波谱分析--UV-Vis
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(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析
为紫外光区光源。
• 其中：486.13nm (F线) 和 656.28nm （ C线）
可作为波长校正。
（二）．单色器 紫外－可见分光光度计的单色器的作用是
将来自光源的连续光谱按波长顺序色散，并从
中分离出一定宽度的谱带。单色器由入射狭缝、
准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝构成。
(1).色散光件
棱镜
棱镜的色散作用是棱镜材料对不同波长的光有
A logT
实际测量，往往测量物质的透光率，再转化为吸光强度。
半导体材料中光的吸收规律 紫外-可见光的吸收主要是电子从基态到激发态的跃迁 半导体材料中，电子从基态到激发态的跃迁是和它们 的能带结构相关的。 因此光的吸收规律必然和它们的能带结构相关 直接禁带 间接禁带 ZnO，GaAs，CdS Si，Ge
B(hv E g )
2 2
3
2
3. 间接跃迁 在间接带隙的半导体材料中，由于价带顶和导带底在 K空间的位置不同，加上光子的波矢比电子的波矢小 得多，为了满足动量守恒的原则，必须要借助其他过 程，如声子参与或杂质散射来实现电子在能级间的跃 迁，这种电子跃迁方式称为间接跃迁。通过计算，可 以得到吸收系数和光子能量的关系：
m I0 4 A log 4.343 10 Nb ai Ci I i 1
将常数项和光子的吸收界面 a i 合并为单一项，
m I 以 i 表示 称为摩尔吸光系数。则 A log 0 b i Ci I i 1 I0 一般对于单一组分，上式可以写成： A log bC I
( ) B
B(hv Eg )
1 2
2
和 hv 的图谱， 就得到线性吸收边
二. 紫外-可见吸收光谱的方法和设备 紫外-可见光分光光度计是在紫外和可见光范围内， 改变通过样品的入射光波长，并测得不同入射光波 长下样品的吸光度，从而获得样品信息的分析仪器。
(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱分析..
(三) 吸收池 用光学玻璃制成的吸收池，只能用于可见光区。
用熔融石英（氧化硅）制的吸收池，适用于紫外
光区，也可用于可见光区。
盛空白溶液的吸收池与盛试样溶液的吸收池应互相
匹配，即有相同的厚度与相同的透光性。
(四) ．检测器
（1）光电管和光电増倍管
图11．12光电管检测示意图 1．照射光 2．阳极
A logT
实际测量，往往测量物质的透光率，再转化为吸光强度。
半导体材料中光的吸收规律 紫外-可见光的吸收主要是电子从基态到激发态的跃迁 半导体材料中，电子从基态到激发态的跃迁是和它们 的能带结构相关的。 因此光的吸收规律必然和它们的能带结构相关 直接禁带 间接禁带 ZnO，GaAs，CdS Si，Ge
为吸收系数，d为光在固体中的传播距离。
吸收系数实际表示：光在固体中传播距离 d 1 光强衰减到原来的 e
1
光在物体中的吸收还可以利用透光率T来表示
透光度指强度为 I 0 的入射光照射物体，部分光被吸收
出射光的强度变为I，
I 出射光和入射光的强度比一般用透光率 T 表示 I0
根据吸光度A的定义，可以获得两者的相互关系为
2. 禁戒的直接跃迁 某些情况下，即使在直接禁带的半导体材料中，其价 带顶和导带底都在K空间的原点，但是它们之间的跃 迁即K=0可能被选择定则禁止，而K不为0的情况下的 跃迁反而被允许，一般把这种跃迁称为禁戒的直接跃 迁。同样通过计算，可以得到吸收系数和光子能量的 关系
( ) 3和 hv 为线性关系， 由半导体的吸收光谱，做 B ( ) 3和 hv 的图谱， 就得到线性吸收边 B
紫外吸收光谱：200 ~ 400 nm 可见吸收光谱：400 ~ 800 nm 两者都属电子光谱。
仪器分析 第九章UV-VIS
五、电荷迁移跃迁
在光能激发下，配合物中的电荷重新分布，在化合物内 部发生转移，产生吸收光谱。吸收波长从紫外到可见区，ε 一般较小。
电子跃迁的类型与分子结构及其存在的基团有密 切的联系。 •可以根据分子结构来推测可能产生的电子跃迁。 •反之，根据紫外吸收带的波长及电子跃迁的类型也 可以判断化合物分子中可能存在的吸收基团。
四、
检测器
功能：检测光信号，并将光信号转变为电信号。
光电管： 光电管：最常用的光电检测器，分为蓝敏（锑铯光敏涂料， 210－625nm）和红敏（银氧铯光敏涂料，625～1000nrn）光 电管两种。 光电倍增管
五、
信号处理及读出系统
