【教学课件】第三章紫外可见吸收光谱.ppt

第三章 紫外可见吸收光谱UltravioletandvisiblespectrophotometryUVVis定义：定义：紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱:利用物质的分子或离子利用物质的分子或离子对紫外和可见光的吸收所产生的紫外可见光谱及对紫外和可见光的吸收所产生的紫外可见光谱及吸收程度对物质的吸收程度对物质的组成、含量和结构组成、含量和结构进行分析、进行分析、测定、推断的分析方法。测定、推断的分析方法。应用：应用：应用广泛应用广泛不仅可进行定量分析，还可利不仅可进行定量分析，还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析，用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析，还可测定一些平衡常数、配合物配位比等。可用还可测定一些平衡常数、配合物配位比等。可用于无机化合物和有机化合物的分析，对于常量、于无机化合物和有机化合物的分析，对于常量、微量、多组分都可测定。微量、多组分都可测定。特点：特点：灵敏度高、准确度高、选择性好、操作方便、灵敏度高、准确度高、选择性好、操作方便、分析速度快、应用范围广。分析速度快、应用范围广。3-1 概述3-2紫外可见吸收光谱法一、紫外可见吸收光谱的基本原理（一）紫外可见吸收光谱由紫外可见分光光度计获得光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示器显示器E电=h光(200800nm)激发态基态吸收曲线 将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的待测溶液，测量每一波长下待测溶液对光的吸收程度（即吸光度），然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，可得一曲线。这曲线描述了物质对不同波长的吸收能力，称吸收曲线或吸收光谱。L不同波长的光图图3-13-1紫外可见吸收光谱示意图紫外可见吸收光谱示意图末端吸收最强峰肩峰峰谷次强峰max min Amax minA2.2.对于同一待测溶液，浓度愈大，吸光度也愈大；对于同一待测溶液，浓度愈大，吸光度也愈大；3.3.对对于于同同一一物物质质，不不论论浓浓度度大大小小如如何何，最最大大吸吸收收峰峰所所对对应应的的波波长长(最最大大吸吸收收波波长长maxmax)不不变变.并并且且曲线的形状也完全相同。曲线的形状也完全相同。分析吸收曲线分析吸收曲线可以可以看到：看到：1.1.同一浓度的同一浓度的待测溶液对不待测溶液对不同波长的光有同波长的光有不同的吸光度不同的吸光度;（二）紫外可见光谱的特征1.吸收峰的形状及所在位置定性、定结构的依据定性、定结构的依据2.吸收峰的强度定量的依据定量的依据A=lgI0/I=CL：摩尔吸收系数单位：LL.cmcm-1-1.molmol-1-1A A单色光I0IL的物理意义及计算的物理意义及计算在在数值上等于数值上等于11mol/Lmol/L的吸光物质在的吸光物质在11cmcm光程中光程中的吸光度，的吸光度，=A/CL=A/CL，与入射光波长、溶液的性与入射光波长、溶液的性质及温度有关质及温度有关（11）吸光物质在特定波长和溶剂中的一个特吸光物质在特定波长和溶剂中的一个特 征常数征常数，定性的主要依据，定性的主要依据（22）值愈大，方法的灵敏度愈高值愈大，方法的灵敏度愈高101044强吸收强吸收=10=1033101044较强吸收较强吸收=10=1022101033中吸收中吸收101022弱吸收弱吸收n n 文献报道：紫外可见光谱的两个重要特征max,n n 例：maxEt=279nm(5012lg=3.7)二、紫外可见吸收光谱与分子结构的关系(一)有机化合物的紫外可见吸收光谱1.电子跃迁类型n n 紫外可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的这种吸收光谱取决于价电子的性质这种吸收光谱取决于价电子的性质1.1.