分析光谱分析法之——紫外可见吸收光谱法.
第一章紫外-可见吸收光谱法教程
不同波长光线的复合光带。
波长与吸光度关系示意图
（2）与仪器有关的因素
波段A：吸光度相差不大，吸光
度A的综合值的线性关系好. 波段B：吸光度相差很大，吸光 度A的综合值与浓度C未必成正 比，A-C曲线就不呈线性 。
波长与吸光度关系示意图
1.1.4 怎样避免这种偏离？
1.2.2.2 电荷转移跃迁
某些分子同时具有电子给予体部分和电子接受体部 分，在外来辐射激发下会吸收紫外或可见光，使电子从 给予体外层轨道向接受体的电子轨道跃迁，产生电荷转
移跃迁。
D A D A
hv
电子给体
电子受体
40
1.2.2.2 电荷转移跃迁
R1 R2 R1 R2
N
h
N
电子受体
26
1.2 紫外-可见吸收光谱
紫外-可见吸收光谱是基于分子内电子跃800 nm （UV 200380，VIS 380-800 nm）光区内的，灵敏度和选择性 较好。
涉及分子内外层电子(或价电子)的能级跃迁。 分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关。
E＝E E hv h c
'
∆E－－能量，J；
h－－普朗克常数（4.136×10－15eV· s）
λ －－光的波长，cm； v －－频率，Hz；
30
c －－光速（2.998×1010cm/s）
1.2.1 分子吸收光谱的形成
运动的分子外层电子---吸收外来辐射--产生电子能级跃迁---分子的电子光谱。
第一章 紫外-可见
吸收光谱法
Ultraviolet-Visible Absorption Spectrometry，UV-VIS
紫外吸收光谱法名词解释
紫外吸收光谱法名词解释
紫外吸收光谱法是一种分析化学技术，通过测量样品在紫外光波
长范围内对光的吸收程度来确定其物质成分。
在紫外光谱法中，使用
紫外可见光谱仪或分光光度计测量样品溶液或气体在紫外光波长范围
内的吸收光强。
紫外吸收光谱法的原理是，当紫外光照射到物质样品时，部分光
会被物质吸收，而其余光会通过或反射。
吸收的光的数量与物质的浓
度成正比，因此可以利用吸收光的强度来推断物质的浓度。
通过测量
不同波长下的吸收光强，可以绘制出物质的吸收光谱图，帮助确定物
质的成分。
紫外吸收光谱法广泛应用于许多领域，包括生物化学、药物分析、环境监测和食品安全等。
在生物化学中，紫外吸收光谱法常用于测量
核酸、蛋白质和酶的浓度。
在药物分析中，紫外吸收光谱法可用于药
物纯度和含量的检测。
在环境监测中，可以利用紫外吸收光谱法测量
水中污染物的含量。
在食品安全方面，紫外吸收光谱法可用于检测食
品中的添加剂和农药残留。
总之，紫外吸收光谱法是一种常用的分析技术，可以用于快速、准确地分析物质的成分和浓度。
它具有灵敏度高、无损伤性、操作简便等优点，广泛应用于各个领域的科学研究和工业生产中。
紫外可见吸收光谱法的应用
紫外可见吸收光谱法的应用
紫外可见吸收光谱法是一种利用物质对紫外光和可见光的吸收特性进行分析的光谱技术。
它在化学、生物、医药、环境等领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用：
1. 化学分析：紫外可见吸收光谱法可以用于分析物质的组成和结构。
通过测量物质在特定波长下的吸收光谱，可以确定物质中存在的官能团、化学键等信息，从而推断出物质的结构和组成。
2. 定性分析：紫外可见吸收光谱法可以用于定性分析。
不同的物质在特定波长下的吸收光谱是不同的，因此可以通过比较吸收光谱来鉴定物质的种类。
3. 定量分析：紫外可见吸收光谱法可以用于定量分析。
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算出物质的浓度。
这种方法常用于测定溶液中的化学物质浓度、药物含量等。
4. 反应动力学研究：紫外可见吸收光谱法可以用于研究化学反应的动力学。
通过测量反应物和生成物在特定波长下的吸光度随时间的变化，可以确定反应速率常数、反应级数等信息。
5. 环境监测：紫外可见吸收光谱法可以用于环境监测。
例如，可以利用该方法检测水中的有机物、重金属等污染物的含量。
6. 生物分析：紫外可见吸收光谱法可以用于生物分析。
例如，可以利用该方法检测蛋白质、核酸等生物大分子的含量和结构。
紫外可见吸收光谱法是一种简单、快速、灵敏的分析方法，在化
学、生物、医药、环境等领域有着广泛的应用。
紫外可见吸收光谱法
紫外可见吸收光谱法
一、基本原理
