第六章紫外光谱和荧光光谱
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第六章 仪器分析 荧光分析法
x射线荧光分析法原子受x射线激发原子荧光分析法原子特征谱线激发荧光分析法紫外可见光激发基态分子吸收一定能量后跃迁至激发态当激发态分子以辐射跃迁形式将其能量释放返回基态时便产生分子发射光依据激发的模式不同分子发光分为光致发光按激发的类型又可分为荧光和磷光两种热致发光场致发光和化学发光等
第6章 荧光分析法
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低 振动能级→基态（ T1 → S0跃迁）。
1.基本原理
无辐射跃迁方式 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式 由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。
内转换：能量差较小的激发态之间，部分能量 重叠，激发态由高电子能级转移至低电子能级 的无辐射能级交换。
外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生 相互作用而转移能量的非辐射跃迁；外转换使 荧光或磷光减弱或“猝灭”。 体系间跨越：不同多重态,有重叠的振动能级间 的非辐射跃迁。
2.荧光分光光度计
（2）单色器 选择激发光波长的第一单色器 选择发射光(测量)波长的第二单色器
（3）样品池
低荧光的玻璃或石英 方形适用于90°测量 （4）检测器 光电倍增管 （5）读出装臵
2.荧光分光光度计
2.2 仪器的校正
(1)灵敏度校正 (2)波长校正 (3)激发光谱和荧光光谱的校正
3.分析方法 3.1 荧光强度与物质浓度的关系
1.基本原理
（3）影响荧光强度的外部因素
① 温度 温度升高，荧光物质的荧光效率和荧光 强度下降。 其中一个原因是分子的内部能量转化作 用。当激发分子接受额外热能时，有可能使 激发能转换为基态的振动能量，随后迅速振 动弛豫而丧失振动能量。另一个原因是碰撞 频率增加，使外转换的去活几率增加。
1.基本原理
1.基本原理
1.基本原理
第6章 荧光分析法
磷光发射：电子由第一激发三重态的最低 振动能级→基态（ T1 → S0跃迁）。
1.基本原理
无辐射跃迁方式 振动弛豫：同一电子能级内以热能量交换形式 由高振动能级至低相邻振动能级间的跃迁。
内转换：能量差较小的激发态之间，部分能量 重叠，激发态由高电子能级转移至低电子能级 的无辐射能级交换。
外转换：激发分子与溶剂或其他分子之间产生 相互作用而转移能量的非辐射跃迁；外转换使 荧光或磷光减弱或“猝灭”。 体系间跨越：不同多重态,有重叠的振动能级间 的非辐射跃迁。
2.荧光分光光度计
（2）单色器 选择激发光波长的第一单色器 选择发射光(测量)波长的第二单色器
（3）样品池
低荧光的玻璃或石英 方形适用于90°测量 （4）检测器 光电倍增管 （5）读出装臵
2.荧光分光光度计
2.2 仪器的校正
(1)灵敏度校正 (2)波长校正 (3)激发光谱和荧光光谱的校正
3.分析方法 3.1 荧光强度与物质浓度的关系
1.基本原理
（3）影响荧光强度的外部因素
① 温度 温度升高，荧光物质的荧光效率和荧光 强度下降。 其中一个原因是分子的内部能量转化作 用。当激发分子接受额外热能时，有可能使 激发能转换为基态的振动能量，随后迅速振 动弛豫而丧失振动能量。另一个原因是碰撞 频率增加，使外转换的去活几率增加。
1.基本原理
1.基本原理
1.基本原理
紫外-可见分光光度法
30.01mg→100ml 5→50ml 浓度为30.01ug/ml
E=A / C C为100ml溶液中所含被测物质的重量 （按干燥品或无水物计算），g
（C = 0.003001g ×（1-水分）/ 100ml)
二.鉴别: 按各该品种项下的规定，测定供试品
溶液在有关波长处的最大及最小吸收，有 的并须测定其各最大吸收峰值或最大吸收 与最小吸收的比值，均应符合规定。
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 材料本身的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响。
玻璃吸收池因为能吸收紫外光，故只 能用于320nm以上的可见光区。
石英吸收池因不吸收紫外光而常用 于3０0nm以下的紫外光区，但也可用于 可见光区。
最常用的光路长度为: 1cm的吸收池。
表示方法：
（1）百分吸收系数（E）：
以
E 1% 1cm
表示。
E=A/C(%)×L(cm)
中国药典规定的吸收系数即为
E 1% 1cm
。
在用吸收系数法计算含量时，E11c%m 通常要
大于100
（2）摩尔吸收系数（ε）：
当溶液的浓度（C）为1mol/L,光路长 度（L）为1cm时，相应的吸光度为摩尔吸 收系数，以ε表示。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长 范围为190～900nm。