电子类型电子类型形成单键的形成单键的电子电子C-HC-H、C-CC-C形成双键的形成双键的电子电子C=CC=C、C=OC=O未成对的孤对电子未成对的孤对电子nn电子电子C=OC=O：例：例：HCHCOH：分子轨道有分子轨道有、*、*、nn能量高低能量高低nn*能量n*n*跃迁跃迁n n*n*n*n n 主要有四种跃迁类型跃迁所需能量为：*n*n*分子中电子的能级和跃迁（1）*跃迁n n成键成键电子跃迁到反键电子跃迁到反键*轨道所产生的跃迁轨道所产生的跃迁n n*跃跃迁迁所所需需能能量量很很大大，相相当当于于远远紫紫外外的的辐辐射射能能，200nm200nmn n饱和烃只能发生饱和烃只能发生*跃迁跃迁例：例：CHCH44maxmax=125nm=125nmCC22HH66maxmax=135nm=135nmn n常用饱和烃类化合物作紫外可常用饱和烃类化合物作紫外可见吸收光谱分析的溶剂见吸收光谱分析的溶剂(2)n*跃迁n n未未共共用用电电子子对对nn电电子子跃跃迁迁到到反反键键*轨轨道道所所产产生生的的跃跃迁迁，这这类类跃跃迁迁所所需需能能量量比比*跃跃迁迁小小，200nm200nm左左右（右（150250nm150250nm）n n吸收概率较小，吸收概率较小，在在101022101033范围内，中吸收范围内，中吸收n n含有未共用电子对的杂原含有未共用电子对的杂原子（子（NN、OO、SS、XX）的饱和的饱和化合物发生化合物发生n*n*跃迁跃迁;n n含含-NHNH22、-OH-OH、-X-X例：例：CHCH33OHOHmaxmax=184nm=184nmCHCH33BrBrmaxmax=204nm=204nm（3）*跃迁n n电电子子跃跃迁迁到到反反键键*轨轨道道所所产产生生的的跃跃迁迁，这这类类跃跃迁迁所所需需能能量量比比*跃跃迁迁小小，若若无无共共轭轭，与与n*n*跃迁差不多。跃迁差不多。200nm200nm左右左右n n吸收强度大，吸收强度大，在在101044101055范围内，强吸收范围内，强吸收n n若若有有共共轭轭体体系系，波波长长向向长长波波方方向向移移动动，相相当当于于200700nm200700nmn n含不饱和键的化合物发生含不饱和键的化合物发生*跃迁跃迁C=O,C=C,C C=O,C=C,CC C(4)n*跃迁n nnn电电子子跃跃迁迁到到反反键键*轨轨道道所所产产生生的的跃跃迁迁，这这类类跃迁所需能量较小，吸收峰在跃迁所需能量较小，吸收峰在200200400400nmnm左右左右n n吸收强度小，吸收强度小，101022，弱吸收，弱吸收n n含杂原子的双键不饱和有机化合物含杂原子的双键不饱和有机化合物C=SO=N-N=N-C=SO=N-N=N-例：丙酮例：丙酮 max max=280nm=280nmn nn*n*跃迁比跃迁比*跃迁所需能量小跃迁所需能量小,吸收波长吸收波长长长n n 常用的是*跃迁和n*，这两种跃迁都需要分子中有不饱和基团提供轨道。n n n*跃迁与*跃迁的比较如下：*n*吸收峰波长吸收峰波长与组成双键的与组成双键的有关有关原子种类基本无关原子种类基本无关吸收强度吸收强度强吸收强吸收101044101055弱吸收弱吸收101022极性溶剂极性溶剂向长波方向移动向长波方向移动向短波方向移动向短波方向移动22、常用术语常用术语发色团含不饱和键基团，有含不饱和键基团，有键键n n含有不饱和键，能吸收紫外可见光，产生含有不饱和键，能吸收紫外可见光，产生n*n*或或*跃迁的基团称为发色团跃迁的基团称为发色团助色团含杂原子的饱和基团含杂原子的饱和基团n n一些本身在紫外和可见光区无吸收一些本身在紫外和可见光区无吸收,但能使生色团但能使生色团吸收峰红移吸收峰红移,吸收强度增大的基团称为助色团吸收强度增大的基团称为助色团长移与短移向长波方向移动叫红移向长波方向移动叫红移向短波方向移动叫蓝移向短波方向移动叫蓝移例：例：maxmax=254nm=254nm=230=230maxmax=270nm=270nm=1250=1250吸收带吸收峰在吸收光谱上的波带位置吸收峰在吸收光谱上的波带位置（11）RR吸收带：吸收带：n*n*跃迁跃迁特点：特点：aa跃迁所需能量较小，吸收峰位于跃迁所需能量较小，吸收峰位于200400nm200400nmbb吸收强度弱，吸收强度弱，101022（22）KK吸收带：吸收带：共轭双键中共轭双键中*跃迁跃迁特点：特点：aa跃迁所需能量较跃迁所需能量较RR带大，吸收峰位带大，吸收峰位于于210280nm210280nmbb吸收强度强，吸收强度强，101044随着共轭体系的增长，随着共轭体系的增长，KK吸收带长移，吸收带长移，210210700nm700nm增大。