紫外可见吸收光谱（UV-VIS）是电子光谱，是材料在吸收10~800nm光波波长范围的光子所引起分子中外层电子在电子能级间跃迁时产生的吸收光谱，低于200nm的吸收光谱属于真空紫外光谱（即远紫外光谱，由于远紫外光被空气所吸收，故称为真空紫外光），通常讲的紫外光谱的波长范围是200~400nm，常用紫外可见光谱仪测试范围为400~800nm的可见光区，紫外可见吸收光谱分析法常称为紫外可见分光光度法。
1.吸收的一般规律
设有一块厚度为x的平板材料，入射光的强度设为I0，通过此材料后光强度变为I。
选取其中一薄层，并认为光通过此薄层的吸收损失-dI正比于在此处的光强度I和薄层的厚度dx，即-dI=α·I·dx，则可得到光强度随厚度呈指数衰减的规律，即朗伯特定律
I = I0 · e -αx（1）式中：α为物质对光的吸收系数，其单位为cm-1。
α的大小取决于材料的性质和光的波长。
对于相同波长的光波，α越大，光被吸收的越多，能透过的光强度就越小。
α随入射光波长（或频率）变化的曲线，叫做吸收光谱。
2.
2.4 紫外-可见光分光光度计系统
(3) 吸收池
吸收池也就是样品室，也称为比色皿。
它是由无色透明、能耐腐蚀的光学玻璃或石英制成的，能透过所需光谱范围内的光线。
玻璃——由于吸收紫外光，仅适用于可见光区；
石英——适用于紫外和可见光区。
(4) 探测器：将光信号转变为电信号的装置，现今使用的分光光度计主要采用光电管或光电倍增管作为探测器。
紫外可见吸收光谱分析
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3.2.3 溶剂对紫外吸收光谱的影响
紫外吸收光谱中常用己烷、庚烷、
CH3
环己烷、二氧杂己烷、水、乙醇等
（1）200-400nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。 （2） 270-350 nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮 ；n→π* 跃迁产生
的R 带。 （3） 250-300 nm 有中等强度的吸收峰（ε=200-2000） 芳环的特征 吸收（具有精细解构的B带）。 （4） 200-250 nm有强吸收峰（ε104），表明含有一个共轭体系
3.1 概述
紫外-可见吸收光谱法
（Ultraviolet-Visible Absorption Spectrmetry) 是根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱 区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法， 也称作紫外和可见吸收光度法。
它是以物质对光的选择性吸收为基础的分析方法。
根据物质所吸收光的波长范围不同，分光光度分析 法又可以分为紫外、可见及红外分光光度法。
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n*，n*
n*， n* n* n*
由此可以看到：紫外-可见吸收光谱中包含有分子中 存在的化学键信息。其吸收峰的位置与分子中特定的 功能基团密切相关，是有机化合物、无机配位化合物 、生物分子的有效定性、定量分析手段。
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吸收光谱示意图 1 吸收峰 2. 谷 3. 肩峰 4. 末端吸收
紫外可见吸收光谱法分析
例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡： CrO42- ＋2H＋ = Cr2O72- ＋H2O 溶液中CrO42-、 Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不 相同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。
五、有机化合物的紫外吸收光谱
知识回顾： 有机分子化学键的类型 两种或以上的原子或同一种原子由化学键连接； 主要化学键类型：σ键、π键、n键 （1）化学键的形成
处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。
4.2 吸光度的加和性
多组分的体系中，如各组分之间不发生相互作用，此时体系 的总吸光度等于各组分吸光度之和，称之为吸光度的加和性。
A = A1 + A2 + … +An
各组分在同一波长处吸光度等于各自物质在此波长处的吸光度 之和，而此波长并不一定是各组分的最大吸收波长
Optical response: Absorbance, Emission, diffraction,
reflection, refraction, polarization,scattering.