第二节 光吸收基本定律和吸收系数
1.光吸收基本定律： 比尔—郎伯（Beer—Lambert）定律
为光吸收基本定律，是分光光度分析的 理论基础。 Lambert于1730年提出了光 强度与吸收介质厚度的关系。1852年 Beer提出了光强度与吸收介质中吸光物 质浓度之间的关系。
光源为空心阴极灯。每种元素都 有各自的空心阴极灯，因此原子 吸收光谱是锐线光谱。
E=A / C C为100ml溶液中所含被测物质的重量 （按干燥品或无水物计算），g
（C = 0.003001g ×（1-水分）/ 100ml)
二.鉴别: 按各该品种项下的规定，测定供试品
溶液在有关波长处的最大及最小吸收，有 的并须测定其各最大吸收峰值或最大吸收 与最小吸收的比值，均应符合规定。
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 材料本身的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响。
玻璃吸收池因为能吸收紫外光，故只 能用于320nm以上的可见光区。
石英吸收池因不吸收紫外光而常用 于3０0nm以下的紫外光区，但也可用于 可见光区。
最常用的光路长度为: 1cm的吸收池。
表示方法：
（1）百分吸收系数（E）：
以
E 1% 1cm
表示。
E=A/C(%)×L(cm)
中国药典规定的吸收系数即为
E 1% 1cm
。
在用吸收系数法计算含量时，E11c%m 通常要
大于100
（2）摩尔吸收系数（ε）：
当溶液的浓度（C）为1mol/L,光路长 度（L）为1cm时，相应的吸光度为摩尔吸 收系数，以ε表示。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长 范围为190～900nm。
第二节 光吸收基本定律和吸收系数
1.光吸收基本定律： 比尔—郎伯（Beer—Lambert）定律
为光吸收基本定律，是分光光度分析的 理论基础。 Lambert于1730年提出了光 强度与吸收介质厚度的关系。1852年 Beer提出了光强度与吸收介质中吸光物 质浓度之间的关系。
光源为空心阴极灯。每种元素都 有各自的空心阴极灯，因此原子 吸收光谱是锐线光谱。
大连理工分析化学课件-第6章 紫外-可见分光光度法
生色团：
最有用的紫外–可见光谱是由π→π* 和 n→π* 跃迁产生的。这两种跃迁均要求有 机物分子中含有不饱和基团。这类含有π键 的不饱和基团称为生色团。简单的生色团 由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、 亚硝基、偶氮基－N＝N－、乙炔基、腈基 －C≡N等。
助色团：
有一些含有n电子的基团(如-OH、-OR、NH2、-NHR、-X等)，它们本身没有生色功 能（不能吸收λ>200 nm的光），但当它们 与生色团相连时，就会发生 n–π共轭作用， 增强生色团的生色能力（吸收波长向长波 方向移动，且吸收强度增加），这样的基 团称为助色团。
电荷转移跃迁在跃迁选律上属于允许跃迁，其摩 尔吸收系数一般都较大（约104），适宜于微量金 属的检出和测定。
电荷转移跃迁在紫外区或可见光呈现荷移光谱， 荷移光谱的最大吸收波长及吸收强度与电荷转移 的难易程度有关。
例：Fe3+与SCN-形成血红色配合物，在490 nm处 有强吸收峰。其实质是发生了如下反应：
分为：光谱分析法和非光谱分析法。
光谱分析法是指在光（或其他能量）的作用下， 通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的 波长和强度来进行分析的方法。 吸收光谱分析 发射光谱分析 分子光谱分析 原子光谱分析
在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立 起来的分析方法称为吸收光度法，主要有：
红外吸收光谱（IR）：分子振动光谱，吸收光波长 范围2.5～1000 μm ，主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外区：氢、氘灯。发射185～400 nm的连续光谱。
基本组成（续）
2、单色器
将光源发射的复合光分解成 单色光并可从中选出任一波 长单色光的光学系统。
色散元件是其核心部分，多采用棱镜或光栅。
紫外分光光度计及液相色谱仪的原理及使用
一、紫外光谱与荧光光谱在产生原理上有何不同？荧光光谱有何特点？产生荧光光谱的先决条件是什么?1、紫外线光谱产生原理：紫外－可见吸收光谱是物质中分子吸收200-800nm光谱区内的光而产生的。
这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级跃迁，当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃迁到一个能量较高的能级。
因此，每一跃迁都对应着吸收一定的能量辐射。
具有不同分子结构的各种物质，有对电磁辐射显示选择吸收的特性。