由于透过样品后的光很弱，射到光电管产生的光电流很 小，因此需要放大测量，放大后的信号可直接输入记录式电 位计，或通过转换直接与计算机接通。
电 荷 迁 移 吸 收 光 谱 摩 尔 吸 收 系 数 较 大 (ε=103 ～ 104L·mol-1cm-1)，波长范围通常处于紫外区。
二、配位场跃迁
过渡金属离子及其化合物呈现配位场跃迁。
过渡金属元素分别具有d和f轨道，在配体存在下， 能量相等的d轨道及f轨道分别裂分成几组能量不等的d 轨道及f轨道。
9.2.3 醛和酮
n→π* 跃迁产生的是R吸收带 吸收带，R带是醛酮的特征吸收 吸收带 带。 特点：能量最小，一般在270nm以上；吸收强度弱， 一般ε<100。 当羰基双键与乙烯基双键共轭时，形成了α、β不饱和醛酮：
C C C β α
由于共轭效应使乙烯基π→π* 跃迁吸收带 红移至220～260nm成为K带，羰基双键 R带红移至310～330nm。
二、
助色团
助色团是指本身不会产生紫外吸收 ， 助色团 是指本身不会产生紫外吸收， 但与生 是指本身不会产生紫外吸收 色团相连时， 能使后者吸收波长变长、 色团相连时 ， 能使后者吸收波长变长 、 强度增大 含杂原子（带有孤对电子）的饱和基团。 的含杂原子（带有孤对电子）的饱和基团。 原因：与发色团相连时，助色团的n电子与生色团 n 的π电子形成n-π共轭，生成多电子大π键，π→π* 跃迁所需能量减小，所以生色团的λMax 移向长波 区并增加吸收强度。
仪器分析第六章UVVIS
C
O
CH3
—环己烷 …水
异丙叉丙酮的紫外-可见光谱
二、溶剂极性对吸收光谱精细结构的影响 例如：对称四嗪在不同溶剂中的吸收光谱
Ⅰ：在蒸汽态中 Ⅱ：在环己烷中 Ⅲ：在水中
★
三、正确选择溶剂 溶剂对紫外-可见吸收光谱影响很大，因此选择溶
剂应注意下列要求： 1.对试样有很好的溶解力，且对试样应是惰性的； 2.在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的
二、配位场跃迁
过渡金属离子及其化合物除了电荷迁移跃 迁外，还有配位场跃迁。
配位场跃迁的产生：过渡金属离子配合物 在配体的配位场作用下，5个能量相等的d 轨道或7个能量相等的f轨道裂分成几组能 量不等的d轨道或f轨道，当物质吸收光能 后，处于低能级的d电子或f电子可分别跃 迁至高能级的d轨道或f轨道，产生吸收光 谱。
最大吸收峰所对应的波长λmax是化合物中电 子能级跃迁时吸收的特征波长，对鉴定化 合物尤为重要，与λmax相应的εmax也是定性 和定量分析的另一重要参数。
整个吸收光谱的形状决定于物质的性质， 反映物质分子内部能级分布状况，是物质 定性的依据。
▲
6.2有机化合物紫外—可见吸收光谱
一、有机化合物电子跃迁类型 紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子在电
能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。物 质所显示的颜色是吸收光的互补色。
KMnO4的颜色及吸收光谱
▲
6.1 分子吸收光谱基本原理
一、电子跃迁产生紫外—可见吸收光谱 分子和原子一样，也有它的特征分子能级，
这些能级是由分子内部运动决定的。
①价电子的运动
分子内部运动
②分子内原子在平衡 位置附近的振动
使电子从给予体外层轨道向接受体相应的 轨道跃迁产生吸收光谱，此过程又称内氧 化-还原。
UV-Vis原理及应用概述
CH3-CH=CH-CHO λmax=217.5nm ε max=1.5× 104 在芳香环上如有发色团取代时，也会出现K带。 苯乙烯λmax=248nm ；ε max=1.4 × 104 ；K带 苯甲醛λmax=249nm ；ε max=1.1 × 104 ； K带
2021/10/10
31
4.3 B带
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26
4.1 R带
取自德文： radikal（ 基团），它是由n→π* 跃迁产生的吸收带，是含杂原子的不饱和基 团，如C=O、—NO2、—NO、—N＝N—等 发色团的特征。
特点：① n→π*跃迁的能量最小，处于长波方
向，一般λmax>270nm
② 跃迁的几率小，吸收强度弱，ε<100
36
例：苯乙酮的三个吸收峰为
O C H3
K（E2）带：λmax = 240nm，ε=1.3×104 B带：λmax =278nm， ε=1100 R带：λmax =319nm， ε =50
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37
苯乙酮的紫外吸收光谱（溶剂：正庚烷）