1.电磁波的基本性质
电磁波是一种光量子流，具有波粒二象性： 波动性
c /
频率 波长
光速＝2.9979×108m· s-1 ＝2.9979×1010cm· s-1
粒子性
E h hc /
普朗克常数 h ＝6.6262×10-34J· s
电磁辐射
紫外光区： λ=180～400nm
波长
可见光区：λ=400～800nm
红外光区： λ=800～1000nm
在红外区域，常用波数代替波长，波数与波长的相互 关系为：
1/
σ单位：cm-1，物理意义：1cm 的间距内有多少个光波
药物分析中的紫外可见吸收光谱法
药物分析中的紫外可见吸收光谱法紫外可见吸收光谱法在药物分析中的应用引言：药物分析是研究药物性质和质量的一项重要领域，其中紫外可见吸收光谱法被广泛应用于药物的定性和定量分析。
本文将就药物分析中紫外可见吸收光谱法的原理、仪器设备以及应用案例进行探讨。
一、原理紫外可见吸收光谱法是一种通过测量物质在紫外和可见光波段对电磁辐射的吸收来鉴定和定量分析物质的方法。
其基本原理是根据分子在特定波长的电磁辐射下，电子跃迁从基态到激发态，吸收特定波长的光能，并呈现出吸收峰。
二、仪器设备紫外可见吸收光谱法需要使用紫外可见分光光度计进行分析。
该仪器主要由光源、单色器、试样室、光电倍增管和计算机系统等组成。
光源提供紫外和可见光波段的光线，单色器用于选择特定波长的光线，试样室中放置待测样品，光电倍增管转化光信号为电信号，计算机系统用于数据处理和谱图显示等功能。
三、应用案例1. 药物质量控制紫外可见吸收光谱法可用于药物的定量分析和质量控制。
通过建立药物与特定波长光的吸收关系，可以快速准确地确定药物中特定成分的含量。
例如，对某种药物中有效成分含量进行测定，可以根据其在特定波长处的吸光度与含量之间的线性关系来计算出含量。
2. 药效研究紫外可见吸收光谱法还可用于药效研究中。
通过测量药物在不同波长下的吸光度，可以得到药物的吸收光谱。
根据吸收峰的强度和位置可以判断药物的溶解度、稳定性以及药物与其他物质的相互作用等信息，从而为药效研究提供依据。
3. 药物相互作用研究紫外可见吸收光谱法还可用于研究药物与其他物质之间的相互作用。
例如，通过测量药物与药剂、辅料以及体内代谢产物等物质之间的吸光度变化，可以分析药物在配方中的相互作用情况，为合理选用药剂和优化配方提供依据。
4. 药物稳定性研究药物在贮存和使用过程中会受到光线、温度、湿度等因素的影响，从而导致药物的质量变化。
紫外可见吸收光谱法可用于药物稳定性研究，通过测量药物在不同条件下的吸光度变化，可以评估药物的稳定性，从而为药物的储存和使用提供依据。
紫外可见吸收光谱分析法
2020/10/25
（3）n →π＊跃迁
由n电子从非键轨道向π*反键轨道的跃迁(R 带)，基团中 既有π电子，也有n电子，可以发生这类跃迁。如:
C=O, N=N, N=O, C=S
-OH、-OR、 -NH2、 -NR2、 -SH、 -SR、 -Cl、-Br
D. 蓝移
是指一些基团与某些生色团(C=O)连接后，使生色团的吸 收带向短波移动，这种效应成为蓝移，该基团称为蓝移基团 ：
-CH3、-CH2CH3、 -O-COCH3
2020/10/25
E. 增色效应
最大吸收带的 εmax 增加时称为增色效应。 F. 减色效应
B. 助色团
是指分子中的一些带有非成键电子对的基团。本身在紫 外-可见光区不产生吸收，但是当它与生色团连接后，使生 色团的吸收带向长波移动，且吸收强度增大。
-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I
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C. 红移