吸光光度法就是基于这种物质对电磁辐射的选择性吸收的特性而建立起来的，它属于分子吸收光谱。
跃迁所吸收的能量符合波尔条件。
当光照射在物质上时，其中某些光被选择性地吸收，当辐射能等于分子中的电子从低能态跃迁到高能态所需能量时，则分子对光产生吸收，即产生了分子吸收光谱。
荧光光谱产生的原理：物质分子吸收某一波长（激发波长）辐射能被激发后，电子以无辐射方式从高激发态跃迁至第一电子激发态的最低振动能级并释放部分能量，再以辐射的方式释放另一部分能量，该辐射能（光）即为荧光，其波长为发射波长，而产生的光谱即为荧光光谱。
2、荧光光谱特点：（1）以荧光强度对激发波长作图，得到激发光谱；同样以荧光强度对发射波长作图得荧光光谱。
激发光谱与发射光谱的图形几乎是镜面对称。
（2）基于物质吸收光后仅释放部分能量来发射荧光，故发射波长大于激发光波长（3）荧光波长是不变的，光谱的形状与激发波长大小无关3、产生荧光光谱的先决条件是：（1）具有较强的紫外-可见光吸收（2）具有一定的荧光效率二、1、在紫外-可见光测试中所用的比色杯与荧光测试时用的比色杯有何不同？在紫外-可见光测试中所用的比色杯为两面透光，荧光测试为四面透光2、玻璃比色杯与石英比色杯各自的适用波长范围？有一个物质的最大吸收为254nm，另一物质的最大吸收为500nm，这两种物质分别可选用哪几种比色杯？玻璃：320nm以上石英：≥210nm第二种物质两种比色杯都可以用，第一种物质则只能用石英比色杯。
《仪器分析》荧光分析法
500 nm
3.吸收光谱、激发光谱与荧光光为相似。
F
激发光谱
（2）镜像规则 通常荧光光谱与激发光谱（吸收光谱）大致 呈镜像对称。
4 3 2 1
S1
4 3 2 1
S0
（3）Stokes位移 Stokes位移是指激发光谱与荧光光谱之间 的波长差值。荧光的波长总是大于激发光的波长。
三、样品池
四、检测器
通常用石英杯，四面透光
光电倍增管
与激发光源垂直，为了消除激发光对荧光 测量的干扰
问题：荧光分光光度计与紫外-可见分光光度 计有何异同点？
紫外-可见分光光度计:
光源 单色器 样品池 检测器 数据处理 仪器控制
荧光分光光度计:
光源 激发 单色器 样品池 荧光 单色器 检测器 数据处理 仪器控制
荧光法与UV-Vis法的比较： 相同点：
都需要吸收紫外 - 可见光，产生电子能级跃迁。
荧光法与UV-Vis法的比较：
不同点：
UV-Vis法测定的是物质溶液对紫外-可 见光的吸收程度 (A) 。
荧光法测定的是物质经紫外-可见光照 射后发射出的荧光强度(F)。
本章作业
P64 三计算题 1. P65 四简答题 3、4、
紫外-可见分光光度计 吸收池
荧光分光光度计 吸收池
It
It IF,p I0
I0
荧光光度计
第三节
定量分析方法
F= K c （εcL≤0.05 ） —— 定量分析的依据 方法：标准曲线法和标准对比法
1. 标准曲线法——最常用的定量分析方法
浓度 C1 C2 C3 C4 C5 Cx 荧光强度 F1 F2 F3 F4 F5 Fx
紫外光谱和荧光光谱
12
紫外-可见分光光度计
13
基本组成
光源 单色器 样品室 检测器 显示
一、光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光 谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的 使用寿命。
14
波谱分析-UV
可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～ 2500nm。
紫外区：氢、氘灯。发射185～400 nm的连续光谱。
10
因为只有由π→π＊和n→π＊跃迁才能产生紫外可见 吸收，而这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和 基团，所以这类含有π键的不饱和基团称为生色团。简 单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基 、亚硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C≡N等 。 2、助色团（auxochrome)： 有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２ 、—NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收 λ>200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生 n—π共轭作用，增强生色团的生色能力
16
五、结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果 处理。
17
波谱分析-UV
有机化合物的紫外吸收光谱特征 一、非共轭有机化合物
1、饱和化合物
（1）烷烃 饱和烷烃C—C，C—H 只产生σ→σ* 跃迁， λmax ＜ 150 nm ，在近紫外区无吸收。因而饱和烷 烃可用作紫外吸收测定的溶剂。 如， CH4 λmax=125 nm； CH3CH3 λmax=135 nm