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38
§2 Lambert-Beer定律
44
3.1 摩尔吸光系数
2021/10/10
7
2. 电子跃迁主要类型
按照价电子性质不同讨论不同的紫外-可 见吸收光谱。 以甲醛分子为例： 存在σ电子，π电子，n（p）电子。
2021/10/10
8
分子轨道理论：
σ成键轨道< π成键轨道< n 非键轨道<π*反键轨道<σ*反键 轨道
分子中外层电子能级及跃迁类型示意图
2021/10/10
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上跃迁。因 此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化-还原的过程， 而相应的吸收光谱称为电荷迁移吸收光谱。如 苯酰 基取代物在光作用下的异构反应。电荷迁移吸收带 的谱带较宽，吸收强度较大（ max>104）。
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4.3 B带
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4.1 R带
取自德文： radikal（ 基团），它是由n→π* 跃迁产生的吸收带，是含杂原子的不饱和基 团，如C=O、—NO2、—NO、—N＝N—等 发色团的特征。
特点：① n→π*跃迁的能量最小，处于长波方
向，一般λmax>270nm
② 跃迁的几率小，吸收强度弱，ε<100
36
例：苯乙酮的三个吸收峰为
O C H3
K（E2）带：λmax = 240nm，ε=1.3×104 B带：λmax =278nm， ε=1100 R带：λmax =319nm， ε =50
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苯乙酮的紫外吸收光谱（溶剂：正庚烷）
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§2 Lambert-Beer定律
44
3.1 摩尔吸光系数
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7
2. 电子跃迁主要类型
按照价电子性质不同讨论不同的紫外-可 见吸收光谱。 以甲醛分子为例： 存在σ电子，π电子，n（p）电子。
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8
分子轨道理论：
σ成键轨道< π成键轨道< n 非键轨道<π*反键轨道<σ*反键 轨道
分子中外层电子能级及跃迁类型示意图
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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上跃迁。因 此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化-还原的过程， 而相应的吸收光谱称为电荷迁移吸收光谱。如 苯酰 基取代物在光作用下的异构反应。电荷迁移吸收带 的谱带较宽，吸收强度较大（ max>104）。
波谱分析课程—紫外光谱
T ---透光率或透射率
I0 ---入射光强度 It ---透射光强度 c ---溶液旳浓度 l ---液层厚度
ε ---摩尔吸光系数
（ ε: 浓度为1mol/L旳溶液在1cm旳吸收池中，在一
定波长下测得旳吸光度，是多种物质在一定波长下旳特
征常数）
注释
a. 此定律一般在低浓度时是正确旳，即A与c旳线性关系 只有在稀溶液中才成立。 b. 非单色光入射也会引起对该定律旳偏离（在不同波长 下同一物质旳吸光系数不同），所以入射光应为单色光。
O 300.5nm
292
第二节 紫外光谱仪
紫外光谱仪：紫外光 180～400nm 可见光 400～1000nm
仪器
紫外-可见分光光度计
基本构成
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区能够发射连续光谱，具 有足够旳辐射强度、很好旳稳定性、较长旳使用寿命。
可见光区：钨灯或卤钨灯作为光源，其辐射波长范围 在350～800 nm。
光谱旳影响。
（4）尽量与文件中所用旳溶剂一致；
EtOH max
204nm(
1120)
（5）选择挥发性小、不易燃、无毒、价格便宜旳溶剂；
（6）所选用旳溶剂不应与待测组分发生化学反应。
六、影响紫外吸收波长旳主要原因
13 共轭效应 共轭体系旳形成使分子旳HOMO能级
