紫外吸收光谱分析(课堂PPT).ppt

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1、第九章第九章 紫外吸收光谱分析紫外吸收光谱分析9-1分子吸收光谱分子吸收光谱9-2有机化合物的紫外吸收光谱有机化合物的紫外吸收光谱9-3无机化合物的紫外及可见光吸收光谱无机化合物的紫外及可见光吸收光谱9-4影响影响紫外吸收光谱的因素紫外吸收光谱的因素9-5紫外及可见光分光光度计紫外及可见光分光光度计9-6紫外吸收光谱的应用紫外吸收光谱的应用14.了了解解紫紫外外吸吸收收光光谱谱法法的的定定性性分分析析和和定定量量分分析析方方法法及其应用。及其应用。教学重点与难点：教学重点与难点：1.分子吸收光谱的产生及特征；分子吸收光谱的产生及特征；2.紫外吸收光谱法的定性分析和定量分析紫外吸收光谱法的定性分

2、析和定量分析教学目的及要求教学目的及要求1.理解分子吸收光谱的产生及特征；理解分子吸收光谱的产生及特征；2.了解紫外分光光度计的主要部件及其类型；了解紫外分光光度计的主要部件及其类型；3.掌握紫外吸收光谱仪操作条件的选择；掌握紫外吸收光谱仪操作条件的选择；2 在在光光谱谱分分析析中中，依依据据物物质质对对光光的的选选择择性性吸吸收收而而建建立立起起来的分析方法称为吸光光度法来的分析方法称为吸光光度法,主要有主要有:红红外外吸吸收收光光谱谱：分分子子振振动动转转动动光光谱谱，吸吸收收光光波波长长范范围围2.5 1000 m,主要用于主要用于有机化合物结构鉴定。有机化合物结构鉴定。紫紫外外吸吸收收

3、光光谱谱：电电子子跃跃迁迁光光谱谱，吸吸收收光光波波长长范范围围200 380nm(近紫外区近紫外区)，可用于可用于结构鉴定和定量分析结构鉴定和定量分析。可可见见吸吸收收光光谱谱：电电子子跃跃迁迁光光谱谱，吸吸收收光光波波长长范范围围380 750nm，主要用于主要用于有色物质的定量分析。有色物质的定量分析。9-1分子吸收光谱分子吸收光谱3紫外紫外-可见分光光度法的特点：可见分光光度法的特点：1与其它光谱分析方法相比，其仪器设备和与其它光谱分析方法相比，其仪器设备和操作都比较操作都比较简单，费用少，分析速度快简单，费用少，分析速度快;2灵敏度高灵敏度高;3选择性好选择性好;4精密度和准确度较高

4、精密度和准确度较高;5用途广泛。用途广泛。4n n11原理原理原理原理运动的运动的运动的运动的分子分子分子分子外层电子外层电子外层电子外层电子-吸收吸收吸收吸收紫外紫外紫外紫外-可见光可见光可见光可见光区的辐射区的辐射区的辐射区的辐射-产生电子能级跃迁产生电子能级跃迁产生电子能级跃迁产生电子能级跃迁-紫外紫外紫外紫外-可可可可见吸收光谱见吸收光谱见吸收光谱见吸收光谱一、紫外一、紫外-可见分子吸收光谱与电子跃迁可见分子吸收光谱与电子跃迁5一、紫外一、紫外-可见分子吸收光谱与电子跃迁可见分子吸收光谱与电子跃迁物质分子内部三种运动形式：物质分子内部三种运动形式：1.1.电子相对于原子核的运动，电子相

5、对于原子核的运动，2.2.原子核在其平衡位置附近的相对振动原子核在其平衡位置附近的相对振动 3.3.分子本身绕其重心的转动。分子本身绕其重心的转动。6 分子具有三种不同能级：分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和电子能级、振动能级和转动能级转动能级。三种能级都是三种能级都是量子化量子化的，且各自具有相应的能量的，且各自具有相应的能量 分子的内能：电子能量分子的内能：电子能量E Ee e、振动能量、振动能量E Ev v、转动、转动能量能量E Er r 即即 e+e+v+v+r r eevvr r 其中其中Ee：1-20eV;Ev：0.05-1eV;Er：0.05eV7n n 由于三种能级跃迁