增大。例：例：maxmax 1-1-己烯己烯1771017710441.5-1.5-己二烯己二烯178217821010441.3-1.3-己二烯己二烯2172.12172.1101044己三烯己三烯2584.32584.3101044n nKK吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断共轭结构共轭结构应用最多的吸收带应用最多的吸收带B吸收带和E吸收带苯环带B B吸收带：有苯环必有 吸收带：有苯环必有B B带 带230-270 230-270nm nm之间有一 之间有一系列吸收峰，中吸收，芳香族化合物的特征吸收峰 系列吸收峰，中吸收，芳香族化合物的特征吸收峰 苯环上有取代基并与苯 苯环上有取代基并与苯 环共轭，精细结构消失 环共轭，精细结构消失AnmnmAnmnmmax max长移 长移苯吸收曲线 苯吸收曲线max=254nm max=254nmn nEE吸收带：吸收带：*跃迁跃迁EE11=185nm=185nm强吸收强吸收101044EE22=204nm=204nm较强吸收较强吸收101033 图 苯在乙醇中的紫外吸收光谱n n苯苯在在185nm185nm和和204204nmnm处处有有两两个个强强吸吸收收带带，分分别别称称为为EE11和和EE22吸吸收收带带，是是由由苯苯环环结结构构中中三三个个乙乙烯烯的的环环状状共共轭轭体体系系的的跃跃迁迁产产生生的的，是是芳芳香香族族化化合物的特征吸收。合物的特征吸收。n n在在230230270270nmnm处处有有较较弱弱的的一一系系列列吸吸收收带带，称称为为精精细细结结构构吸吸收收带带，亦亦称称为为BB吸吸收收带带。BB吸吸收收带带的的精精细细结结构构常常用用来来辨辨认认芳香族化芳香族化合合物。物。精细结构：K-E合并带24513000 13000B B带 带 2781110 2781110R R带 带 31950 31950苯环上有发色团且与苯环共轭时，苯环上有发色团且与苯环共轭时，EE带与带与KK带带合并，向长波方向移动，形成合并，向长波方向移动，形成KEKE合并带合并带n n例：例：E E1 1185nm 185nm50000 50000E E2 2204nm7400 204nm7400B254nm200n n 小结：R带n*弱吸收K带*强吸收共轭B带*中吸收E带*强吸收苯环3.有机化合物的紫外可见光谱饱和烃及其衍生物：饱和烃只有 电子，产生*跃跃迁迁，所需能量高，不产生紫外可见吸收，在远紫外区饱和烃衍生物，可产生n*n*跃跃迁迁，能能量量低低于于*跃迁跃迁不饱和烃及其共轭烯烃孤孤立立双双键键的的化化合合物物双双键键和和含含杂杂原原子子的的双双键化合物产生键化合物产生*、n*n*、n*n*共共轭轭双双键键的的化化合合物物使使*所所需需能能量量降降低低，吸收峰长移，吸收强度增强。吸收峰长移，吸收强度增强。羰基化合物羰基化合物羰基化合物含有羰基化合物含有C=O,C=O,可产生可产生n*n*、n*n*、*跃迁。跃迁。醛酮的醛酮的n*n*吸收带在吸收带在270300nm270300nm附近，强度低，附近，强度低，1020,1020,当醛酮的羰基与双键共轭时，形成了当醛酮的羰基与双键共轭时，形成了，不饱和醛酮，产生共轭，不饱和醛酮，产生共轭，n*n*、*跃迁的跃迁的波长长移波长长移羧酸羰基与双键共轭时，产生羧酸羰基与双键共轭时，产生n*n*、*跃跃迁的波长长移迁的波长长移共轭使共轭使*轨道能量降低。轨道能量降低。n n芳香族化合物芳香族化合物EE带和带和BB带是芳香族化合物的特征吸收带，带是芳香族化合物的特征吸收带，*跃迁跃迁当苯环上有当苯环上有羟基、氨基羟基、氨基等取代基时等取代基时,吸收峰红移吸收峰红移,吸收强度增大吸收强度增大.像羟基、氨基等一些助色团，至少像羟基、氨基等一些助色团，至少有一对非键有一对非键nn电子电子,这样才能与苯环上的电子相互这样才能与苯环上的电子相互作用作用,产生助色作用产生助色作用.