紫外可见光光谱分析法课件.pptx

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1、四、紫外四、紫外- -可见光光谱分析可见光光谱分析紫外光：紫外光：指波长为指波长为1040010400nmnm的光；的光；10180nm10180nm的紫外光不能透过光学部件，因此不能用于光谱分析测的紫外光不能透过光学部件，因此不能用于光谱分析测试（真空紫外）。试（真空紫外）。180400nm180400nm的紫外光尽管不能透过一般的玻璃，的紫外光尽管不能透过一般的玻璃，但能透过石英等光学部件，能够用于光谱分析；由于它只能透过但能透过石英等光学部件，能够用于光谱分析；由于它只能透过石英等光学部件，故称石英等光学部件，故称石英紫外区石英紫外区可见光可见光：波长为：波长为400750nm40075

2、0nm的光，人眼能感受；的光，人眼能感受；( (一一) ) 分子吸收光谱分子吸收光谱分子能级分子能级 有机物分子在紫外有机物分子在紫外- -可见光范围的吸收是由分子的能级跃迁可见光范围的吸收是由分子的能级跃迁产生的；分子的能级组成有：产生的；分子的能级组成有：电子能级跃迁：电子能级跃迁：20 1eV 20 1eV 紫外紫外- -可见光区可见光区振动能级跃迁：振动能级跃迁：0.051eV 0.051eV 中红外区中红外区转动能级跃迁：转动能级跃迁：0.0050.05 0.0050.05 远红外、微波远红外、微波 当分子受到辐射的作用时，则发生相应能量的能级跃迁当分子受到辐射的作用时，则发生相应能

3、量的能级跃迁 理论上说，分子光谱也应该是线光谱，但能级种类多，理论上说，分子光谱也应该是线光谱，但能级种类多，数量多，加上分子间的相互作用，多普勒效应，压力效应等，数量多，加上分子间的相互作用，多普勒效应，压力效应等，光谱的精细结构变宽，模糊光谱的精细结构变宽，模糊甚至消失，只能在一定的范甚至消失，只能在一定的范围内观察到随波长改变而变围内观察到随波长改变而变化的吸收曲线化的吸收曲线-带状光谱带状光谱（谱带）（谱带）（二）化合物的紫外（二）化合物的紫外- -可见光吸收光谱可见光吸收光谱 在紫外在紫外- -可见光区，有机物分子发生跃迁的类型有：可见光区，有机物分子发生跃迁的类型有： * * 、*

4、 * 、nn* * 、nn* * * * ： 能量最大；对应真空紫外区，一般发生在饱和烃中能量最大；对应真空紫外区，一般发生在饱和烃中，基本无基本无实用价值；实用价值； 乙烷乙烷max=135nmmax=135nm； 甲烷甲烷max=125nmmax=125nm nn* *： 能量最小；对应紫外能量最小；对应紫外- -可见光区，但摩尔吸收系数小，谱带可见光区，但摩尔吸收系数小，谱带弱，属于禁阻跃迁。弱，属于禁阻跃迁。 羰基、硝基等简单生色基团羰基、硝基等简单生色基团nn* * 能量较高；对应远紫外和近紫外区；不易观察能量较高；对应远紫外和近紫外区；不易观察, ,且摩尔吸收小。且摩尔吸收小。 甲

5、醇（甲醇（max=183nmmax=183nm） 甲胺（甲胺（max=nm213 max=nm213 ） 含孤对电子杂原子的饱和烃及衍生物。含孤对电子杂原子的饱和烃及衍生物。* *： 能量较低，对应近紫外区，其最大特点是摩尔吸收大能量较低，对应近紫外区，其最大特点是摩尔吸收大（10104 4L L* *molmol-1-1* *cmcm-1-1），能吸收形成强烈吸收带），能吸收形成强烈吸收带 。 乙烯乙烯 max=162nmmax=162nm 苯苯max=204nmmax=204nm 在含有不饱和官能团的分子中容易发生在含有不饱和官能团的分子中容易发生; ; * * 跃迁是分析过程中最有用的跃