是指一些带有非成键电子对的基团与生色团连接后，使 生色团的吸收带向长波移动，这种效应成为红移，该基团 称为红移基团：
特点: (a). 与组成π键的杂原子有关,杂原子的电负性越强，
λmax 越小; (b). n →π* 跃迁所需能量最小，大部分吸收在
200 ~ 700 nm； (c). n →π* 跃迁的几率比较小，所以摩尔吸光系数比较
小 ，一般~ 102。
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(4) π→π* 跃迁
是π电子从成键π轨道向反键π*轨道的跃迁，含有π电子 基团的不饱和有机化合物，都会发生π→π*跃迁。如含有 碳碳双键、碳碳叁键的化合物。吸收一般在200 nm附近。
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以甲醛（CH2O）为例
分子轨道
(CH 2 O) (1SO ) (1SC ) (2SO ) ( CH ) ( CH )
2 2 2 2
* 2
0 ( CO ) 2 ( CO ) 2 (nO ) 2 ( *CO ) 0 ( *11 ) CO
羰基中π→π*跃迁和n →π*跃迁示意图
12
为蓝移 (或紫移)。
吸收强度即摩尔吸光系数ε
增大或减小的现象分别称为增色
效应或减色效应
22
溶液极性对各跃迁的影响
溶剂极性越大，分子与溶剂的静电作用越强，使激发 态稳定,能量降低。即π *轨道能量降低大于π轨道能量 降低，因此波长红移。 n电子由于与极性溶剂形成氢键，基态n轨道能量降低 大，吸收带蓝移。 23
生色团 化合物 苯 烯 炔
C6H13CH
C5H11C
溶剂
max / nm
254 177 178
max
300 13000 10000
17
CH2 正庚烷
CCH3
正庚烷
四大跃迁 ⑷ n →π ＊跃迁
需能量最低，吸收波长λ>200nm。这类 跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁，摩尔吸光 系数一般为10～100L· mol-1 · cm-1，吸收谱
表12-3 异丙烯基丙酮在不同溶剂中max值
24
右下图为二苯酮的紫外光谱图 实线，在环己烷中；虚线，在乙醇中
n-* ? - *Fra bibliotek从图中可以看到，从非 极性到极性时，-*吸收 峰红移，n-*吸收峰紫 移。 吸收光谱的这一性质也 可用来判断化合物的跃 迁类型及谱带的归属。
n-* - *
第四章 分子光谱分析法
之一、紫外可见吸收光谱法
之二、 分子荧光光谱法（选学 ）
之三、红外吸收光谱法
基本原理 仪器组成 应用
1
2
3
精细结构逐渐 失去
4
分子光谱
分子光谱是由分子能级跃迁而产生的光谱，有分 子吸收光谱和分子荧光光谱。 分子吸收光谱可分为 紫外、可见光吸收光谱---价电子能级间的跳跃 红外吸收光谱----分子振、转能级间的跳跃
25
典型谱带： K带
共轭烯烃及其衍生物的-*跃迁均为强吸收 带，104，这类吸收带称为K带，来自德文 Konjugierte(共轭)) 。 共轭效应：在分子轨道理论中，电子被认为 是通过共轭而进一步离域化的，这种离域效 应降低了*轨道的能级，光谱吸收峰移向长 波方向，即红移。 若双键被多于2个的单键隔开时，吸收波长不 变，吸收峰强度发生变化,如表12-4中所示。
8
学习目的与要求
#理解紫外可见吸收光谱与分子结构的关系
*掌握生色团、助色团、红移、蓝移、特征谱带的概念 *熟练掌握朗伯-比尔定律及其成立条件 了解紫外-可见光谱仪器的基本构成 了解紫外-可见光谱方法的应用
参考书目：
李昌厚，紫外可见分光光度计，北京-化学工业出版 社 2005 陈国珍等，紫外-可见光分光光度法 上册， 北京-原 子能出版社 1983.05
