紫外吸收光谱法分析应用..
紫外可见吸收光谱法的应用
紫外可见吸收光谱法的应用简介紫外可见光谱法是一种分析化学方法，可以用于测定样品中含有的分子的浓度和结构，常用于药物分析、食品检测和环境监测等领域。
紫外光谱是指在200~800nm波长范围内的电磁波，这个波长范围也被称为紫外可见光区域。
分子在紫外可见光区域会吸收光，吸收的能量可以被用于测定分子的浓度和结构。
原理当光穿过样品时，分子会吸收其中一部分能量，导致光的强度减弱。
这种减弱的程度取决于样品中分子的浓度和吸收光的波长。
一般来说，分子在特定的波长下会吸收更多的光。
紫外可见光谱法利用紫外可见光区域内分子的吸收特性来测定样品。
通常使用纯净的溶液样品，用光谱仪测量样品吸收光的强度和波长，在一定范围内绘制吸光度-波长曲线（也称吸收光谱图），通过与标准品相比较，可以计算出样品中分子的浓度。
应用药物分析紫外可见光谱法在药物分析中被广泛应用。
在药物合成过程中，需要测定反应的进展情况和产品的纯度。
这可以通过测量反应物和产物的吸收光谱来实现。
同时，在制剂质量控制中也可以使用紫外可见光谱法，测定药物的含量和纯度。
食品检测紫外可见吸收光谱法还可以应用于食品检测。
例如，测定蜂蜜中的蔗糖和谷氨酰胺等含量。
在生产过程中，蜂蜜会被稀释，使得蜂蜜品质下降。
通过测定蜂蜜中这些物质的含量，可以判断蜂蜜的品质。
环境监测环境中会存在大量有机物和无机物，紫外可见吸收光谱法可以应用于这些物质的测定。
例如，测定水中的溶解性有机物（DOC）、酚和氮等物质。
这些物质对环境和生态系统都有影响，通过使用紫外可见光谱法可以对其浓度进行监测和控制。
结论紫外可见光谱法是一种常用的分析化学方法，可以应用于多个领域的样品测定。
它是一种快速、准确、简单和经济的技术。
同时，由于其广泛应用和可靠性，成为了药物合成、食品安全和环境监控等领域重要的分析技术。
1-3 紫外吸收光谱法的应用实例(宋)
2.对比吸光度的比值：
❖ 用同一浓度的溶液和同一厚度的吸收池，取吸光度比值 即吸收系数比值消去浓度与厚度的影响。不只一个吸收 峰的化合物，在不同峰（峰与谷）测吸光度比值进行定 性鉴别
❖ （2） 化合物有较强吸收，杂质吸收弱或无吸收，吸光 系数降低；若杂质在某吸收波长处吸收比化合物更强， 则吸收系数增大；有吸收的杂质将使化合物吸收变形等。
2. 杂质限量检查
❖ 纯是相对的，不纯是绝对的，药物无论怎么精制，总含有少 量杂质，只要杂质不超出一定限量即可。
❖ 例1：5%葡萄糖，稀释至1%，284nm测定，A<0.32合格 ❖ 例2：肾上腺素在合成过程中混有肾上腺酮，二者吸收曲线表明，在
（一） 吸光系数法：
❖ 如果用的是比吸光系数，测出的浓度为100ml中的g数 ❖ 若用的是ε时，测出浓度为摩尔浓度。
（二） 标准曲线法：
❖ 配制一系列的标液 ❖ c1，c2…cn cx ❖ 测 A1，A2，An Ax ❖ 绘制标准曲线，由图查出Ax所对应的cx
（三） 对照法：
❖ 样品 Ax=ECxL 因为标准品与样品为同一物质，在选 定波长下E相等。
1.核对光谱数据：
❖ 核对λmax和λmax处的吸收系数。在λmax处时，①E较大。灵 敏度高。②吸收峰处与相邻λE变化较小，测得A较准确。某一 化合物有几个吸收峰时，应峰、谷、肩等同时对照。
❖ 若两个化合物有不同的吸光基团，可能有相同的λmax，但ε不 同，εmax可用于鉴别吸光基团。
❖ 分子中含有相同基团的同系物，其ε相差不大，但由于分子量 不同，相差较大。
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。
紫外吸收光谱分析
单色器是将光源发出的复合光分解为单色光的装置。在紫外吸收光谱分析中，常 用的单色器有棱镜单色器和光栅单色器。棱镜单色器分辨率较低，适用于宽波段 扫描；光栅单色器分辨率较高，适用于窄波段扫描和定量分析。
样品池设计与使用注意事项
样品池设计
样品池是承载样品的装置，其设计应考虑到样品的性质、浓度以及分析波长等因素。常 用的样品池有石英比色皿和玻璃比色皿，前者适用于紫外区域的分析，后者适用于可见 光区域的分析。此外，样品池的光程长也是需要考虑的因素，一般根据分析需求选择合
03 样品前处理与实验条件 优化
样品溶解与稀释方法
选择合适溶剂
根据样品的性质选择合适的溶剂 ，确保样品在溶剂中完全溶解， 避免产生浑浊或沉淀。
稀释倍数确定
根据样品的浓度和仪器的检测范 围，确定合适的稀释倍数，使样 品在检测时处于线性范围内。
pH值调整及缓冲液选择
pH值调整