2015-5-6
25
HO
OH
O
O
O O
OH
-
O O-
H+
酸式型体只有一个
碱式型体整个分子是
C=O与苯环共轭，因
医学影像技术《第六章 光疗法-授课提纲》
第六章光疗法【教学目标】1.掌握光疗法的概念，分类；光疗法的作用及临床应用。
2.熟悉光疗法的操作考前须知。
3.了解光的物理特性，治疗原理。
【教学内容】第一节概述光疗法〔light therapy〕就是利用人工光源或自然光源防治疾病和促进机体康复的治疗方法。
光疗法主要包括：红外线疗法；可见光疗法；紫外线疗法；激光疗法光谱光谱〔spectrum〕是复色光经过色散系统〔如棱镜、光栅〕分光后，被色散开的单色光，按波长〔或频率〕大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。
可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一局部，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。
光的根本理化学效应热效应；光电效应；光化学效应；荧光和磷光；光的照射深度第二节红外线疗法在光谱中波长范围在760nm～400um之间的这一段光线称为红外线，红外线是不可见光线。
应用红外线防治疾病和促进机体康复的治疗方法称为红外线疗法〔infrared radiation therapy〕一、红外线物理特性远红外线或称长波红外线；波长1.5um～400um；穿透皮肤的深度仅达0.05mm～2mm近红外线或称短波红外线；波长0.76um～1.5um；穿透深度可达5～10mm红外线不能引起视觉效应其光子能量小，被组织吸收后不能引起光化反响和光电效应，只能引起分子的振动而产生热效应，使组织温度升高。
二、治疗原理及治疗作用红外线治疗原理1. 红外线的红斑反响足够强度和剂量2. 人体对红外线的反射和吸收有、无色素沉着的皮肤反射40％和60％能量。
3. 红外线穿透人体的深度长波红外线-0.05～2mm，短波红外线-10mm4. 温热效应出现主动性充血，使皮温升高。
5. 器官系统的变化可使心率、呼吸加速；改善肾脏的血液循环；对心血管系统，神经系统都有一定的调节作用。
红外线治疗作用：缓解肌肉痉挛；镇痛作用；改善局部血循环；促进组织再生；减轻术后粘连；软化瘢痕三、治疗技术红外线疗法设备1. 红外线辐射器：临床上常用的有周林频谱仪，桥式远红外线等。
第六章荧光法
CH3
CH3
CH3 CH3
维生素E： 激发波长295nm 发射波长324nm
硫色素荧光法
K 3 Fe(CN ) 6 NaOH 维生素B1
溶解后 （铁氰化钾）氧化
酸 正丁醇 荧光消失 硫色素 蓝色荧光 碱
激发λ=365nm； 发射λ=435nm
N H3C N
4.猝灭剂（quencher）的影响 荧光猝灭：是指荧光物质分子与溶剂或其它 溶质分子相互作用，引起荧光强度降低、消 失或荧光强度与浓度不呈现线性关系的现象。
引起荧光猝灭的物质，称为猝灭剂，如 卤素离子、重金属离子、氧分子、硝基化合 物、重氮化合物、羰基化合物等吸电子极性 物质。
荧光猝灭的主要原因是碰撞猝灭。 碰撞猝灭：处于激发单重态的荧光分子 与猝灭剂碰撞后，使激发态分子以无辐 射跃迁回到基态，产生猝灭。
CH 2 NH 2 HCl
N S
CH 3 C 2 H 4 OH
硫胺素
N H3C N N
N S
CH 3 C 2H 4OH
硫色素
四、环境对荧光的影响
1.温度的影响 一般说来，大多数荧光物质的溶液随 着温度的降低，荧光效率和荧光强度将增 加，相反，温度升高荧光效率将下降。 如荧光素的乙醇溶液在0℃以下每降低10 ℃，荧光效率增加3%，冷至-80℃时，荧光 效率为100%。
荧光
延迟荧光
磷光
系间串越 内转换
外转换
振动弛豫
激发态停留时间短、返回速度快的途径，发生的几率大， 发光强度相对大。 荧光：10-7～10 -9 s,第一激发单重态的最低振动能级→基态。 磷光：10-4～10s，第一激发三重态的最低振动能级→基态。
辐射跃迁: 荧光：受光激发的分子从第一激发单重态的最低振 动能级回到基态所发出的辐射。寿命为10-9 ~ 10 -7s。 由于是相同多重态之间的跃迁，几率较大，速度快。 磷光： 从第一激发三重态的最低振动能级回到基态 所发出的辐射。由于磷光的产生伴随自旋多重态的 改变，辐射速度远小于荧光，磷光寿命为10-4 ~10s。
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第六章 紫外光谱与荧光光谱
6.1 紫外光谱的基本原理
紫外吸收光谱(UV)是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高 能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫 紫外光谱（吸收光谱）. 通常说的紫外光谱的波长范围是200-380 nm, 常用的紫外光谱 仪的测试范围可扩展到可见光区域, 包括400-780 nm的波长区域. 低于200 nm的吸收光谱属真空紫外光谱