6、所需能由于三种能级跃迁所需能由于三种能级跃迁所需能由于三种能级跃迁所需能量不同，所以需要量不同，所以需要量不同，所以需要量不同，所以需要不同波长不同波长不同波长不同波长的的的的电磁辐射使它们跃迁，即在电磁辐射使它们跃迁，即在电磁辐射使它们跃迁，即在电磁辐射使它们跃迁，即在不不不不同的光学区同的光学区同的光学区同的光学区出现吸收谱带，形出现吸收谱带，形出现吸收谱带，形出现吸收谱带，形成所谓的成所谓的成所谓的成所谓的带状光谱带状光谱带状光谱带状光谱 n n 不同物质不同物质不同物质不同物质结构不同结构不同结构不同结构不同或者说其或者说其或者说其或者说其分子能级的分子能级的分子能级的分子能级的能量间

7、隔各异能量间隔各异能量间隔各异能量间隔各异，因，因，因，因此不同物质将此不同物质将此不同物质将此不同物质将选择性选择性选择性选择性地吸收地吸收地吸收地吸收不不不不同波长或能量同波长或能量同波长或能量同波长或能量的外来辐射，这的外来辐射，这的外来辐射，这的外来辐射，这是是是是UV-VisUV-VisUV-VisUV-Vis定性分析的基础定性分析的基础定性分析的基础定性分析的基础 苯蒸气的吸收曲线苯蒸气的吸收曲线8讨论：（1）转动能级转动能级间的能量差间的能量差r：0.0050.050eV，跃，跃迁产生迁产生吸收光谱位于远红外区吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光。远红外光谱或分子转动光谱

8、；谱；（2）振动能级振动能级的能量差的能量差v约为：约为：0.05eV，跃迁，跃迁产生的产生的吸收光谱位于红外区吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；，红外光谱或分子振动光谱；（3）电子能级电子能级的能量差的能量差e较大较大120eV。电子跃迁产。电子跃迁产生的吸收光谱在生的吸收光谱在紫外紫外可见光区可见光区，紫外紫外可见光谱或分子可见光谱或分子的电子光谱。的电子光谱。9（4）吸收光谱的）吸收光谱的波长分布波长分布是由产生谱带的是由产生谱带的跃迁能级间跃迁能级间的能量差所决定的能量差所决定，反映了分子，反映了分子内部能级分布状况内部能级分布状况，是，是物质物质定性的依据定性的依据。（5）

9、吸收谱带的强度吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供关，也提供分子结构的信息分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数得的摩尔吸光系数max也作为定性的依据也作为定性的依据。不同物质的不同物质的max有时可能相同，但有时可能相同，但max不一定相同；不一定相同；（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据。定量分析的依据。10吸收曲线吸收曲线 将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的待测溶将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的待测溶将不同波长的光透过某

10、一固定浓度和厚度的待测溶将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的待测溶液，液，液，液，测量每一波长下待测溶液对光的吸收程度（即吸光测量每一波长下待测溶液对光的吸收程度（即吸光测量每一波长下待测溶液对光的吸收程度（即吸光测量每一波长下待测溶液对光的吸收程度（即吸光度），度），度），度），然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，可得一曲线。可得一曲线。可得一曲线。可得一曲线。这曲线描述了物质对不同波长的吸收能力这曲线描述了物质对不同波长的吸收能力这曲线描述了物质对不同波长的

11、吸收能力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。称吸收曲线或吸收光谱。称吸收曲线或吸收光谱。称吸收曲线或吸收光谱。L不同波长的光不同波长的光11吸收曲线的讨论：吸收曲线的讨论：同一种物质对不同波长同一种物质对不同波长光的吸光度不同光的吸光度不同。吸光度。吸光度最大处对应的波长称为最最大处对应的波长称为最大吸收波长大吸收波长maxmax不同浓度的同一种物质，不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似其吸收曲线形状相似maxmax不变。而不变。而对于不同物质，对于不同物质，它们的吸收曲线形状和它们的吸收曲线形状和maxmax则不同则不同。12 吸收曲线吸收曲线吸收曲线吸收曲线可以

12、提供物质的可以提供物质的可以提供物质的可以提供物质的结构信息结构信息结构信息结构信息，并作为物质，并作为物质，并作为物质，并作为物质定性定性定性定性分析分析分析分析的依据之一。的依据之一。的依据之一。的依据之一。不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A A A A 有差异，在有差异，在有差异，在有差异，在maxmaxmaxmax处吸光度处吸光度处吸光度处吸光度A A A A 的差异最大。此特性可作的差异最大。此特性可作的差异最大。此特性可作的差异最大。此特性可作为

13、物质为物质为物质为物质定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据。13胆甾醇胆甾醇异亚丙基丙酮异亚丙基丙酮共轭基团相共轭基团相同的不同分子，同的不同分子，紫外、可见吸紫外、可见吸收光谱很相似。收光谱很相似。O=CC=C两分子具有相同的两分子具有相同的共轭基团共轭基团144-2有机物和无机物的紫外、可见有机物和无机物的紫外、可见吸收光谱吸收光谱一一 有机物的吸收光谱与电子跃迁有机物的吸收光谱与电子跃迁（一）（一）电子跃迁类型电子跃迁类型n15电子跃迁能级示意图电子跃迁能级示意图16 它们的能级高低为：它们的能级高低为：n*n*n*17跃迁跃迁所需能量最大所需能量最大，电子只有吸收远