取代基不同，变化程度不同，可由此鉴定各种取代基不同，变化程度不同，可由此鉴定各种取代基取代基例：例：maxmaxBB带带maxmaxEE22苯苯254204254204甲苯甲苯262208262208苯酚苯酚271213271213苯甲酸苯甲酸272230272230（二）无机化合物的吸收光谱1.dd配位场跃迁按晶体场理论，金属离子与水或其它配体生成配按晶体场理论，金属离子与水或其它配体生成配合物时，原来能量相同的合物时，原来能量相同的dd轨道会分裂成几组能量轨道会分裂成几组能量不等的不等的dd轨道，轨道，dd轨道之间的能量差称为分裂能，轨道之间的能量差称为分裂能，配合物吸收辐射能，发生配合物吸收辐射能，发生dddd跃迁，吸收光的波跃迁，吸收光的波长取决于分裂能的大小长取决于分裂能的大小配位体的配位场越强，配位体的配位场越强，dd轨道的分裂能就越大轨道的分裂能就越大，吸收峰波长就越短。，吸收峰波长就越短。例：例：HH22OO的配位场强度的配位场强度NHNH33的配位场强度的配位场强度Cu(HCu(H22O)O)442+2+吸收峰在吸收峰在794794nmnm浅蓝色浅蓝色Cu(NHCu(NH33)442+2+吸收峰在吸收峰在663663nmnm深蓝色深蓝色一些配位体配位场强度顺序一些配位体配位场强度顺序II-BrBr-ClCl-FF-OHOH-CC22OO442-2-=H=H22OOSCNSCN-吡啶吡啶=NH=NH33乙二胺乙二胺联吡啶联吡啶邻二氮菲邻二氮菲NONO22-CNCN-n ndddd跃迁跃迁概率较小跃迁跃迁概率较小,很小，一般只有很小，一般只有0.11000.1100LL.molmol-1-1，定量分析价值不大定量分析价值不大,可用于配合可用于配合物的结构研究物的结构研究2.电荷迁移跃迁指配合物中配位体与金属离子之间，一个电子指配合物中配位体与金属离子之间，一个电子由一方的一个轨道跃迁到另一方相关的轨道上。由一方的一个轨道跃迁到另一方相关的轨道上。产生电荷迁移跃迁的产生电荷迁移跃迁的必要条件必要条件：一组分是电子：一组分是电子给予体，另一组分是电子接收体。给予体，另一组分是电子接收体。例:Fe3+(SCN-)2+h Fe2+（SCN)2+电荷迁移跃迁光谱的电荷迁移跃迁光谱的很大，一般在很大，一般在101044以上，以上，用这类谱带进行定量分析，可提高监测灵敏度。用这类谱带进行定量分析，可提高监测灵敏度。电子接受体 电子给予体（三）影响紫外可见吸收光谱的因素1.1.共轭效应共轭效应共轭共轭中中间间有有一一个个单单键键隔隔开开的的双双键键或或三三键键，形形成成大大键键。由由于于存存在在共共轭轭双双键键，使使吸吸收收峰峰长长移移，吸吸收收强强度度增增加加的这种效应的这种效应两两个个生生色色团团处处于于非非共共轭轭状状态态,各各生生色色团团独独立立的的产产生生吸收吸收,总吸收是各生色团吸收加和总吸收是各生色团吸收加和.maxmax 1-1-己烯己烯1771017710441.5-1.5-己二烯己二烯17821782101044max 1-己烯1771041.3-己二烯2172.1104己三烯2584.3104共轭状态共轭状态,吸收峰向长波方向移动吸收峰向长波方向移动,吸收强度增吸收强度增加。醛、酮和羧酸中碳氧双键同烯键之间的共轭作用加。醛、酮和羧酸中碳氧双键同烯键之间的共轭作用会使会使*轨道能量降低轨道能量降低,从而使从而使*跃迁和跃迁和n*n*跃迁跃迁的吸收峰都发生红移的吸收峰都发生红移.共轭效应越大，向长波方向移动越多。共轭效应越大，向长波方向移动越多。2.2.助色效应助色效应nn共轭共轭长移长移n n助色团与发色团相连时，助色团的助色团与发色团相连时，助色团的nn电子与发色团电子与发色团的的电子共轭，使吸收峰长移，吸收强度增加的这电子共轭，使吸收峰长移，吸收强度增加的这种效应种效应3.3.超共轭效应超共轭效应共轭共轭长移长移n n烷基上的烷基上的电子与共轭体系中的电子与共轭体系中的电子共轭，使吸电子共轭，使吸收峰长移，吸收强度增加的这种效应收峰长移，吸收强度增加的这种效应例：例：max=217nm max=217nm max=226nm max=226nm超共轭效应比共轭效应的影响小的多4.4.