CO
△ n
n
△ p
CO
非极性 极性
n → *跃迁：兰移；
n
max(正己烷)
230 329
max(氯仿)
238 315
C
△
C
n
>
△
p
△ n △ p
CC
非极性 极性
→ *跃迁：红移；
max(甲醇)
237
max(水)
243
309
305
相关解释：由于n，*， 的极性是逐渐减小的，它们受
溶剂化作用不同，轨道极性越大，受溶剂影响越大，极易与 溶剂形成氢键，轨道能量下降最多。对于 → * 跃迁，由于 *比 轨道能量下降的更多，因而 极性溶剂中下降的能量△
计算举例：
6.4.2 α，β－不饱和醛、酮
K带红移：165250nm R 带红移: 290310nm
吸收曲线的特点：
1.同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对
应的波长称为最大吸收波长λmax 2.同一种物质不同浓度的吸收曲线形状相似，λmax不变。 而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。
3. 吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分 析的依据之一。
4.不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异， 在λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为物质定量分
析的依据。
5.在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏
。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。
3. UV常用术语
生色基：能在某一段光波内产生吸收的基团，称为这 一段波长的生色团或生色基。
（ C=C、C≡C、C=O、COOH、COOR、 COR、CONH2、NO2、－N=N－）
助色基： 当具有非键电子的原子或基团连在双键或 共轭体系上时，会形成非键电子与电子的 共轭(p- 共轭)，从而使电子的活动范围增 大，吸收向长波方向位移，颜色加深，这 种效应称为助色效应。能产生助色效应的 原子或原子团称为助色基。（－OH、－Cl）
红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向长波方向移动的现象称为红移现象。
即: E＝Ee+Ev+Er Εe>Εv>Εr
6.1.3 电子跃迁 有机物在紫外和可见光区域内电子跃迁的方式一般有:
σ→σ*,
n →σ*,
π→π*,
n→π*
（1）σ→σ* 饱和烃中的C-C键是σ键.产生σ→σ*跃迁所需能量大, 吸收波长小于150 nm的光子, 即在真空紫外区有吸收.
(2) n →σ*
2.取代基对羰基化合物的影响 当醛、酮被羟基、胺基等取代变成酸、酯、酰胺时，由
于共轭效应和诱导效应影响羰基，λmax蓝移。 3.硫羰基化合物
R2C=S 较 R2C=O 同系物中n π *跃迁λmax红移。
6.4 共轭有机化合物的紫外吸收
6.4.1 共轭烯烃及其衍生物 共轭烯烃的π π*跃迁均为强吸收带，≥10000，称为K带。
6.1.4 紫外光谱表示法
1.紫外吸收带的强度 吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率，
遵从Lamder-Beer定律
A =㏒（I0/I）= c l
A:吸光度, : 消光系数, c: 溶液的摩尔浓度， l: 样品池长度
I0、I分别为入射光、透射光的强度
2.紫外光谱的表示法
紫外光谱可以图表示：
横坐标表示吸收光 的波长,用nm 为单 位。
远紫外区 （真空紫外区） 近紫外区
可见光区
13.6nm
200nm
380nm
780nm
当紫外光照射分子时，分子吸收光子能量后受激发而从一个 能级跃迁到另一个能级，由于分子的能量是量子化的，所以只 能吸收等于分子内两个能级差的光子。
△E= E2 -E1=hγ=hc/λ
E2 , E1 -始态和终态的能量 h -普朗克常数 γ -频率 c -光速 λ -波长
共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，且出现多条 谱带。
Woodward-Fieser 规则：
取代基对共轭双烯 λmax的影响具有加和性。 max= 基+niI
基-----是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值； 无环、非稠环二烯母体： max=217 nm
异环（稠环）二烯母体：max=214 nm 同环（非稠环或稠环）二烯母体：max=253 nm
吸收带:
R 吸收带: 化合物中n→π＊跃迁产生的吸收带,一般λmax在270nm以上,跃迁
几率小,强度弱（ε<100）.