14、紫外光的能量电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。才能发生跃迁。饱和烷烃饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远的分子吸收光谱出现在远紫外区紫外区(吸收波长吸收波长200nm的光的光)，但当它们，但当它们与生色与生色团相连团相连时，就会发生时，就会发生n共轭作用共轭作用，增强增强生色团生色团的的生色能力生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加强度增加)，这样的基团称为助色团。，这样的基团称为助色团。24有机化合物的吸收谱带常因引有机化合物的吸收谱带常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收入取代基或改变溶剂使最大吸收波长波长max和吸收强度发生变化和吸收强度发生变化.ma

15、x向长波方向移动称为红移向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移向短波方向移动称为蓝移(或紫或紫移移)。吸收强度即摩尔吸光系数。吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小增大或减小的现象分别称为的现象分别称为增色增色效应或减色效应效应或减色效应，如图所示。，如图所示。3)红移和蓝移红移和蓝移(或紫移或紫移)25四四 各种常见有机化合物紫外吸收光谱各种常见有机化合物紫外吸收光谱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：饱和烃类：分子中只含有分子中只含有 键键，因此只能产生，因此只能产生*跃迁，跃迁，最最大吸收峰一般大吸收峰一般小于小于150nm，已超出紫外可见分光光度，已超出紫外可见分光

16、光度计的测量范围，处于真空紫外区。计的测量范围，处于真空紫外区。26饱和烃的取代衍生物：饱和烃的取代衍生物：如卤代烃，其卤素原子上存在如卤代烃，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*。其相应的吸收波。其相应的吸收波长长小于小于200nm直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的物的实用价值不大。但是它们是测定紫外吸收光谱的实用价值不大。但是它们是测定紫外吸收光谱的良好溶剂。例：己烷、氯仿。良好溶剂。例：己烷、氯仿。272.不饱和烃及共轭烯烃不饱和烃及共轭烯烃(A)非共轭不饱和烯烃非共轭不饱和烯烃

17、除含有除含有 键键外，还含有外，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。*跃迁的能量小于跃迁的能量小于*跃迁。跃迁。例如，在乙烯分子中，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左右。左右。C=C发色基团，发色基团，但但 *200nm。max=177nm 28 （B B）共轭烯烃）共轭烯烃 *在在不饱和烃类分子中，当有两个以上的不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭双键共轭时，随着共轭系统的时，随着共轭系统的延长延长，*跃迁的吸收带将跃迁的吸收带将明明显显向向长波长波方向方向移动移动，吸收强度也随之，吸收强度也随之增强增强。共轭双键。共轭

18、双键愈多愈多，红移，红移愈显著愈显著，甚至产生颜色。，甚至产生颜色。在在共轭体系中，共轭体系中，*跃迁产生的吸收带又称为跃迁产生的吸收带又称为K K带带。K K带带共轭非封闭体系的共轭非封闭体系的*跃迁跃迁2930 3.羰基化合物羰基化合物 C=O基团可产生基团可产生n*、n*、*三个吸收三个吸收带，带，n*吸收带又称吸收带又称R带带，落于近紫外或紫外光区，落于近紫外或紫外光区，R带带吸收较吸收较弱弱（maxmax100100）醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。由于在结构上的差异，它们都含有羰基。由于在结构上的差异，它们n*吸收吸收

19、带带的光区稍有不同。的光区稍有不同。n 醛酮的醛酮的醛酮的醛酮的羰基与双键共轭羰基与双键共轭羰基与双键共轭羰基与双键共轭时，形成不饱和醛酮类化合物，时，形成不饱和醛酮类化合物，时，形成不饱和醛酮类化合物，时，形成不饱和醛酮类化合物，发生发生发生发生红移，强度增强红移，强度增强红移，强度增强红移，强度增强31苯苯*跃迁的三个吸收带跃迁的三个吸收带E1带带:180nm=60000E2带带:204nm=8000B带带:256nm=2004 4.苯及其衍生物苯及其衍生物l苯有三个吸收带，苯有三个吸收带，是由是由 *与与苯苯环振动能级跃迁环振动能级跃迁叠加引起；叠加引起；B B带也带也称精细结构吸收称精