6、迁，这类跃迁要求有跃迁是分析过程中最有用的跃迁，这类跃迁要求有机物分子中含有不饱和官能团。机物分子中含有不饱和官能团。2 2、生色团与助色团、生色团与助色团 有机物中含有有机物中含有键键的基团，对的基团，对200nm200nm以上的辐射具有吸收以上的辐射具有吸收性；而且随着性；而且随着键键数目的增加，溶剂的极性增强时发生数目的增加，溶剂的极性增强时发生红移红移进进入可见光区，使物质具有颜色，因而，称入可见光区，使物质具有颜色，因而，称含含键的基团为生色键的基团为生色基团基团( (发色基团发色基团) )，通常表现为通常表现为n n * *和和* *跃迁跃迁。 如如C=CC=CC=OC=O（羰），

7、（羰），-N=N-N=N-（偶氮），（偶氮）， =C=S(=C=S(硫羰硫羰) )，CCCCCNCOCOOHCSC C CC 常见生色基团的紫外可见吸收峰常见生色基团的紫外可见吸收峰 分子中本身不吸收辐射，而能使分子中生色基团的吸收峰向长分子中本身不吸收辐射，而能使分子中生色基团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团，如羟基、胺基和卤素等。当吸电子波长移动并增强其强度的基团，如羟基、胺基和卤素等。当吸电子基基( (如如-NO-NO2 2) )或给电子基或给电子基( (如如-OH,-NH-OH,-NH2 2等等) )连接到分子中的共轭体系时，连接到分子中的共轭体系时，都能导致共轭体系电子云的流动

8、性增大，分子中都能导致共轭体系电子云的流动性增大，分子中* *跃迁的能跃迁的能级差减小，最大吸收波长移向长波（级差减小，最大吸收波长移向长波（红移红移），颜色加深（），颜色加深（吸收系数吸收系数增加增加）。这些基团被称为）。这些基团被称为助色团助色团。 含含n n电子的、与电子的、与乙烯乙烯max=162nmmax=162nm分子连接能增加发色基团分子连接能增加发色基团发色能力发色能力( (红移红移) )： -OR-OR（+30nm+30nm），）， -NR-NR2 2（+40nm+40nm），）， -SR-SR（+45nm+45nm），）， -CI-CI（+5nm+5nm），）， -CH-C

9、H3 3（+5nm+5nm）3 3、有机化合物的特征吸收、有机化合物的特征吸收* *饱和烃及其取代衍生物饱和烃及其取代衍生物 饱和烃饱和烃分子中只含有分子中只含有键，且无孤对电子，只能产生键，且无孤对电子，只能产生* * 跃迁：跃迁：max150nmmax max max * * 乙烷：乙烷：maxmax=135nm=135nm 乙烯：乙烯：max=165nmmax=165nm、193nm193nm；另外，分子中双链数目增加（不共轭时，另外，分子中双链数目增加（不共轭时，maxmax不变，不变， 增加增加），），共轭系统共轭系统延长，延长，* * 跃迁吸收峰明显红移，同时跃迁吸收峰明显红移，同

10、时增加；增加； 有有伍德沃德伍德沃德- -菲希规则菲希规则估算；估算；伍德沃德提出了计算共轭二烯、多烯烃、共轭烯酮类化伍德沃德提出了计算共轭二烯、多烯烃、共轭烯酮类化合物合物 *跃迁最大吸收波长的经验规则：跃迁最大吸收波长的经验规则：五个以上双链共轭，五个以上双链共轭， max max 进入可见光区，进入可见光区， 十二烷基六烯十二烷基六烯max =364nmmax =364nm（绿色绿色）* *羰基化合物羰基化合物 羰基可以产生：羰基可以产生：n n * * 、n n * * 、* *三种形式的跃迁形三种形式的跃迁形成三个吸收带：成三个吸收带：nn* * 吸收带吸收带(B)(B)：能量较高，