K 吸收带: 由共轭体系中π→π＊ 跃迁产生的吸收带,其波长比R带短,一般 跃迁几率大,吸收峰强度大(ε>104).K带是共轭分子的特征，随共轭体系增 长,K带向长波方向移动(红移).
含 O, N, S和卤素等杂原子的饱和烃衍生物可发生 此类跃迁,所需能量也较大,吸收波长为150-250 nm 的 光子.
C-OH 和 C-Cl 等基团的吸收在真空紫外区域内.
C-Br,C-I 和C-NH2等基团的吸收在紫外区域内，其吸 收峰的吸收系数ε较低，一般ε＜300.
(3)π→π*
不饱和烃, 共轭烯烃和芳香烃类可发生此类跃迁, 吸收波长大多在紫外区(其中孤立双键的λmax小于 200 nm), 吸收峰的吸收系数ε很高.
(4) n→π*
在分子中含有孤对电子的原子和π键同时存在时, 会发生n→π*跃迁, 所需能量小, 吸收波长＞200 nm, 但吸收系数ε很小，一般为10-100.
不同分子结构具有不同电子跃迁方式, 有的基团 可有几种跃迁方式。在紫外光谱中主要研究的跃迁 是在紫外区域有吸收的π→π*和n→π*两种。
除上述4种电子跃迁方式外，在紫外和可见光区还
蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向短波方向移动的现象称为蓝移现象。
增色效应：使值增加的效应称为增色效应。
减色效应：使值减少的效应称为减色效应。
末端吸收：在仪器极限处测出的吸收。
肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微
增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。
溶剂的影响
△n< △ p
max（nm） 167 184 173 258 215
max 1480 150物
非共轭 *跃迁， λmax位于190nm以下的远紫外区。
例如：乙烯 165nm（ε 15000），乙炔 173nm C＝C与杂原子O、N、S、Cl相连，由于杂原子的助色 效应， λmax红移。
6.3 非共轭有机化合物的紫外吸收
6.3.1 饱和化合物
饱和烷烃：σ*，能级差很大，紫外吸收的波 长很短，属远紫外范围。
例如：甲烷 125nm，乙烷135nm
含饱和杂原子的化合物： σ*、 n*，吸收 弱
只有部分有机化合物（如C-Br、C-I、C-NH2） 的n*跃迁有紫外吸收。
同一碳原子上杂原子数目愈多， λmax愈向长波移动。
取 代 基 -S R -N R 2 -O R -C l C H 3 红 移 距 离 4 5 (n m ) 4 0 (n m ) 3 0 (n m ) 5 (n m ) 5 (n m )
6.3.3 含杂原子的双键化合物
1.含不饱和杂原子基团的紫外吸收
σ*、 n* 、 π π*属于远紫外吸收 n π *跃迁为禁戒跃迁，弱吸收带－－R带
例如：CH3Cl 173nm，CH2Cl2 220nm，
CHCl3237nm ，CCl4 257nm
小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收， 不能将紫外吸收用于鉴定; 反之,它们在近紫外区对 紫外线是透明的, 所以可用作紫外测定的良好溶剂。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足 够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯。发射180～400 nm的连续光谱。
2.单色器
将光源发射的复合光分解成波段较窄的单色光的光学系统。
①入射狭缝：光源的光由此进入单色器,限制杂散光进入单色 器内； ②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； ④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至 出射狭缝； ⑤出射狭缝。
有两种较持殊的跃迁方式，即众d-d 跃迁和电荷转移跃
迁.
