度计原理图2022/12/282022/12/28三、分光光度计的校正三、

49、分光光度计的校正 通常在实验室工作中，验收新仪器或实验室使用过通常在实验室工作中，验收新仪器或实验室使用过一段时间后都要进行波长校正和吸光度校正。一段时间后都要进行波长校正和吸光度校正。建议采用下述的较为简便和实用的方法来进行校正：建议采用下述的较为简便和实用的方法来进行校正：镨铷玻璃或钬玻璃都有若干特征的吸收峰，可用来校正镨铷玻璃或钬玻璃都有若干特征的吸收峰，可用来校正分光光度计的波长标尺，前者用于可见光区，后者则对分光光度计的波长标尺，前者用于可见光区，后者则对紫外和可见光区都适用。也可用紫外和可见光区都适用。也可用K2CrO4标准溶液来校正标准溶液来校正吸光度标度。吸光度标度。2022/

50、12/282022/12/28第五节第五节 紫外吸收光谱的应用紫外吸收光谱的应用一一 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）化合物的鉴定（一）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。即即将将外外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