11、紫外区不易观察：能量较高，紫外区不易观察, ,小；小；nn* * 吸收带吸收带(R(R，基团吸收带，基团吸收带) )：能量最小，：能量最小，很小，谱带很弱；很小，谱带很弱；* *吸收带吸收带(K(K，共轭带，共轭带) )：能量较小，特点是：能量较小，特点是 10000 10000以上；以上； 当羰基与双链共轭时，吸收峰发生红移；当羰基与双链共轭时，吸收峰发生红移；在气态或非极性溶剂中，苯及其同系物在气态或非极性溶剂中，苯及其同系物的吸收光谱曲线有许多精细结构，但在极性的吸收光谱曲线有许多精细结构，但在极性溶剂中，精细结构消失；溶剂中，精细结构消失；* *稠环芳烃及杂环化合物稠环芳烃及杂环化合物

12、 萘、蒽、菲、芘萘、蒽、菲、芘等均显示苯的三个吸收带，但与苯比等均显示苯的三个吸收带，但与苯比较，较， 增加，并有红移；随着苯环数目增加，红移与最大吸收增加，并有红移；随着苯环数目增加，红移与最大吸收更明显；当芳环的更明显；当芳环的 CHCH被被N N原子取代后（如原子取代后（如吡啶、喹啉、吖啶吡啶、喹啉、吖啶等）的吸收光谱与相应的碳环化合物相似，由于引入了等）的吸收光谱与相应的碳环化合物相似，由于引入了N N（含孤（含孤对电子），还会发生对电子），还会发生nn* * 跃迁谱带；如跃迁谱带；如吖啶吖啶在非极性溶液中在非极性溶液中的的max=270nmmax=270nm* *紫外吸收谱带的分类紫

13、外吸收谱带的分类-R-R吸收带（基团带）：由吸收带（基团带）：由nn* *产生的（杂原子与双键共轭）产生的（杂原子与双键共轭）收带，能量较小，在长波长范围，但谱带较弱。收带，能量较小，在长波长范围，但谱带较弱。-K-K吸收带（共轭带）：由吸收带（共轭带）：由* *产生，是生色基团共轭的特产生，是生色基团共轭的特征吸收带，特点是吸收强度大，并随着共轭体系的增加，有红移，征吸收带，特点是吸收强度大，并随着共轭体系的增加，有红移，以此判断化合物的共轭结构。以此判断化合物的共轭结构。-E-E吸收带：由苯环吸收带：由苯环* *跃迁产生，是芳香族化合物的特征跃迁产生，是芳香族化合物的特征吸收带，吸收强度较

14、大。当生色基团取代且与苯环共轭时，与吸收带，吸收强度较大。当生色基团取代且与苯环共轭时，与E2E2带合并，并红移。带合并，并红移。-B-B吸收带（苯带）：有吸收带（苯带）：有* *跃迁和苯环振动的重叠引起。跃迁和苯环振动的重叠引起。4 4、溶剂紫外吸收光谱的影响、溶剂紫外吸收光谱的影响 溶剂的极性溶剂的极性对组分的最大吸收波长、吸收系数、吸收峰形状对组分的最大吸收波长、吸收系数、吸收峰形状产生影响，溶剂极性非极性改为极性溶剂，吸收光谱图中，精细产生影响，溶剂极性非极性改为极性溶剂，吸收光谱图中，精细结构消失。结构消失。 溶剂极性增加，使溶剂极性增加，使* *跃迁跃迁产生的吸收峰红移；使产生的吸

15、收峰红移；使nn* *产生的吸收峰紫移产生的吸收峰紫移。（三）紫外（三）紫外- -可见光分光光度计可见光分光光度计样品池的要求：样品池的要求： （1 1）厚度高度精密；）厚度高度精密； （2 2）材质在使用的光谱范围内对光没有吸收作用；）材质在使用的光谱范围内对光没有吸收作用； （3 3）光学面与入射光轴垂直；）光学面与入射光轴垂直； （4 4）配套或配对使用；）配套或配对使用；样品池在使用中的注意事项：样品池在使用中的注意事项： （1 1）样品池在使用过程中，严禁手指触摸光学面；）样品池在使用过程中，严禁手指触摸光学面； （2 2）样品池使用后及时清洗，不能用硬质材料洗刷和强腐蚀）样品池使用