根据样品的性质和实验需求，使用酸或碱调整样品的pH值，确保样品在合适 的pH值下进行实验。
多组分体系同时测定策略探讨
1 2 3
多波长测定法
利用不同组分在紫外光谱中的特征吸收峰，选择 多个波长进行同时测定，实现多组分体系的分析 。
差分光谱法
通过比较样品与参比溶液在特定波长下的吸光度 差异，消除背景干扰，提高多组分体系测定的准 确性。
化学计量学方法
结合化学计量学算法，对多组分体系的紫外吸收 光谱数据进行解析，实现各组分浓度的同时测定 。
应用举例
在药物分析中，利用紫外光谱法可以 快速识别原料药或制剂中的主成分， 以及可能的杂质或降解产物。
导数光谱法在Biblioteka 合物鉴定中应用原理导数光谱法通过对原始紫外光谱进行数学处理（求导），可 以突出光谱的细微特征，提高混合物中各组分的分辨率。
紫外光谱的原理及其应用
紫外光谱的原理及其应用紫外光谱是紫外分光光度计等分析化学中的重要工具。
UV（紫外线）光谱的另一个名称是电子光谱，因为它涉及将电子从基态提升到更高的能量或激发态。
在本文中，我将解释紫外光谱的基本原理、工作原理和所有应用。
一、紫外光谱简介紫外光谱是一种吸收光谱，其中紫外线区域（200-400nm）的光被分子吸收。
紫外辐射的吸收导致电子从基态激发到更高能态。
被吸收的紫外线辐射的能量等于基态和高能态之间的能量差（deltaE=hf）。
通常，有利的跃迁是从MAX占据分子轨道(HOMO)到LOW未占据分子轨道(LUMO)。
对于大多数分子来说，LOW能量占据的分子轨道是s轨道，对应于sigma键。
p轨道处于较高的能级，具有未共享电子对的轨道（非键轨道）位于较高的能级。
未占轨道或反键轨道（pie*和sigma*）是能量High的占据轨道。
在所有化合物（除了烷烃）中，电子都会经历各种跃迁。
一些随着能量增加的重要转变是：非键到派*，非键到sigma*，派到派*,sigma到pie*和sigma到sigma*。
二、紫外光谱学原理紫外光谱遵循比尔-朗伯定律，该定律指出：当一束单色光通过吸收物质的溶液时，辐射强度随吸收溶液厚度的下降率与入射辐射成正比：以及溶液的浓度。
Beer-Lambert定律的表达式为-A=log(I0/I)=Ecl其中，A=吸光度，I0=入射到样品池，目的光强度I=离开样品池的光强度C=溶质L目的摩尔浓度=样品池长度(cm.)，E=摩尔吸光率从比尔-朗伯定律可以清楚地看出，能够吸收给定波长的光的分子数量越多，光吸收的程度就越大。
这是紫外光谱的基本原理。
三、紫外光谱的仪器和工作可以同时研究紫外光谱仪的仪器和工作。
大多数现代紫外光谱仪由以下部分组成：光源：钨丝灯和氢氘灯是广泛使用的光源，因为它们覆盖了整个紫外区域。
钨丝灯富含红色辐射；具体地说，它们发出375nm的辐射，而氢氘灯的强度低于375 nm。
单色器：单色器通常由棱镜和狭缝组成。
第3节紫外吸收光谱的应用
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1. 可获得的结构信息
（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）aldehyde ketone 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），
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• 2.等吸收双波长消去法
Aa+b
Aa+b 1
Aa+b 2
A1a
+
A1b
A2a
A2b
Aa
+ Ab
∵
A1a A2a
∴
Aa A1a A2a 0
因此 Aa+b Ab cb (E1b E2b ) cbE b kcb
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同环双烯 253＋五个取代基 5×5＋三个环外双3×5 ＝293
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• 下述两有机化合物A和B的最大吸收波长 max
符合该两化合物的 为 （ ） Nhomakorabea•
A
B
• A maxA< maxB
• B maxA= maxB
• C maxA> maxB
•
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• 对于下列三个化合物 •A
Response is proportional to concentration of analyte