20、细结构吸收带带.32苯环上的取代基使苯环上的取代基使B带简化、红移，带简化、红移，吸收强度增大吸收强度增大。苯苯甲苯甲苯苯胺苯胺化合物化合物化合物化合物 maxmax(nm)(nm)(B B带带带带)maxmax苯苯苯苯256256200200甲苯甲苯甲苯甲苯261261300300间二甲苯间二甲苯间二甲苯间二甲苯2632633003001,3,5-1,3,5-三甲苯三甲苯三甲苯三甲苯26626630530533苯环与羰基双键苯环与羰基双键共轭共轭羰基双键：羰基双键：K K带和带和R R带红移；带红移；苯环：苯环：B B带简化，带简化，E E2 2带与带与K K带重合且红移带重合且红移乙酰苯的

21、紫外吸收光谱乙酰苯的紫外吸收光谱34稠环芳烃及杂环化合物稠环芳烃及杂环化合物苯的三个吸收带红移，且强度增加。苯环的苯的三个吸收带红移，且强度增加。苯环的数目越多，波长红移越多。数目越多，波长红移越多。蒽蒽萘萘芘芘 35 9-3无机化合物的紫外及可见光吸收光谱无机化合物的紫外及可见光吸收光谱产生无机化合物紫外、可见吸收光谱的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：电子跃迁形式，一般分为两大类：电荷迁移跃迁和配位场跃迁电荷迁移跃迁和配位场跃迁。36 一、电荷迁移跃迁一、电荷迁移跃迁Mn+Lb-M(n-1)+L(b+1)-hFe3+SCN-2+Fe2+SCN2+h 无机配合物

22、有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。无机配合物有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。M为中心离子，是电子接受体，为中心离子，是电子接受体，L是配体，为电子给是配体，为电子给予体。受辐射能激发后，使一个电子从给予体外层轨予体。受辐射能激发后，使一个电子从给予体外层轨道向接受体跃迁而产生道向接受体跃迁而产生电荷迁移吸收光谱电荷迁移吸收光谱。37二、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配位场跃迁包括配位场跃迁包括d-d d-d 跃迁和跃迁和跃迁和跃迁和f-f f-f 跃迁跃迁跃迁跃迁。元

23、素周期表中。元素周期表中。元素周期表中。元素周期表中第四、五周期第四、五周期第四、五周期第四、五周期的的的的过渡金属元素过渡金属元素过渡金属元素过渡金属元素分别含有分别含有分别含有分别含有3d3d和和和和4d4d轨道，轨道，轨道，轨道，镧镧镧镧系和锕系元素系和锕系元素系和锕系元素系和锕系元素分别含有分别含有分别含有分别含有4f4f和和和和5f5f轨道。在配体的存在下，轨道。在配体的存在下，轨道。在配体的存在下，轨道。在配体的存在下，过渡元素五个能量相等的过渡元素五个能量相等的过渡元素五个能量相等的过渡元素五个能量相等的d d轨道和镧系元素七个能量相轨道和镧系元素七个能量相轨道和镧系元素七个能量

24、相轨道和镧系元素七个能量相等的等的等的等的f f轨道分别轨道分别轨道分别轨道分别分裂分裂分裂分裂成几组能量不等的成几组能量不等的成几组能量不等的成几组能量不等的d d轨道和轨道和轨道和轨道和f f轨道。轨道。轨道。轨道。38当它们的离子当它们的离子当它们的离子当它们的离子吸收光能吸收光能吸收光能吸收光能后，后，后，后，低能态的低能态的低能态的低能态的d d电子或电子或电子或电子或f f电子可以电子可以电子可以电子可以分别跃迁至高能态的分别跃迁至高能态的分别跃迁至高能态的分别跃迁至高能态的d d或或或或f f轨道轨道轨道轨道，这两类跃迁分别称为，这两类跃迁分别称为，这两类跃迁分别称为，这两类跃迁

25、分别称为d-d-d d 跃迁和跃迁和跃迁和跃迁和f-f 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配位配位配位场作用下才可能发生场作用下才可能发生场作用下才可能发生场作用下才可能发生，因此又称为配位场跃迁。，因此又称为配位场跃迁。，因此又称为配位场跃迁。，因此又称为配位场跃迁。39八面体场八面体场E配位场跃迁属禁戒跃迁，吸收强度弱，配位场跃迁属禁戒跃迁，吸收强度弱，max210210甘油甘油甘油甘油230230乙醇乙醇乙醇乙醇210210氯仿氯仿氯仿氯仿245245甲醇甲醇甲醇甲醇210210四氯