升高，LUMO能级降低，π→π* 旳能量降 低。而且共轭体系越长，π→π* 能级差越 小，吸收带发生红移，吸收强度增大，并 出现多种吸收谱带。
当分子中存在共轭体系时，λmax 将随共轭体系旳增 大而向长波方向移动，其吸收谱带出目前近紫外区甚 至可见光区，成为UV研究旳要点对象。
3 n→σ*跃迁
分子中具有O、N、S、X等杂原子，可产生 n→σ* 跃迁，所需能量与 π→π* 跃迁接近，产生旳吸收谱 带一般 200nm左右。
仪器分析UV-Vis
紫外可见光度计仪器: 分光光度计分为单波 长和双波长仪器。 1. 单波长分光光度计 (a) 单光束 (b) 双光束（空间分隔） (c) 双光束（时间分隔） 特点： 因光束几乎同时通过样 品池和参比池，因此可消 除光源不稳产生的误差。
2. 双波长分光度计
光源
单色器
检测器 单色器
切光器 吸收池
双波长分光光度计示意图
• 2、测定条件的选择
• （1）波长的选择 • —— 一般为最大吸收波长（灵敏、稳定） • （2）狭缝的选择 • —— 影响灵敏度和线性范围（不减少A的最大狭缝） • （3）吸光度的选择 • —— 吸光度在0.2 – 0.8 时，测量误差最小
由L-B定律：
A lg T bc
d lg T 0.434
•
•
蔽剂掩蔽被测离子，
再加显色剂等。
波谱分析 —— UV-Vis
• 4、共存离子干扰的消除方法
• （1）加入适当的掩蔽剂 • （2）改变干扰离子的价态 • 如铬天青S测定Al（Ⅲ）时，Fe（Ⅲ）有干扰， • 可加入抗坏血酸还原铁而消除干扰 （3）选择适当的波长 （4）其它 — 各种预分离技术
波谱分析 —— UV-Vis
波谱分析 —— UV-Vis
• •
• • •
6、朗伯-比尔吸收定律 —— ㏒（Io / I）= A = a b c
—— 由上式，A与 c 应为过原点的直线，但实际 分析时常有偏离，此时可从两方面分析： （1）样品溶液因素：上式仅在稀溶液成立；
•
（2）仪器因素：上式仅适用于单色光。
波谱分析 — UV-Vis
波谱分析 —— UV-Vis
（2）显色剂浓度 — 高灵敏度且吸光度恒定 • （3）温度的影响 • （4）显色时间 — 反应的时间及络合物的稳定性 • （5）参比溶液
波谱分析--UV-Vis
• 3、芳香族化合物的吸收光谱
• （1）苯的吸收光谱（E1、E2 、B） • （2）烷基取代 — 使B带稍向长波移动；
• （3）助色团取代 — 使E、B带红移，强度增加；
• （4）生色团取代 — 使B带显著红移（见表P22）；
• （5）稠环芳香族化合物 — 共轭越大，红移越多（P26
）
波谱分析 —— UV-Vis
•
分析时常有偏离，此时可从两方面分析：
•
（1）样品溶液因素：上式仅在稀溶液成立；
•
（2）仪器因素：上式仅适用于单色光。
波谱分析 — UV-Vis
• 二、仪器结构与原理
•
—— 按光学系统可分为单光束、双光束、单波长
、
•
双波长分光光度计；由辐射源、分光器、吸
•
收池、检测器等组成（见图）。
•
•
光源 — 钨灯和氘灯（连续、稳定、恒定、长
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物的 分子吸收光谱图。
丙酮
波谱分析 —— UV-Vis
• 一、方法原理
• 1、有机化合物的紫外可见吸收光谱 • （1）非键和成键向反键的跃迁（四种）
（2）电荷迁移跃迁（分子内的氧化还原过程） 如 ph – NR2 ，ph –COR 等（吸光系数大于104）
各轨道能级高低顺序： n**； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*
波谱分析--UV-Vis
2020年4月28日星期二
不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异， 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射， 这是UV-Vis定性分析的基础。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物，经待 测物吸收后，测量其对不同波 长光的吸收程度(吸光度A)， 以吸光度A为纵坐标，辐射波 长为横坐标作图，得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线，据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
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以上四种跃迁都与成键和反键轨道有关（-*，-*，-*和n*），跃迁能量较高，这些跃迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区，因