16、后及时清洗，不能用硬质材料洗刷和强腐蚀性清洗剂洗涤；性清洗剂洗涤； （3 3）不能把不同批次的样品池混用，高精度测定中要求样品）不能把不同批次的样品池混用，高精度测定中要求样品池配对使用；池配对使用；样品池的配对：样品池的配对： 用测试试剂和参比试剂测试，再交换样品池测试使用，用测试试剂和参比试剂测试，再交换样品池测试使用，吸光度差小于吸光度差小于0.0050.005即可；即可； * *由于有些有机物在紫外（近）光区不产生吸收，或产生较宽的由于有些有机物在紫外（近）光区不产生吸收，或产生较宽的吸收带，因此对分子特性的测定远不如红外吸收光谱灵敏；吸收带，因此对分子特性的测定远不如红外吸收光谱灵敏

17、； * *紫外紫外- -可见光谱能提供发色基团和助色基团及其共轭程度的信息，可见光谱能提供发色基团和助色基团及其共轭程度的信息，所以对有机物结构的推断有重要的帮助；所以对有机物结构的推断有重要的帮助； * *具有具有 电子和共轭双键的化合物，在紫外光区具有强烈的吸收，电子和共轭双键的化合物，在紫外光区具有强烈的吸收，因而，因而，定量分析定量分析有很高的灵敏度和准确度；有很高的灵敏度和准确度；nn* *4 4、定量分析、定量分析（1 1）校正曲线法）校正曲线法： 配制一系列不同含量的标准试样溶液，以不含试样的空白溶配制一系列不同含量的标准试样溶液，以不含试样的空白溶液作为参比，测定标准溶液的吸光

18、度，并绘制液作为参比，测定标准溶液的吸光度，并绘制吸光度吸光度- -浓度浓度曲线；曲线；未知试样和标准试样在相同条件下进行测定，然后根据校正曲线求未知试样和标准试样在相同条件下进行测定，然后根据校正曲线求出未知试样含量；是出未知试样含量；是定量测定最常规的方法定量测定最常规的方法；（2 2）标准加入法）标准加入法： 取几份等量的被测液，其中一份不加被测组分的取几份等量的被测液，其中一份不加被测组分的标准溶液标准溶液，其它被测液加入不同量的被测组分的标准溶液，定容到一定的其它被测液加入不同量的被测组分的标准溶液，定容到一定的体积，形成标准加入的浓度系列，然后分别测定其吸光度值，体积，形成标准加入

19、的浓度系列，然后分别测定其吸光度值，绘制吸光度绘制吸光度- -浓度的校正曲线，再将该曲线外推与浓度轴相交，浓度的校正曲线，再将该曲线外推与浓度轴相交，交点与原点的距离为被测组分稀释后的浓度；交点与原点的距离为被测组分稀释后的浓度；（3 3）标准对比法）标准对比法： 配制一个浓度为配制一个浓度为CsCs的标准溶液，测定其吸光度，求出吸收系的标准溶液，测定其吸光度，求出吸收系数数k k，然后由吸收定律，然后由吸收定律Ax=kCx Ax=kCx 求出求出CxCx； 该方法只有在测定浓度处于线形范围，并且该方法只有在测定浓度处于线形范围，并且CsCs与与CxCx相当时才相当时才能得到比较精确的结果；能得到比较精确的结果； （4 4）公式计算法）公式计算法：为吸收系数校正法，基于标准物质在特：为吸收系数校正法，基于标准物质在特定波长处的摩尔吸收系数，通过相应的公式进行计算；利用定波长处的摩尔吸收系数，通过相应的公式进行计算；利用文献查找各组分在特定波长下的文献查找各组分在特定波长下的 ； 解方程，可以求出试样中各组分的浓度；解方程，可以求出试样中各组分的浓度；蛋白质蛋白质（g/mlg/ml）=1552=1552 A A280280-757.3-757.3 A A260260核核 酸酸（g/mlg/ml）=62.9=62.9 A A260260-36-36 A A280280