26、化碳四氯化碳四氯化碳四氯化碳265265异丙醇异丙醇异丙醇异丙醇210210乙酸甲酯乙酸甲酯乙酸甲酯乙酸甲酯260260正丁醇正丁醇正丁醇正丁醇210210乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯26026096%96%硫酸硫酸硫酸硫酸210210乙酸正丁酯乙酸正丁酯乙酸正丁酯乙酸正丁酯260260乙醚乙醚乙醚乙醚220220苯苯苯苯280280二氧六环二氧六环二氧六环二氧六环230230甲苯甲苯甲苯甲苯285285二氯甲烷二氯甲烷二氯甲烷二氯甲烷235235吡啶吡啶吡啶吡啶303303己烷己烷己烷己烷200200丙酮丙酮丙酮丙酮330330环己烷环己烷环己烷环己烷200200二硫化碳二硫化碳二硫化碳

27、二硫化碳375375吸收光谱中常用的溶剂吸收光谱中常用的溶剂442 2共轭体系的存在共轭体系的存在共轭体系的存在共轭体系的存在-红移红移红移红移 如如如如 CHCH2 2=CH=CH2 2 的的的的*跃迁，跃迁，跃迁，跃迁，maxmax165200nm165200nm；而；而；而；而 1,3-1,3-丁二烯，丁二烯，丁二烯，丁二烯，maxmax=217nm=217nm 由于相间的由于相间的由于相间的由于相间的 键与键与键与键与 键相互作用，产生键相互作用，产生键相互作用，产生键相互作用，产生 共轭效应，共轭效应，共轭效应，共轭效应，生成大生成大生成大生成大 键键键键，使，使，使，使*轨道的能量

28、降低，轨道的能量降低，轨道的能量降低，轨道的能量降低，*跃迁所需的跃迁所需的跃迁所需的跃迁所需的能能能能量也减小量也减小量也减小量也减小，所以生色团的吸收谱带移向，所以生色团的吸收谱带移向，所以生色团的吸收谱带移向，所以生色团的吸收谱带移向长波区长波区长波区长波区，且，且，且，且吸收吸收吸收吸收强度增加强度增加强度增加强度增加45共轭双键数增加，波长红移共轭双键数增加，波长红移46例下列两对异构体，能否用紫外光谱加以区别？例下列两对异构体，能否用紫外光谱加以区别？（）（）（）（）解；可以，（）中第一解；可以，（）中第一个化合物含有三个共轭双个化合物含有三个共轭双键，最大吸收波长比第二键，最大吸

29、收波长比第二种化合物要长，强度也较种化合物要长，强度也较高同理（）中第二个高同理（）中第二个化合物含有三个共轭双键化合物含有三个共轭双键47一、基本组成一、基本组成二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型9-5紫外及可见光分光光度计紫外及可见光分光光度计48图图 紫外分光光度计紫外分光光度计1：光源；：光源；2：单色器；：单色器；3：吸收池；：吸收池；4：检测器；：检测器；5：信号指示系统：信号指示系统一、一、主要部件与性能主要部件与性能49（一）（一）光源光源基基本本要要求求所需的光谱区域内能够发射所需的光谱区域内能够发射连续辐射连续辐射足够的辐射足够的辐射强度强度良好的良好的稳定性稳定性辐

30、射辐射能量能量随波长的随波长的变化变化应尽可能应尽可能小小50连续光源连续光源可见区可见区钨灯钨灯,碘钨灯碘钨灯紫外区紫外区氘灯氘灯,氢灯氢灯n n可见光可见光可见光可见光400400750nm750nmn n紫外光紫外光紫外光紫外光200200400nm400nm51（二）（二）单色器单色器11单色器：能从光源辐射的复合光中分出单色光的装置单色器：能从光源辐射的复合光中分出单色光的装置单色器：能从光源辐射的复合光中分出单色光的装置单色器：能从光源辐射的复合光中分出单色光的装置2 2组成：狭缝、准直镜、组成：狭缝、准直镜、组成：狭缝、准直镜、组成：狭缝、准直镜、色散元件（棱镜，光栅）色散元件（

31、棱镜，光栅）色散元件（棱镜，光栅）色散元件（棱镜，光栅）3 3棱棱棱棱镜镜镜镜色色色色散散散散原原原原理理理理：依依依依据据据据不不不不同同同同的的的的波波波波长长长长光光光光通通通通过过过过棱棱棱棱镜镜镜镜时时时时有有有有不不不不同同同同的的的的折射率折射率折射率折射率而将不同波长的光分开而将不同波长的光分开而将不同波长的光分开而将不同波长的光分开(1)(1)玻玻玻玻璃璃璃璃棱棱棱棱镜镜镜镜：由由由由于于于于玻玻玻玻璃璃璃璃可可可可吸吸吸吸收收收收紫紫紫紫外外外外光光光光，所所所所以以以以玻玻玻玻璃璃璃璃棱棱棱棱镜镜镜镜只只只只能能能能用用用用于于于于35035032003200nmnm的的