而在此不加讨论。
只有-*和n-*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近
紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重
点。
波谱分析 —— UV-Vis
• 2、几个概念
波谱分析--UV-Vis
不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异， 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射， 这是UV-Vis定性分析的基础 。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物，经待 测物吸收后，测量其对不同波 长光的吸收程度(吸光度A)， 以吸光度A为纵坐标，辐射波 长为横坐标作图，得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线，据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
设cM/c=f，则
A’ A
A
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
cM/c
该法适于离解度小、配合比低的配合物组成测定。
•
收池、检测器等组成（见图）。
•
•
光源 — 钨灯和氘灯（连续、稳定、恒定、长
）
•
分光器 — 棱镜和光栅；
紫外可见光度计仪器: 分光光度计分为单波
长和双波长仪器。
1. 单波长分光光度计 (a) 单光束 (b) 双光束（空间分隔） (c) 双光束（时间分隔）
特点： 因光束几乎同时通过样
品池和参比池，因此可消 除光源不稳产生的误差。
波谱分析 —— UV-Vis
• （3）有机物构型和构象的确定（顺反、互变）
•
如：顺反式、酮式-烯醇式互变异构等
•
（见P33-34例）
• （4）纯度检查
•
如：通过测定吸收曲线
•
通过测 来判断
•
干性油（含共轭双键）与不干性油（饱和
•
或双键不共轭）的判别
• （5）在结构定性分析时，可作为其它鉴定方法的补充
•
如：共轭体系的判断、骨架确定、构型构象的测定等
波谱分析 —— UV-Vis
• 但紫外可见定性时，仅可作为其它鉴定方法的补充
•
（见教材P30几条），同时注意以下原则：
• a、计算不饱和数，估计结构可能性；
• b、利用吸收带的max及max ，指认电子跃迁类型； • c、利用溶剂效应及pH值与光谱变化的相关性；
）
波谱分析 —— UV-Vis
• 4、无机化合物的吸收光谱
• （1）电荷迁移跃迁
•
—— 最大特点是吸收系数大（大于104），定量
•
分析灵敏（如部分无机络合物）；
• （2）配位场跃迁
•
—— 主要为d - d 和 f - f 跃迁（见武大版教材P64）
。
波谱分析 —— UV-Vis
• 5、溶剂的影响
•
—— 由上式，A与 c 应为过原点的直线，但实际
•
分析时常有偏离，此时可从两方面分析：
•
（1）样品溶液因素：上式仅在稀溶液成立；
•
（2）仪器因素：上式仅适用于单色光。
波谱分析 — UV-Vis
• 二、仪器结构与原理
•
—— 按光学系统可分为单光束、双光束、单波长
、
•
双波长分光光度计；由辐射源、分光器、吸
正切法：相邻峰(极大或极小)切线中点至相邻峰切线(极小或极大)的距离d； 峰谷法：两相邻峰值(极大或极小)间的距离p1或p2； 峰零法：极值峰至零线间的距离。
（5） 配合物组成和稳定常数测定 1）摩尔比法(饱和法) 设配合物的显色反应为：
具体做法：固定cM，增加cR，并测定一系列MRn的吸光度A，以cR/cM比值对A作 图，得如图所示曲线。其中，曲线拐点处对应的值为配合比 n。
•
NaAc + HCl (pH = 5)
•
KH2PO4 + NaOH (pH = 7)
•
H3BO3 + KCl (pH = 9)
波谱分析 —— UV-Vis
• （2）显色剂浓度 — 高灵敏度且吸光度恒定
• （3）温度的影响
• （4）显色时间 — 反应的时间及络合物的稳定性
• （5）参比溶液
•
①试液和显色剂均无色 蒸馏水为参比；
• （2）用各种经验规则计算被测定物质的max，并与实
•
测值比较
•
—— Woodward -Fieser(伍德沃德-费塞尔)规则
•
— 计算共轭二烯、多烯烃
•
不饱和醛酮、不饱和羧酸及酯类
•
芳香族化合物规则
•
Scott (斯科特)规则