空间位阻空间位阻由于空间位阻，防碍两个发色团处在同一平面，由于空间位阻，防碍两个发色团处在同一平面，使共轭程度降低。吸收峰短移，吸收强度降低使共轭程度降低。吸收峰短移，吸收强度降低的这种现象的这种现象例：例：反式大共轭体系顺式max=294nmmax=294nmmax=280nmmax=280nm=2.7=2.7101044=1.4=1.41010445.溶剂效应（11）对最大吸收波长的影响）对最大吸收波长的影响 随着溶剂极性的增大 随着溶剂极性的增大*跃迁吸收峰向长波方向移动，即发生红移 跃迁吸收峰向长波方向移动，即发生红移n*n*跃迁吸收峰向短波方向移动，即发生蓝移 跃迁吸收峰向短波方向移动，即发生蓝移例：异亚丙基丙酮 例：异亚丙基丙酮 溶剂 溶剂 正己烷 正己烷 氯仿 氯仿 水 水 极性越大 极性越大*230nm238nm243nm*230nm238nm243nm长移 长移 n*329nm315nm305nm n*329nm315nm305nm短移 短移（2）对光谱精细结构和吸收强度的影响当当物物质质处处于于气气态态时时，其其振振动动光光谱谱和和转转动动光光谱谱亦亦表现出来，因而具有非常清晰的精细结构。表现出来，因而具有非常清晰的精细结构。当当它它溶溶于于非非极极性性溶溶剂剂时时，由由于于溶溶剂剂化化作作用用，限限制分子的自由转动，转动光谱就不表现出来制分子的自由转动，转动光谱就不表现出来随随着着溶溶剂剂极极性性的的增增大大，分分子子振振动动也也受受到到限限制制，精精细细结结构构就就会会逐逐渐渐消消失失，合合并并为为一一条条宽宽而而低低的的吸吸收带收带。P21图32苯酚的庚烷溶液-苯酚的乙醇溶液Anmnm选择溶剂的原则n n 未知物与已知物必须采用相同溶剂n n 尽可能使用非极性溶剂，以获得精细结构n n 所选溶剂在测定波长范围内应无吸收或吸收很小n n 常用溶剂有庚烷、正己烷、水、乙醇等。n n 书中列出一些常用溶剂的适用波长范围。33紫外可见分光光度计一、仪器的基本部件光源 光源 单色器 单色器 吸收池 吸收池 检测器 检测器 显示器 显示器（一）光源（一）光源光源的作用是提供辐射光源的作用是提供辐射连续复合光连续复合光可见光区可见光区钨灯钨灯320-2500320-2500nmnm优点：发射强度大、使用寿命长优点：发射强度大、使用寿命长紫外光区紫外光区氢氢灯灯或或氘氘灯灯180-375180-375nmnm氘氘灯灯的的发发射射强强度度比比氢氢灯灯大大44倍倍玻璃对这一波长有强吸收，必须用石英光窗。玻璃对这一波长有强吸收，必须用石英光窗。紫紫外外可可见见分分光光光光度度计计同同时时具具有有可可见见和和紫紫外外两两种光源。种光源。（二）单色器n n单单色色器器是是从从连连续续光光谱谱中中获获得得所所需需单单色色光光的的装装置置。常用的有棱镜和光栅两种单色器。常用的有棱镜和光栅两种单色器。n n棱棱镜镜单单色色器器的的缺缺点点是是色色散散率率随随波波长长变变化化，得得到到的的光谱呈非均匀排列，而且传递光的效率较低。光谱呈非均匀排列，而且传递光的效率较低。n n光光栅栅单单色色器器在在整整个个光光学学光光谱谱区区具具有有良良好好的的几几乎乎相相同同的的色色散散能能力力。因因此此，现现代代紫紫外外可可见见分分光光光光度度计上多采用光栅单色器。计上多采用光栅单色器。（三）吸收池 n n 吸吸收收池池是是用用于于盛盛放放溶溶液液并并提提供供一一定定吸吸光光厚厚度度的的器皿。器皿。n n它由玻璃或石英材料制成。它由玻璃或石英材料制成。n n玻玻璃璃吸吸收收池池只只能能用用于于可可见见光光区区。最最常常用用的的吸吸收收池厚度为池厚度为11cmcm。（四）检测器（四）检测器n n 检检测测器器的的作作用用是是检检测测光光信信号号。常常用用的的检检测测器器有有光电管和光电倍增管。光电管和光电倍增管。1.1.光电管光电管 光光电电管管由由一一个个半半圆圆筒筒形形阴阴极极和和一一个个金金属属丝丝阳阳极极组组成成。当当照照射射阴阴极极上上光光敏敏材材料料时时，阴阴极极就就发发射射电电子子。两端加压，形成光电流。两端加压，形成光电流。蓝蓝敏敏光光电电管管为为铯铯锑锑阴阴极极。