化合物 苯 氯苯 溴苯 苯酚 苯甲醚
取代基/助色 团
max / nm
254
max
300 320 325 1780 2240
21
Cl
264 262 273
Br
OH
OCH3 272
名词解释：红移与蓝移、增色与减色
引入取代基或改变溶剂使最
大吸收波长λmax向长波方向移
动称为红移，向短波方向移动称
跃迁所需能量Δ Ε 大小顺序为：n→π ＊ < π →π ＊ <
n →σ
＊
< σ →σ
＊
13
四大跃迁 ⑴
σ →σ ＊跃迁
所需能量最大，σ电子只有吸收远紫外光的能 量才能发生跃迁。 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区 (吸收波长λ<200nm，只能被真空紫外分光光度 计检测到)。如甲烷的λ为125nm,乙烷λmax为 135nm。 一般用作溶剂。
9
第一节、基本原理
一、有机、无机化合物的电子光谱 1、含、和n电子的吸收谱带
四大跃迁、名词解释、典型吸收带
2、含d和f电子的吸收谱带 3、电荷转移吸收谱带 二、吸收定律
10
一、有机、无机化合物的电子光谱
1、含、和n电子的吸收谱带
有机分子包括成键轨道 、 ；反键轨道 *、*，非键轨 道 n, 相应的电子分别称为成键电子、反键电子以及非键 电子
5
最大吸收波长 max
6
胆甾酮
异亚丙基丙酮
两分子中相同的O=C-C=C共轭结构是产生紫外吸收的 关键基团。
7
第一章 紫外、可见吸收光谱法
UV、VIS是物质在吸收10~800nm光波波长范围 的光子所引起分子中电子能级跃迁时产生的吸 收光谱。 波长<200nm的紫外光属于远紫外光，由于被空 气所吸收，故亦称真空紫外光。一般紫外可见 光谱的波长范围：200~800nm。 紫外可见吸收光谱分析法常称为紫外可见分光 光度法。
助色团：
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(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。
19
常见生色基团的吸收特性
20
14
四大跃迁 ⑵
n→σ＊跃迁
所需能量较大。吸收波长为150～250nm。 含非键电子的饱和烃衍生物(含未共享电子对 的N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n →σ*跃 迁。 如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n →σ*跃迁的 λ分别为173nm、183nm和227nm。（表12-1）
15
一些化合物n-*跃迁所产生吸收的数据
16
四大跃迁 ⑶ π →π ＊跃迁
吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，摩尔吸光
系数εmax一般在104L· mol－1· cm－1以上，属于强吸收。
不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类均可发生该类跃迁。如：乙烯 π→π*跃迁的λ为162 nm，εmax为: 1×104 L·mol-1· cm－1。
带强度较弱。 分子中孤对电子和π键同时存在时发生n →π＊ 跃迁。 例子：丙酮n →π＊跃迁的λ为275nm εmax 为22 L· mol-1 · cm -1（溶剂环己烷)。
18
名词解释：生色团与助色团
生色团：
π→π＊和n→π＊跃迁均要求有机物分子中含有π轨道的不
饱和基团。这类不饱和的吸收中心基团称为生色团。 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。