32、的的波波波波长长长长范范范范围围围围，即即即即只只只只能能能能用用用用于于于于可可可可见见见见光光光光域内域内域内域内(2)(2)石石石石英英英英棱棱棱棱镜镜镜镜：石石石石英英英英棱棱棱棱镜镜镜镜可可可可使使使使用用用用的的的的波波波波长长长长范范范范围围围围较较较较宽宽宽宽，可可可可从从从从1851854000nm4000nm，即即即即可可可可用用用用于于于于紫紫紫紫外外外外、可可可可见见见见和和和和近近近近红红红红外外外外三三三三个个个个光光光光域域域域 524光栅光栅原理原理：利用光的：利用光的衍射与干涉衍射与干涉作用制成的作用制成的范范围围：紫紫外外、可可见见及及红红外外光光域域，而而

33、且且在在整整个个波波长长区区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力优优点点：它它具具有有色色散散波波长长范范围围宽宽、分分辨辨本本领领高高、成成本低、便于保存和易于制备本低、便于保存和易于制备等优点等优点缺缺点点：各各级级光光谱谱会会重重叠叠而而产产生生干干扰扰,可可用用二二维维色色散技术克服散技术克服5354（三）吸收池（三）吸收池1 1吸收池功能：用于盛放分析试样吸收池功能：用于盛放分析试样吸收池功能：用于盛放分析试样吸收池功能：用于盛放分析试样2 2材料材料材料材料玻璃玻璃玻璃玻璃能吸收能吸收能吸收能吸收UVUV光，仅适用于光，仅适用于光，仅适用于光，仅适用

34、于可见光可见光可见光可见光区区区区石英石英石英石英不能吸收紫外光，适用于不能吸收紫外光，适用于不能吸收紫外光，适用于不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区紫外和可见光区紫外和可见光区紫外和可见光区3 3要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致），为减少要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致），为减少要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致），为减少要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致），为减少 光的损失，吸收池的光学面必须完全光的损失，吸收池的光学面必须完全光的损失，吸收池的光学面必须完全光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直垂直垂直垂直于光束方向于光束方向于光束方向于光束方向55（四）检测器（四）检测器1

35、 1功能：检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的功能：检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的功能：检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的功能：检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置一种装置一种装置一种装置2 2检测器类型：检测器类型：检测器类型：检测器类型：光电池、光电管和光电倍增管光电池、光电管和光电倍增管光电池、光电管和光电倍增管光电池、光电管和光电倍增管3 3硒光电池硒光电池硒光电池硒光电池：光的敏感范围为：光的敏感范围为：光的敏感范围为：光的敏感范围为300800nm300800nm，其中，其中，其中，其中500500600nm600nm最为灵敏。一般用于最为灵

36、敏。一般用于最为灵敏。一般用于最为灵敏。一般用于低档低档低档低档的分光光度计中的分光光度计中的分光光度计中的分光光度计中4 4光电管光电管光电管光电管：在紫外：在紫外：在紫外：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5 5光电倍增管光电倍增管光电倍增管光电倍增管：检测微弱光最常用的光电元件，它的灵敏：检测微弱光最常用的光电元件，它的灵敏：检测微弱光最常用的光电元件，它的灵敏：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度比一般的光电管要度比一般的光电管要度比一般的光电管要高高高高200200倍倍倍倍，因此

37、可使用，因此可使用，因此可使用，因此可使用较窄较窄较窄较窄的单色的单色的单色的单色器狭缝，从而对光谱的精细结构有器狭缝，从而对光谱的精细结构有器狭缝，从而对光谱的精细结构有器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力较好的分辨能力较好的分辨能力较好的分辨能力56（五）信号指示系统（五）信号指示系统作用：放大信号并以适当方式指示或记录下来作用：放大信号并以适当方式指示或记录下来常用装置：直读检流计、电位调节指零装置，数字常用装置：直读检流计、电位调节指零装置，数字显示或自动记录装置显示或自动记录装置57二、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单光束分光光度计单光束分光光度计双光

38、束分光光度计双光束分光光度计双波长分光光度计双波长分光光度计580.575光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器读出读出读出读出系统系统系统系统单光束分光光度计单光束分光光度计59特点：特点：特点：特点：使使使使用用用用时时时时来来来来回回回回拉拉拉拉动动动动吸吸吸吸收收收收池池池池（轮轮轮轮流流流流通通通通过过过过参参参参比比比比溶溶溶溶液液液液和和和和样品溶液）样品溶液）样品溶液）样品溶液）移动误差移动误差移动误差移动误差 结构简单，操作方便，维修容易结构简单，操作方便，维修容易结构简单，操作方便，维修容易结构简单，操作方便，维修容易适于在