Woodward-Fieser规则
Woodward-Fieser规则估算最大吸收波长的几个实例：
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物的 分子吸收光谱图。
丙酮
波谱分析 —— UV-Vis
• 一、方法原理
• 1、有机化合物的紫外可见吸收光谱 • （1）非键和成键向反键的跃迁（四种）
（2）电荷迁移跃迁（分子内的氧化还原过程） 如 ph – NR2 ，ph –COR 等（吸光系数大于104）
• （1）波长的选择
•
—— 一般为最大吸收波长（灵敏、稳定）
• （2）狭缝的选择
•
—— 影响灵敏度和线性范围（不减少A的最大狭缝
）
• （3）吸光度的选择
•
—— 吸光度在0.2 – 0.8 时，测量误差最小
由L-B定律： 微分后得：
将上两式相比，并将 dT 和 dc 分别换为T 和 c，得
当相对误差 c/c 最小时，求得T=0.368 或 A=0.434。即当A=0.434 时，吸光度读数误差最小！
（3） 示差分光光度法
测量原理：当试样中组份的浓度过大时，则A值很大，会产生读数误差。此时 若以一浓度略小于试样组份浓度作参比，则有：
具体做法：以浓度为cs的标准溶液调T=100%或A=0（调零），所测得的试样吸 光度实际就是上式中的A，然后求出c，则试样中该组份的浓度为(cs+c)。
（4） 导数光谱法
3. 分光光度计的校正 当光度计使用一段时间后其波长和吸光度将出现漂移，因此需要对
其进行校正。
波长标度校正：
使用镨-钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）进行校正。因为 二者均有其各自的特征吸收峰。
吸光度标度校正：
采用 K2CrO4 标准液校正（在25oC时，于不同波长处测定0.04000g/L
的 KOH 溶液（0.05mol/L）的吸光度 A，调整光度计使其A 达到规定的
•
②显色剂无色，试液中有其它有色离子
•
不加显色剂的试液；
•
③试液、显色剂均有色 取一份试液，加掩
•
蔽剂掩蔽被测离子，
•
再加显色剂等。
波谱分析 —— UV-Vis
• 4、共存离子干扰的消除方法
• （1）加入适当的掩蔽剂
• （2）改变干扰离子的价态
•
如铬天青S测定Al（Ⅲ）时，Fe（Ⅲ）有干扰，
• h、推测结构与光谱数据有出入而无合理解释——注意邻位效应 、
•
空间效应、跨环效应等。
波谱分析 —— UV-Vis
• 2、定量分析 —— A = abc
（1）单一物质的分析
•
—— A = k c （标准曲线法）
•
高浓度时用示差分光光度法：
•
—— A = k c
混浊样品时用双波长法测定
•
若2为样品吸收峰，1为样品无吸收，则：
设MRn电离度为，则
2）等摩尔连续变化法(Job法) 具体做法：保持cR+cM=c 恒定，但改变cM与cR的相对比例，若以cM/c对吸光度A 作图，当达最大吸光度时cM/cR之比即为配位比。由两曲线外推的交点所对应的 cM/c亦可得出配位比。若比值为0.5，则配位比n为1:1；若比值为0.33，则配位比 n为1:2……或者n=(1-cM/c)/(cM/c)
1）定义：将吸光度信号转化为对波长的导数信号的方法。导数光谱是解决干
扰物质与被子测物光谱重叠，消除胶体等散射影响和背景吸收，提
高光谱分辨率的一种数据处理技术。
2）原理：
已知
， 对波长求一阶导数，得
控制仪器使I0在整个波长范围内保持恒定，即dI0/d=0，则
可见，一阶导数信号与浓度成正比。 同样可得到二阶、三阶….n 阶导数信号亦与浓度成正比。
•
可加入抗坏血酸还原铁而消除干扰
（3）选择适当的波长
（4）其它 — 各种预分离技术
波谱分析 —— UV-Vis
• 四、分析应用
• 1、定性分析
•
—— 吸收光谱曲线的形状、吸收峰的数目、
•
最大吸收波长的位置及相应的吸收系数
• （1）比较（吸收光谱曲线）法
•
—— 与已知物或标准谱图比较
波谱分析 —— UV-Vis
• （吸收带分为：K带(n) 、R带()和B、E带（苯环））*
• d、利用max及max ，估计生色团及相邻基团； • e、与化学反应配合，进一步考察生色体系骨架结构；
• f、若分子中有2个以上分离的生色团体系，可用适当
•
模型化合物，测量差示或加合光谱，推测复杂结构*；
• g、预测K带的经验规则，对结构正确与否进行判断；
各轨道能级高低顺序： n**； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*
-*：C-H共价键，如CH4（125nm）；C-C键，如C2H6(135nm)，处于
真空紫外区；
-* 和-*跃迁：尽管所需能量比上述-*跃迁能量小，但波长仍处于