(5) d-d 跃迁
在过渡金属络合物溶液中容易产生这种跃迁, 其吸收 波长一般在可见光区域, 有机物和高分子的过渡金属络 合物都会发生这种跃迁。
(6) 电荷转移跃迁
电荷转移可以是离子间, 离 子与分子间, 以及分子内的转 移, 条件是同时具备电子给体 (donor) 和 电 子 受 体 (acceptor).电荷转移吸收谱 带的强度大, 吸收系数一般大 于10,000. 这种跃迁在聚合 物的研究中相当重要。
3.样品室
样品室放置各种类型的吸收池（比 色皿）和相应的池架附件。吸收池主 要有石英池和玻璃池两种。在紫外区 须采用石英池，可见区一般用玻璃池 。
4.检测器
利用光电效应将透过吸收池的光 信号变成可测的电信号，常用的有光 电池、光电管或光电倍增管。
5. 结果显示记录系统
6.1 紫外光谱的基本原理
紫外吸收光谱(UV)是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高 能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫 紫外光谱（吸收光谱）. 通常说的紫外光谱的波长范围是200-380 nm, 常用的紫外光谱 仪的测试范围可扩展到可见光区域, 包括400-780 nm的波长区域. 低于200 nm的吸收光谱属真空紫外光谱
CO
△ n
n
△ p
CO
非极性 极性
n → *跃迁：兰移；
n
max(正己烷)
230 329
max(氯仿)
238 315
C
△
C
n
>
△
p
△ n △ p
CC
非极性 极性
→ *跃迁：红移；
max(甲醇)
237
max(水)
243
309
305
相关解释：由于n，*， 的极性是逐渐减小的，它们受
溶剂化作用不同，轨道极性越大，受溶剂影响越大，极易与 溶剂形成氢键，轨道能量下降最多。对于 → * 跃迁，由于 *比 轨道能量下降的更多，因而 极性溶剂中下降的能量△
计算举例：
6.4.2 α，β－不饱和醛、酮
K带红移：165250nm R 带红移: 290310nm
吸收曲线的特点：
1.同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对
应的波长称为最大吸收波长λmax 2.同一种物质不同浓度的吸收曲线形状相似，λmax不变。 而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。
3. 吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分 析的依据之一。
4.不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异， 在λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为物质定量分
析的依据。
5.在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏
。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。
3. UV常用术语
生色基：能在某一段光波内产生吸收的基团，称为这 一段波长的生色团或生色基。
（ C=C、C≡C、C=O、COOH、COOR、 COR、CONH2、NO2、－N=N－）
助色基： 当具有非键电子的原子或基团连在双键或 共轭体系上时，会形成非键电子与电子的 共轭(p- 共轭)，从而使电子的活动范围增 大，吸收向长波方向位移，颜色加深，这 种效应称为助色效应。能产生助色效应的 原子或原子团称为助色基。（－OH、－Cl）
红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向长波方向移动的现象称为红移现象。
即: E＝Ee+Ev+Er Εe>Εv>Εr
6.1.3 电子跃迁 有机物在紫外和可见光区域内电子跃迁的方式一般有:
σ→σ*,
n →σ*,
π→π*,
n→π*
（1）σ→σ* 饱和烃中的C-C键是σ键.产生σ→σ*跃迁所需能量大, 吸收波长小于150 nm的光子, 即在真空紫外区有吸收.
(2) n →σ*
2.取代基对羰基化合物的影响 当醛、酮被羟基、胺基等取代变成酸、酯、酰胺时，由
于共轭效应和诱导效应影响羰基，λmax蓝移。 3.硫羰基化合物
R2C=S 较 R2C=O 同系物中n π *跃迁λmax红移。
6.4 共轭有机化合物的紫外吸收
6.4.1 共轭烯烃及其衍生物 共轭烯烃的π π*跃迁均为强吸收带，≥10000，称为K带。
6.1.4 紫外光谱表示法
1.紫外吸收带的强度 吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率，
遵从Lamder-Beer定律
A =㏒（I0/I）= c l
A:吸光度, : 消光系数, c: 溶液的摩尔浓度， l: 样品池长度
I0、I分别为入射光、透射光的强度
2.紫外光谱的表示法
紫外光谱可以图表示：
横坐标表示吸收光 的波长,用nm 为单 位。
远紫外区 （真空紫外区） 近紫外区
可见光区
13.6nm
200nm
380nm
780nm
当紫外光照射分子时，分子吸收光子能量后受激发而从一个 能级跃迁到另一个能级，由于分子的能量是量子化的，所以只 能吸收等于分子内两个能级差的光子。
△E= E2 -E1=hγ=hc/λ
E2 , E1 -始态和终态的能量 h -普朗克常数 γ -频率 c -光速 λ -波长
共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，且出现多条 谱带。
Woodward-Fieser 规则：
取代基对共轭双烯 λmax的影响具有加和性。 max= 基+niI
基-----是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值； 无环、非稠环二烯母体： max=217 nm
异环（稠环）二烯母体：max=214 nm 同环（非稠环或稠环）二烯母体：max=253 nm
吸收带:
R 吸收带: 化合物中n→π＊跃迁产生的吸收带,一般λmax在270nm以上,跃迁
几率小,强度弱（ε<100）.