39、给定波长处测量吸光度或透光度，一般不适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。高的稳定性。60光通光通量的量的比值比值光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器显示显示显示显示光束分裂器光束分裂器光束分裂器光束分裂器单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计61自动记录，快速全波段扫描。自动记录，快速全波段扫描。可消除光源可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。特别适合

40、于结构分析。仪器复杂，价格较高。特点特点特点特点：不不不不用用用用拉拉拉拉动动动动吸吸吸吸收收收收池池池池(同同同同时时时时通通通通过过过过参参参参比比比比溶溶溶溶液液液液和和和和待待待待测测测测溶溶溶溶液液液液），可以减小移动误差，可以减小移动误差，可以减小移动误差，可以减小移动误差 可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱 62双波长分光光度计双波长分光光度计特点：特点：特点：特点：可消除干扰和吸收池不匹配引起的误差，不需可消除干扰和吸收池不匹配引起的误差，不需可消除干扰和吸收池不匹配引起的误差，不需可消除干扰和吸收池不匹配引起的误差，不需要参比溶液

41、要参比溶液要参比溶液要参比溶液 适用于分析多组分混合物，混浊试样（如生物组织液）适用于分析多组分混合物，混浊试样（如生物组织液）适用于分析多组分混合物，混浊试样（如生物组织液）适用于分析多组分混合物，混浊试样（如生物组织液）将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光(1 1、2 2)快速交替通过同一快速交替通过同一快速交替通过同一快速交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。吸收池而后到达检测器。产生交流信号。吸收池而后到达检测器。产生交流信号。吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池无需参比池无需参比池无需参比池。=1 12nm2nm

42、。两波长同时扫描即可获得导数光谱。两波长同时扫描即可获得导数光谱。两波长同时扫描即可获得导数光谱。两波长同时扫描即可获得导数光谱。63测量信号：测量信号：64两波长处的背景两波长处的背景吸收相等吸收相等定量分析关系式：定量分析关系式：自动校正背景吸收原理自动校正背景吸收原理659-6紫外吸收光谱的应用紫外吸收光谱的应用物质的物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团和主紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团和主色团的特性，不是整个分子的特性色团的特性，不是整个分子的特性。因此，单凭紫外光谱不能完全确定物质的分子结构，因此，单凭紫外光谱不能完全确定物质的分子结构，还需要与其它物理化学手段结合（还需要与

43、其它物理化学手段结合（IR,NMR,MS）,才才能得到可靠的结论。能得到可靠的结论。利用紫外光谱可以提供一些有价值的分析数据。利用紫外光谱可以提供一些有价值的分析数据。紫外吸收光谱紫外吸收光谱主要用于有机化合物的分析和鉴定，同分主要用于有机化合物的分析和鉴定，同分异构体的鉴别，物质结构的测定异构体的鉴别，物质结构的测定等。等。66一、一、一、一、定性分析定性分析定性分析定性分析不同的有机化合物具有不同的吸收光谱。根据化合物不同的有机化合物具有不同的吸收光谱。根据化合物不同的有机化合物具有不同的吸收光谱。根据化合物不同的有机化合物具有不同的吸收光谱。根据化合物的特征吸收峰的特征吸收峰的特征吸收峰

44、的特征吸收峰波长和强度波长和强度波长和强度波长和强度可以进行物质的鉴定，可以进行物质的鉴定，可以进行物质的鉴定，可以进行物质的鉴定，结合红结合红结合红结合红外光谱，质谱和核磁共振谱外光谱，质谱和核磁共振谱外光谱，质谱和核磁共振谱外光谱，质谱和核磁共振谱进行定性鉴定和结构分析进行定性鉴定和结构分析进行定性鉴定和结构分析进行定性鉴定和结构分析波长波长波长波长吸收带吸收带吸收带吸收带结构结构结构结构200200400nm400nm无无无无饱和直链烃，脂环烃，饱和脂肪烃饱和直链烃，脂环烃，饱和脂肪烃饱和直链烃，脂环烃，饱和脂肪烃饱和直链烃，脂环烃，饱和脂肪烃270270350nm350nm弱弱弱弱简单