•
A = （k c + B）— B = k c
而在此不加讨论。
只有-*和n-*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近
紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重
点。
波谱分析 —— UV-Vis
• 2、几个概念
波谱分析--UV-Vis
不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异， 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射， 这是UV-Vis定性分析的基础 。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物，经待 测物吸收后，测量其对不同波 长光的吸收程度(吸光度A)， 以吸光度A为纵坐标，辐射波 长为横坐标作图，得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线，据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
设cM/c=f，则
A’ A
A
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
cM/c
该法适于离解度小、配合比低的配合物组成测定。
•
收池、检测器等组成（见图）。
•
•
光源 — 钨灯和氘灯（连续、稳定、恒定、长
）
•
分光器 — 棱镜和光栅；
紫外可见光度计仪器: 分光光度计分为单波
长和双波长仪器。
1. 单波长分光光度计 (a) 单光束 (b) 双光束（空间分隔） (c) 双光束（时间分隔）
特点： 因光束几乎同时通过样
品池和参比池，因此可消 除光源不稳产生的误差。
波谱分析 —— UV-Vis
• （3）有机物构型和构象的确定（顺反、互变）
•
如：顺反式、酮式-烯醇式互变异构等
•
（见P33-34例）
• （4）纯度检查
•
如：通过测定吸收曲线
•
通过测 来判断
•
干性油（含共轭双键）与不干性油（饱和
•
或双键不共轭）的判别
• （5）在结构定性分析时，可作为其它鉴定方法的补充
•
如：共轭体系的判断、骨架确定、构型构象的测定等
波谱分析 —— UV-Vis
• 但紫外可见定性时，仅可作为其它鉴定方法的补充
•
（见教材P30几条），同时注意以下原则：
• a、计算不饱和数，估计结构可能性；
• b、利用吸收带的max及max ，指认电子跃迁类型； • c、利用溶剂效应及pH值与光谱变化的相关性；
）
波谱分析 —— UV-Vis
• 4、无机化合物的吸收光谱
• （1）电荷迁移跃迁
•
—— 最大特点是吸收系数大（大于104），定量
•
分析灵敏（如部分无机络合物）；
• （2）配位场跃迁
•
—— 主要为d - d 和 f - f 跃迁（见武大版教材P64）
。
波谱分析 —— UV-Vis
• 5、溶剂的影响
•
—— 由上式，A与 c 应为过原点的直线，但实际
•
分析时常有偏离，此时可从两方面分析：
•
（1）样品溶液因素：上式仅在稀溶液成立；
•
（2）仪器因素：上式仅适用于单色光。
波谱分析 — UV-Vis
• 二、仪器结构与原理
•
—— 按光学系统可分为单光束、双光束、单波长
、
•
双波长分光光度计；由辐射源、分光器、吸
正切法：相邻峰(极大或极小)切线中点至相邻峰切线(极小或极大)的距离d； 峰谷法：两相邻峰值(极大或极小)间的距离p1或p2； 峰零法：极值峰至零线间的距离。
（5） 配合物组成和稳定常数测定 1）摩尔比法(饱和法) 设配合物的显色反应为：
具体做法：固定cM，增加cR，并测定一系列MRn的吸光度A，以cR/cM比值对A作 图，得如图所示曲线。其中，曲线拐点处对应的值为配合比 n。
•
NaAc + HCl (pH = 5)
•
KH2PO4 + NaOH (pH = 7)
•
H3BO3 + KCl (pH = 9)
波谱分析 —— UV-Vis
• （2）显色剂浓度 — 高灵敏度且吸光度恒定
• （3）温度的影响
• （4）显色时间 — 反应的时间及络合物的稳定性
• （5）参比溶液
•
①试液和显色剂均无色 蒸馏水为参比；
• （2）用各种经验规则计算被测定物质的max，并与实
•
测值比较
•
—— Woodward -Fieser(伍德沃德-费塞尔)规则
•
— 计算共轭二烯、多烯烃
•
不饱和醛酮、不饱和羧酸及酯类
•
芳香族化合物规则
•
Scott (斯科特)规则
Woodward-Fieser规则
Woodward-Fieser规则估算最大吸收波长的几个实例：