K 吸收带: 由共轭体系中π→π＊ 跃迁产生的吸收带,其波长比R带短,一般 跃迁几率大,吸收峰强度大(ε>104).K带是共轭分子的特征，随共轭体系增 长,K带向长波方向移动(红移).
含 O, N, S和卤素等杂原子的饱和烃衍生物可发生 此类跃迁,所需能量也较大,吸收波长为150-250 nm 的 光子.
C-OH 和 C-Cl 等基团的吸收在真空紫外区域内.
C-Br,C-I 和C-NH2等基团的吸收在紫外区域内，其吸 收峰的吸收系数ε较低，一般ε＜300.
(3)π→π*
不饱和烃, 共轭烯烃和芳香烃类可发生此类跃迁, 吸收波长大多在紫外区(其中孤立双键的λmax小于 200 nm), 吸收峰的吸收系数ε很高.
(4) n→π*
在分子中含有孤对电子的原子和π键同时存在时, 会发生n→π*跃迁, 所需能量小, 吸收波长＞200 nm, 但吸收系数ε很小，一般为10-100.
不同分子结构具有不同电子跃迁方式, 有的基团 可有几种跃迁方式。在紫外光谱中主要研究的跃迁 是在紫外区域有吸收的π→π*和n→π*两种。
除上述4种电子跃迁方式外，在紫外和可见光区还
蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰 向短波方向移动的现象称为蓝移现象。
增色效应：使值增加的效应称为增色效应。
减色效应：使值减少的效应称为减色效应。
末端吸收：在仪器极限处测出的吸收。
肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微
增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。
溶剂的影响
△n< △ p
max（nm） 167 184 173 258 215
max 1480 150物
非共轭 *跃迁， λmax位于190nm以下的远紫外区。
例如：乙烯 165nm（ε 15000），乙炔 173nm C＝C与杂原子O、N、S、Cl相连，由于杂原子的助色 效应， λmax红移。
6.3 非共轭有机化合物的紫外吸收
6.3.1 饱和化合物
饱和烷烃：σ*，能级差很大，紫外吸收的波 长很短，属远紫外范围。
例如：甲烷 125nm，乙烷135nm
含饱和杂原子的化合物： σ*、 n*，吸收 弱
只有部分有机化合物（如C-Br、C-I、C-NH2） 的n*跃迁有紫外吸收。
同一碳原子上杂原子数目愈多， λmax愈向长波移动。
取 代 基 -S R -N R 2 -O R -C l C H 3 红 移 距 离 4 5 (n m ) 4 0 (n m ) 3 0 (n m ) 5 (n m ) 5 (n m )
6.3.3 含杂原子的双键化合物
1.含不饱和杂原子基团的紫外吸收
σ*、 n* 、 π π*属于远紫外吸收 n π *跃迁为禁戒跃迁，弱吸收带－－R带
例如：CH3Cl 173nm，CH2Cl2 220nm，
CHCl3237nm ，CCl4 257nm
小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收， 不能将紫外吸收用于鉴定; 反之,它们在近紫外区对 紫外线是透明的, 所以可用作紫外测定的良好溶剂。
化合物 H2O
CH3OH CH3CL
CH3I CH3NH2
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足 够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。
可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯。发射180～400 nm的连续光谱。
2.单色器
将光源发射的复合光分解成波段较窄的单色光的光学系统。
①入射狭缝：光源的光由此进入单色器,限制杂散光进入单色 器内； ②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； ③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； ④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至 出射狭缝； ⑤出射狭缝。
有两种较持殊的跃迁方式，即众d-d 跃迁和电荷转移跃
迁.
(5) d-d 跃迁
在过渡金属络合物溶液中容易产生这种跃迁, 其吸收 波长一般在可见光区域, 有机物和高分子的过渡金属络 合物都会发生这种跃迁。
(6) 电荷转移跃迁
电荷转移可以是离子间, 离 子与分子间, 以及分子内的转 移, 条件是同时具备电子给体 (donor) 和 电 子 受 体 (acceptor).电荷转移吸收谱 带的强度大, 吸收系数一般大 于10,000. 这种跃迁在聚合 物的研究中相当重要。
3.样品室
样品室放置各种类型的吸收池（比 色皿）和相应的池架附件。吸收池主 要有石英池和玻璃池两种。在紫外区 须采用石英池，可见区一般用玻璃池 。
4.检测器
利用光电效应将透过吸收池的光 信号变成可测的电信号，常用的有光 电池、光电管或光电倍增管。
5. 结果显示记录系统