适适用用波波长长范范围围：220-220-625625nmnm红红敏敏光光电电管管为为银银和和氧氧化化铯铯阴阴极极适适用用波波长长范范围围：600-1200600-1200nmnm。2.2.光电倍增管光电倍增管n n光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。它它由由密密封封在在真真空空管管壳壳内内的的一一个个光光阴阴极极、多多个个倍倍增极（亦称打拿极）和一个阳极组成增极（亦称打拿极）和一个阳极组成。通通常常两两极极间间的的电电压压为为75-10075-100VV，九九个个倍倍增增极极的的光电倍增管的总放大数为光电倍增管的总放大数为101066-10-1077n n光电倍增管的暗电流是仪器噪音的主要来源光电倍增管的暗电流是仪器噪音的主要来源（五）信号显示器（五）信号显示器常常用用的的显显示示器器有有检检流流计计、微微安安计计、电电位位计计、数数字电压表、记录仪、示波器及数据处理机等。字电压表、记录仪、示波器及数据处理机等。二、仪器的类型（一）单光束分光光度计光源 单色器参比样品检测器 显示器只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位置，使它们分别置于光路来进行测定n n国产国产751751型、型、752752型、型、721721型、型、722722型、型、UV-1100UV-1100型、英国型、英国SP-500SP-500型型单色器 同步旋转镜单色器参比样品检测器 显示器斩光器光源（二）双光束分光光度计（三）双波长分光光度计n n一个光源，两个单色器，一个吸收池一个光源，两个单色器，一个吸收池光源单色器单色器吸收池检测器 1 1 2 2斩光器用两种不同波长的单色光束交替照射到样品溶液上，不需使用参比溶液，测得的是样品在两种波长下的吸光度之差11为选好的测定波长，一般为待测物质的为选好的测定波长，一般为待测物质的maxmax22为选好的参比波长，一般为待测物质的为选好的参比波长，一般为待测物质的minminn n测得的是样品在两种波长测得的是样品在两种波长11和和22处的吸光度之差处的吸光度之差AA，AA为扣除了背景吸收的吸光度为扣除了背景吸收的吸光度A=AA=A11-A-A22=（KK11-K-K22）CLCLn n优点：优点：（11）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景（22）可用于微量组分的测定）可用于微量组分的测定（33）可用于混浊液和多组分混合物的定量测定）可用于混浊液和多组分混合物的定量测定3-4紫外可见吸收光谱法的应用 不同的有机化合物具有不同的吸收光谱，可进行简单的定性分析，但吸收光谱较简单，只能用于鉴定共轭发色团，推断未知物骨架，可进行定量分析及测定配合物配位比和稳定常数一、定性分析：(一）比较吸收光谱法 根据化合物吸收光谱的形状、吸收峰的数目、强度、位置进行定性分析待测样品相同条件样品谱标准物质标准谱（二）计算max的经验规律n n 用经验规则计算不饱和有机化合物的max并与实测值进行比较，然后确认物质的结构。n n 常用的规则是WoodWardWoodWard（伍德瓦特）规则，可计算共轭多烯及，不饱和醛酮化合物。1.共轭多烯的max计算链状共轭二烯单环共轭二烯异环共轭二烯同环共轭二烯max217nm217nm214nm253nm骨架母体增加值：延伸一个共轭双键+30nm增加一个烷基或环基取代+5nm增加一个环外双键+5nm助色团取代：-Cl 或 Br+5nm-OR 烷氧基+6nm对连接在母体电子体系上的不同取代基以及其它结构因素加以修正注：n n 环外双键是指C=C 双键直接与环相连，其中一个C 在环上，C=,另一个C 在环外。n n 同环二烯与异环二烯同时共存时，按同环二烯计算。