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合物的 分子吸收光谱图。
丙酮
波谱分析 —— UV-Vis
• 一、方法原理
• 1、有机化合物的紫外可见吸收光谱 • （1）非键和成键向反键的跃迁（四种）
（2）电荷迁移跃迁（分子内的氧化还原过程） 如 ph – NR2 ，ph –COR 等（吸光系数大于104）
• （1）波长的选择
•
—— 一般为最大吸收波长（灵敏、稳定）
• （2）狭缝的选择
•
—— 影响灵敏度和线性范围（不减少A的最大狭缝
）
• （3）吸光度的选择
•
—— 吸光度在0.2 – 0.8 时，测量误差最小
由L-B定律： 微分后得：
将上两式相比，并将 dT 和 dc 分别换为T 和 c，得
当相对误差 c/c 最小时，求得T=0.368 或 A=0.434。即当A=0.434 时，吸光度读数误差最小！
（3） 示差分光光度法
测量原理：当试样中组份的浓度过大时，则A值很大，会产生读数误差。此时 若以一浓度略小于试样组份浓度作参比，则有：
具体做法：以浓度为cs的标准溶液调T=100%或A=0（调零），所测得的试样吸 光度实际就是上式中的A，然后求出c，则试样中该组份的浓度为(cs+c)。
（4） 导数光谱法
3. 分光光度计的校正 当光度计使用一段时间后其波长和吸光度将出现漂移，因此需要对
其进行校正。
波长标度校正：
使用镨-钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）进行校正。因为 二者均有其各自的特征吸收峰。
吸光度标度校正：
采用 K2CrO4 标准液校正（在25oC时，于不同波长处测定0.04000g/L
的 KOH 溶液（0.05mol/L）的吸光度 A，调整光度计使其A 达到规定的
•
②显色剂无色，试液中有其它有色离子
•
不加显色剂的试液；
•
③试液、显色剂均有色 取一份试液，加掩
•
蔽剂掩蔽被测离子，
•
再加显色剂等。
波谱分析 —— UV-Vis
• 4、共存离子干扰的消除方法
• （1）加入适当的掩蔽剂
• （2）改变干扰离子的价态
•
如铬天青S测定Al（Ⅲ）时，Fe（Ⅲ）有干扰，
• h、推测结构与光谱数据有出入而无合理解释——注意邻位效应 、
•
空间效应、跨环效应等。
波谱分析 —— UV-Vis
• 2、定量分析 —— A = abc
（1）单一物质的分析
•
—— A = k c （标准曲线法）
•
高浓度时用示差分光光度法：
•
—— A = k c
混浊样品时用双波长法测定
•
若2为样品吸收峰，1为样品无吸收，则：
设MRn电离度为，则
2）等摩尔连续变化法(Job法) 具体做法：保持cR+cM=c 恒定，但改变cM与cR的相对比例，若以cM/c对吸光度A 作图，当达最大吸光度时cM/cR之比即为配位比。由两曲线外推的交点所对应的 cM/c亦可得出配位比。若比值为0.5，则配位比n为1:1；若比值为0.33，则配位比 n为1:2……或者n=(1-cM/c)/(cM/c)
1）定义：将吸光度信号转化为对波长的导数信号的方法。导数光谱是解决干
扰物质与被子测物光谱重叠，消除胶体等散射影响和背景吸收，提
高光谱分辨率的一种数据处理技术。
2）原理：
已知
， 对波长求一阶导数，得
控制仪器使I0在整个波长范围内保持恒定，即dI0/d=0，则
可见，一阶导数信号与浓度成正比。 同样可得到二阶、三阶….n 阶导数信号亦与浓度成正比。
•
可加入抗坏血酸还原铁而消除干扰
（3）选择适当的波长
（4）其它 — 各种预分离技术
波谱分析 —— UV-Vis
• 四、分析应用
• 1、定性分析
•
—— 吸收光谱曲线的形状、吸收峰的数目、
•
最大吸收波长的位置及相应的吸收系数
• （1）比较（吸收光谱曲线）法
•
—— 与已知物或标准谱图比较
波谱分析 —— UV-Vis
• （吸收带分为：K带(n) 、R带()和B、E带（苯环））*
• d、利用max及max ，估计生色团及相邻基团； • e、与化学反应配合，进一步考察生色体系骨架结构；
• f、若分子中有2个以上分离的生色团体系，可用适当
•
模型化合物，测量差示或加合光谱，推测复杂结构*；
• g、预测K带的经验规则，对结构正确与否进行判断；
各轨道能级高低顺序： n**； 可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*
-*：C-H共价键，如CH4（125nm）；C-C键，如C2H6(135nm)，处于
真空紫外区；
-* 和-*跃迁：尽管所需能量比上述-*跃迁能量小，但波长仍处于
•
A = （k c + B）— B = k c