灵敏度高：
Absorptivity max
测量误差与吸光度读数有关： A=0.434，读数相对误差最小；
紫外吸收光谱分析-下
⑵ 若各组分的吸收曲线互有重
叠，则可根据吸光度的加合性
求解联立方程组得出各组分的
含量。
A1 = Aa1 Ab1 = ea1bca eb1bcb
A2
=
Aa2
Ab2
=
e
a
2
bca
e
b
2
bcb
(3) 吸收光谱单向重叠
•在1处a、b组分都吸收
•在2处b组分吸收，a组分不干扰
T=50.0%, 二者之差为50%。示差法相当于把标尺扩大了10倍，测量读 数的相对误差也就缩小了10倍。此时试液的ΔT＝50％，令读数落在适 宜的范围内，提高了测定的准确度。
示差法的误差
方法
定量原理
相对误差
常规法 Ax = ebcx = lg Tx
dc x = dT
示差法
Tx
=
Ix I0
Ax = ebcx = lg Tr
= (e x 2
e
x
1
)bcx
λ2
测得的吸光度差ΔA只与待测组分x的浓度呈线性关系，而与干 扰组分y无关
选择波长组合λ1 、λ2的基本要求是：
⑴ 选定的波长λ1和λ2处干扰组分应具有相同吸光度，即：
Ax y
= Ax
Ay
=
Ax=
Ax2
Ax1
=
(e
x
2
e
x
1
)bcx
测得的吸光度差ΔA只与待测组分x的浓度呈线性关系，而
质的浓度（C）和 液层厚度（l）间的关系的定律，是光吸收的基
本定律，是紫外—可见光度法定量的基础。
I0
Sample (conc. C)
9.5 紫外吸收光谱的应用
ΔA = A λ2 -A λ1 = （εxλ2-εxλ1）bcx
13:03:22
其中，测量波长λ2和惨比波长λ1的选择与组合是关键。 以两组分x和y的双波长测定为例： 设：x为待测组分，y为干扰组分，二者的吸光度差分别为： △Ax和△Ay，则该体系的总吸光度差△Ax+y为： △Ax+y = △Ax + △Ay 如何选择波长λ1、 λ2有一定的要求。
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例2 ．
某化合物可能有两种结构，乙醇中紫外光谱最大吸 收λmax＝ 281 nm(κmax 9700 L· mol-1· cm-1)确定其属何种结构。
HO O HO H3C (b) O CH3 (a) O
H3C
O
CH3
解：
结构(a) ：λ max= 五元环烯酮母体 +α-OH + β-R + β-OR = 202 + 35 + 12 + 30 = 279 nm 结构(b) ：λmax = 烯酯母体 + α-OH + 2×β-R + 环内双 键 = 193 + 35 + (2×12) + 5 = 257 nm
B带： 262 nm(κ302 L· mol-1· cm-1) ，274 nm(κ2040 L· mol-1· cm-1) ， 261 (4) pH的影响 加NaOH红移→酚类化合物，烯醇。
加HCl蓝移→苯胺类化合Байду номын сангаас。
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9.5.2 在有机化合物结构分析中的应用
一、谱图解析方法
三要素：谱峰位置、强度、形状。 谱峰形状：定性指标；谱峰强度：定量指标； 紫外可见光谱特征参数：λmax和κmax，K，B，R带。
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电子光谱 振动光谱 转动光谱
Ee =1 - 20 eV 0.05-1 0.005-0.05
电磁辐射的特性
光的本质是电磁辐射，光的基本特性是波粒二象性 (wave and corpuscle duality)。
光的波动性是指光可以用互相垂直的、以正弦波振荡的电
场和磁场表示。 电磁波具有速度、方向、波长、振幅和偏振面等。
分子的电子光谱的特点：
在波长范围内按一定强度分布的谱带 —带光谱 波长位于紫外-可见区
物质的紫外吸收光谱决定于分子中价电子的跃迁，因此分子 的组成不同，特别是价电子性质不同，则产生吸收光谱也不 用。
三、分子吸收光谱的特点
可进行分子的定性和定量分析
可用于一些物理化学常数的测定（如平 衡常数等）
• n * 跃迁吸收弱， 500
生色团 —— 含有 键不饱和官能团，能进行n * 、 * 含碳碳双、三键，碳氧双键，氮氮双键基团。 助色团 —— 基团本身无色，但能增强生色团颜色 为含有n电子， n *，且能与电子作用，产生n 共轭。 -OH、-NH2、-SH、-SO3H