例1：基本值nm两个烷基取代nm计算值max227nm实测值max226nm例：基本值：17nm加一个环外双键nm加四个烷基取代nm计算值maxnm实测值maxnm例：基本值：按同环二烯nm加一个共轭双键nm加一个环外双键nm加三个烷基取代15nm计算值max3nm实测值max3nm.,不饱和醛、酮母体 链状不饱和醛 基本值 max 207nm 链状不饱和酮 215 五元环不饱和酮 202 六元环不饱和酮 215O n n增加值增加值同环共轭二烯同环共轭二烯+39+39nmnmn n每增加一个共轭双键每增加一个共轭双键+30+30nmnmn n每增加一个环外双键每增加一个环外双键+5+5nmnmn n共轭双键上增加烷基或环基取代共轭双键上增加烷基或环基取代n n位位+10+10nmnm位位+12+12nmnmn n位及以上位及以上+18+18nmnm例：链状：基本值215nm 位烷基取代+10nm 位烷基取代+12nmC3计算值max237nm实测值max236nm例：环状：基本值215nm共轭双键+30nm 位烷基取代+18nm环外双键+5nm计算值max268nm例：人们对莎草酮提出两种结构式，实验值max=252nm，问是下面那一种结构式?基本值215nm 位烷基取代+12nm计算值max227nm基本值215nm 位烷基取代+10nm 位烷基取代+24nm环外双键+5nm计算值max254nm(三)纯度检查 如如果果一一化化合合物物在在紫紫外外区区没没有有吸吸收收峰峰，而而其其杂杂质质有有较较强强吸吸收收，就就可可方方便便的的检检出出该该化化合合物物中中的痕量杂质。的痕量杂质。例例如如要要鉴鉴定定甲甲醇醇和和乙乙醇醇中中的的杂杂质质苯苯，可可利利用用苯苯在在254254nmnm处处的的BB吸吸收收带带，而而甲甲醇醇或或乙乙醇醇在在此此波长范围内几乎没有吸收。波长范围内几乎没有吸收。又又如如四四氯氯化化碳碳中中有有无无二二硫硫化化碳碳杂杂质质，只只要要观察在观察在318318nmnm处有无二硫化碳的吸收峰即可。处有无二硫化碳的吸收峰即可。用紫外可见吸收光谱鉴定未知物的结构较困难，因谱图简单，吸收峰个数少，主要表现化合物的发色团和助色团的特征。利用紫外可见吸收光谱可确定有机化合物中不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、同分异构体二、结构分析1.推测官能团200280nm无吸收不含不饱和键，不含苯环，可能是饱和化合物210250nm强吸收*，2个共轭单位260350nm强吸收*，35个共轭单位270350nm弱吸收n*，无强吸收，孤立含杂原子的双键C=O,-NO2,-N=N-260nm（230270）中吸收*，有苯环2.判断同分异构体酮式结构，无共轭中吸收206nm(极性溶剂中为主）烯醇式结构，共轭体系，强吸收=1.8104,245nm(非极性溶剂中为主）例：乙酰乙酸乙酯三、定量分析应用范围：无机化合物，测定主要在可见光区，大约可测定50多种元素有机化合物，主要在紫外区1.单组分物质的定量分析测定条件：选择合适的分析波长（max）选择适当的参比溶液（1）比较法：在一定条件下，配制标准溶液和样品溶液，在max下测 A标准溶液As=CsL被测溶液Ax=CxLCx=CsAx/As注意：Cs 与 Cx大致相当（2）标准曲线法12345样品标液C1C2C3C4C5CXAA1A2A3A4A5AXACXAX2.多组分物质的定量分析（只讨论2组分）在某特定波长下测定在某特定波长下测定AA总总=AA11+A+A22+A+A33+吸光度加和性吸光度加和性（11）吸收光谱互不重叠）吸收光谱互不重叠ab1 2在1处测a组分，b组分不干扰在2处测b组分，a组分不干扰2.多组分物质的定量分析（只讨论2组分）（2）吸收光谱单向重叠ab1 2A1a+b=A1a+A1bA2b=2bCbL在1处a、b组分都吸收在2处b组分吸收，a组 分不干扰n n首先在首先在2 2 处测定处测定bb组分，因组分，因aa组分不干扰组分不干扰 AAssbb=22bbCCssbbLL22bb=AAssbb/CCssbbLL在在22处处 AAxxbb=22bbCCxxbbLL求出求出CCxxbbAA11a+ba+b=A=A11aa+A+A11bb=11aaCCxxaaL+L+11bbCCxxbbLL其中：其中：11aa=AA11aa/CCssaaLL11bb=AA11bb/CCssbbLLA12（3）吸收光谱双向重叠ab 1为a组分的最大吸收波长，2为b组分的最大吸收波长1处：A1a+b=A1a+A1b=1aCxaL+1bCxbL2处：A2a+b=A2a+A2b=2aCxaL+2bCxbLE FA1测2参ab（4）双波长测定法1为a组分的最大吸收波长，为测定波长2为参比波长，A1b=A2b1处：A1a+b=A1a+A1b2处：A2a+b=A2a+A2bn n A=A1a+bA2a+b=(A1a+A1b)(A2a+A2b)=A1aA2a=1aCXL2aCXLE FA1测2参ab四、示差分光光度法普通的分光光度法采用普通的分光光度法采用不含不含被测组分的参比溶被测组分的参比溶液，而示差分光光度法则液，而示差分光光度法则使用一定浓度的被测物使用一定浓度的被测物作参比溶液。