45、的非共轭发色团简单的非共轭发色团简单的非共轭发色团简单的非共轭发色团210210250nm250nm强强强强共轭双键共轭双键共轭双键共轭双键250250300nm300nm中等强度中等强度中等强度中等强度苯环苯环苯环苯环67二、二、有机化合物的构型，构象测定有机化合物的构型，构象测定（1 1）顺反异构）顺反异构）顺反异构）顺反异构一般，一般，一般，一般，反式异构体的反式异构体的反式异构体的反式异构体的 maxmax和和和和 maxmax比相应的顺式异比相应的顺式异比相应的顺式异比相应的顺式异构体大构体大构体大构体大 在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，在顺式肉桂酸和反式肉桂

46、酸中，在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间位阻大，苯环与侧链双顺式空间位阻大，苯环与侧链双顺式空间位阻大，苯环与侧链双顺式空间位阻大，苯环与侧链双键键键键共平面性差共平面性差共平面性差共平面性差，不易产生共轭；，不易产生共轭；，不易产生共轭；，不易产生共轭；反式空间位阻小，双键与苯环在反式空间位阻小，双键与苯环在反式空间位阻小，双键与苯环在反式空间位阻小，双键与苯环在同一平面上，同一平面上，同一平面上，同一平面上，容易产生共轭容易产生共轭容易产生共轭容易产生共轭。因。因。因。因此，反式的最大吸收波长此，反式的最大吸收波长此，反式的最大吸收波长此，反式的最大吸收波长maxmax=295nm=29

47、5nm，而顺式的最大吸收波，而顺式的最大吸收波，而顺式的最大吸收波，而顺式的最大吸收波长长长长max=280nmmax=280nm肉桂酸肉桂酸肉桂酸肉桂酸68（2）互变异构体）互变异构体根据紫外吸收光谱的根据紫外吸收光谱的max判断是否存在互判断是否存在互变异构体变异构体酮式酮式没有共轭双键，它在没有共轭双键，它在204nm处仅有弱吸收；而处仅有弱吸收；而烯烯醇式醇式由于有由于有共轭双键共轭双键，因此在，因此在245nm处有处有强的强的K吸收吸收带带（=18000Lmol-1cm-1)。乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯69三、纯度检查三、纯度检查n n 如果一化合物在紫外区如果一化合物在紫外区如果一化

48、合物在紫外区如果一化合物在紫外区没有没有没有没有吸收峰，而其中的吸收峰，而其中的吸收峰，而其中的吸收峰，而其中的杂质有较强吸收杂质有较强吸收杂质有较强吸收杂质有较强吸收，就可方便地检出该化合物中的痕，就可方便地检出该化合物中的痕，就可方便地检出该化合物中的痕，就可方便地检出该化合物中的痕量杂质。量杂质。量杂质。量杂质。n n例如：要检定乙醇中的杂例如：要检定乙醇中的杂例如：要检定乙醇中的杂例如：要检定乙醇中的杂质质质质苯苯苯苯，可利用苯在，可利用苯在，可利用苯在，可利用苯在256nm256nm处的处的处的处的B B B B吸收带，而甲醇或吸收带，而甲醇或吸收带，而甲醇或吸收带，而甲醇或乙醇在此

49、波长处几乎没有乙醇在此波长处几乎没有乙醇在此波长处几乎没有乙醇在此波长处几乎没有吸收。吸收。吸收。吸收。乙醇乙醇含含10ppm苯的乙醇苯的乙醇70乙醇乙醇含含10ppm苯的乙醇苯的乙醇苯溶液苯溶液含含10-6M蒽蒽的苯溶液的苯溶液a)根据吸收光谱判断根据吸收光谱判断b)根据根据lg判断判断例如：标准菲例如：标准菲现测得某菲的精制品现测得某菲的精制品，说明精制说明精制品不纯。品不纯。三、纯度检查三、纯度检查71 四四 定量分析定量分析 根据朗伯比尔定律，物质在一定波长根据朗伯比尔定律，物质在一定波长处的处的吸光度与它的浓度成正比吸光度与它的浓度成正比，因此，选择，因此，选择合适的波长，测定溶液的

50、吸光度就可求出溶合适的波长，测定溶液的吸光度就可求出溶液的浓度和物质的量。液的浓度和物质的量。72四、四、定量分析定量分析1、单组分定量方法单组分定量方法校准曲线法校准曲线法73在在在在处：处：处：处：在在在在处：处：处：处：解此方程组得：解此方程组得：解此方程组得：解此方程组得：注：上述讨论中注：上述讨论中注：上述讨论中注：上述讨论中由纯物质测得。由纯物质测得。由纯物质测得。由纯物质测得。2、多组分定量方法多组分定量方法解联立方程组解联立方程组74 芦丁含量测定：取样品芦丁含量测定：取样品芦丁含量测定：取样品芦丁含量测定：取样品3mg3mg稀释至稀释至稀释至稀释至25mL25mL。0.710