作参比溶液。普通普通参比参比T100%T100%示差示差参比参比CsACsAss=ssCCssLT100%LT100%未知液未知液AAxx=xxCCxxLLA=AA=AssAAxx=(C=(CssCCxx)L=)L=CLCL1.单标准示差分光光度法应用于高浓度，低浓度样品的测量应用于高浓度，低浓度样品的测量（11）高浓度溶液）高浓度溶液CxCsCxCs高吸光度示差法是用浓度比试样溶液稍低的高吸光度示差法是用浓度比试样溶液稍低的标准溶液用作参比溶液来调节标准溶液用作参比溶液来调节T=100%T=100%。n n普通的分光光度法：测得试样的普通的分光光度法：测得试样的T=5.0%,T=5.0%,配制一浓配制一浓度稍低的标准溶液度稍低的标准溶液Cs,Cs,测得测得T=10.0%,T=10.0%,二者之差为二者之差为5%5%n n示差法示差法:用标准溶液用标准溶液CsCs来调节仪器令来调节仪器令T=100%,T=100%,再测再测定试样定试样Cx,Cx,可得可得T=50.0%,T=50.0%,二者之差为二者之差为50%50%。示差法。示差法相当于把标尺扩大了相当于把标尺扩大了1010倍，测量读数的相对误差也倍，测量读数的相对误差也就缩小了就缩小了1010倍。倍。示差分光光度法(示差法)与普通光度法的关系n n 示差法:采用浓度稍低于试样的标准溶液(Cs)作参比溶液调节仪器T100(A=0)，再测定试样溶液的吸光度(称为相对吸光度)，相对应的透光度称为相对透光度。n n 普通光度法:以纯溶剂或空白试剂作参比溶液，测得标准溶液及试液的吸光度分别为As和Ax，对应的透光度为Ts和Tx，普通光度法与示差法的关系n n根据朗伯根据朗伯-比尔定律比尔定律普通光度法普通光度法:AAss=ssCsLACsLAxx=xxCCxxLL示差法示差法:A=AA=Ass-A-Axx=(C=(Css-C-Cxx)L=)L=CLCLn n上式意义：在符合朗伯上式意义：在符合朗伯-比尔定律测定浓度范围内，比尔定律测定浓度范围内，示差法测得的相对吸光度示差法测得的相对吸光度(AA)与被测溶液和参比与被测溶液和参比溶液的浓度差溶液的浓度差(Cs-CxCs-Cx,即即C)C)成正比，即可用于定成正比，即可用于定量测定。此时试液的量测定。此时试液的TT5050，令读数落在适宜令读数落在适宜的范围内，提高了测定的准确度。的范围内，提高了测定的准确度。（2）低浓度溶液CxCs用Cs调T=0，再用纯溶剂调T=100%，测Cx的T或A把原来的90%100%一段扩展成0100%，透光率扩大了10倍。被测物质的透光率由95%50%。2、双标准示差分光光度法n n Cs1Cx Cs2n n 用Cs1调T=0，Cs2调T=100%，测Cx的T或ACx1 Cx2五、导数分光光度法n n对吸收光谱曲线进行一阶或高阶求导，可得到各种对吸收光谱曲线进行一阶或高阶求导，可得到各种导数光谱曲线导数光谱曲线1.1.导数光谱的优点导数光谱的优点最大优点是分辨率大大提高最大优点是分辨率大大提高（11）能够分辨两个或两个以上完全覆盖或以很小波）能够分辨两个或两个以上完全覆盖或以很小波长差相重叠的吸收峰长差相重叠的吸收峰（22）能够分辨吸光度急剧上升时所掩盖的弱吸收峰）能够分辨吸光度急剧上升时所掩盖的弱吸收峰（33）能够确认宽阔吸收带的最大吸收峰（随着导数）能够确认宽阔吸收带的最大吸收峰（随着导数阶数的增加，吸收峰的尖锐程度增大，比较准确的阶数的增加，吸收峰的尖锐程度增大，比较准确的确定确定maxmax实际应用中，常用二阶导数光谱一阶二阶2.导数光谱的定量分析n n 若将AA=CLCL对波长对波长进行几次求导，式中只有进行几次求导，式中只有AA、是是的函数的函数经n次求导后，吸光度的导数值与吸收物的浓度仍成正比，可进行定量分析最大的优点是可提高检测灵敏度