红移和紫移 ——因取代基或溶剂的改变，使吸收带的最大吸收 波长发生移动。向长波长方向移动为红移，向短波长方向移动 为紫移。
CH4 CH3I
σ→σ* 150~210nm n→σ* 259 nm
CH2I2 n→σ* 292nm CHI3 n→σ* 349nm
生色团 C
C
max(nm) 175 190 O 280 190 160 204 205 500 240 340 240
甲烷
乙烷
125 nm
135 nm
n * 跃迁
• 所需能量小于 *跃迁（150-250 nm） • 含有未共用电子对（n电子）原子的饱和化合物都可发生 •跃迁的摩尔吸光系数比较小，一般在100-3000 L / mol cm 化合物 H2O CH3OH CH3Cl (CH3)2O max 167 184 173 184 max 1480 150 200 2520
10~200nm 200~380nm 380~780nm 0.75~50μm 50~250 μ m
分子内部运动
价电子运动、分子内原子在平衡附近的振动、
分子作为整体绕其重心的转动。
分子能级
电子能级、振动能级、转动能级
分子总能量
E=Ee+Ev+Er
当分子吸收一定能量的电磁辐射时，分子由较 低的能级E1 跃迁到较高的能级E2，吸收辐射的 能量与分子的这两个能级的能量差相等。 ΔE=E2-E1=hυ=hc/λ 由于三种能级之间的差值很小，不能区分开， 得到的分子光谱为带光谱。 由于三种能级跃迁所需要能量不同，所以需要 吸收不同波长的电磁辐射使产生跃迁，所产生 的光谱应在不同的光学区域。 Δee＞ΔEυ ＞ΔEγ
紫外-可见分子吸收光谱法 (UV-VIS spectrometry)
第一节 概述
一、分子吸收光谱分析的发展概况
•可见-紫外-红外
•目视比色-光电比色-分光光度 •光声光谱-长光程吸收光谱-传感器
二、分子吸收光谱的分类和特征
紫外-可见 红外 远红外
电磁波区域 电磁波可分为高频、中频及低频区。高频对应放射线（g 射线，C射线），涉及原子核，内层电子；而中等频率指 紫外-可见光，近红外、中红外和远红外光，涉及外层电 子能级的跃迁，振动及转动。低频指电波（微波，无线 电波），涉及转动，电子自旋，核自旋等。
max
(l/moL.cm) 8000 9000 20 2000 41 50 10 9000 10
跃迁类型 n n n n n n n * * * * * * * * * *
C
CLeabharlann CCOOH COOR
C
N N
S
影响紫外-可见光谱的因素
仪器结构简单、价格便宜 应用范围广泛（无机离子、有机化合物、 生物大分子分析等）
第二节
紫外-可见分子吸收光谱的理论基础
一、吸收光谱与分子结构
1、有机化合物的吸收光谱
根据分子轨道理论，分子中的电子轨道有 n、和 三种 * * n 反键轨道 非键轨道 成键轨道
*跃迁
• 能量很大 • 吸收光谱在真空紫外区 • 多为饱和烃
* 和 n * 跃迁
• * 和 n * 跃迁能量低（>200 nm）
• 含有不饱和键的有机分子易发生这类跃迁
C=C C=C ; N=N ; C=O
• 有机化合物的紫外-可见吸收光谱分析多以这两类 跃迁为基础 • * 比 n * 跃迁几率大 100-1000 倍 • *跃迁吸收强， ~ 104
同的光谱分析法。 谱图的三要素
一般进行光谱分析时，要同时注意谱图的位置（能量）、 强度（跃迁几率）、波宽这三个要素，才能得出正确的结 论。
光谱区域 远紫外 紫外 可见 红外 远红外
波
长
分子运动形式
分子外层价电子跃迁 分子外层价电子跃迁 分子外层价电子跃迁 分子中原子的振动 分子的转动
光谱类型
远紫外吸收 紫外吸收 可见吸收 红外吸收 远红外吸收
E1 E电子能级 V振动能级 R转动能级
Ro Ro Ro
V1 Vo
Eo
a
b
c
分子在吸收过程中发生电子能级跃迁的同时伴随振动 能级和转动能级的能量变化。 原子对电磁辐射的吸收只涉及原子核外电子能量的变 化，是一些分离的特征锐线，而分子的吸收光谱是由成 千上万条彼此靠得很紧的谱线组成，看起来是一条连续 的吸收带。 溶液中相邻分子间的碰撞导致分子各种能级的细微变 化，也会引起谱带的进一步加宽和汇合。当分子由气态 变为溶液时，一般会失去振动精细结构
光可有自然光、偏振光（线偏振或园偏振）、连续波、调
制波、脉冲波等。
电磁辐射与物质的相互作用
物质具有能量，是诱电体。物质与光的作用可看成是光
子对能量的授受，即 hn=E1-E0，该原理广泛应用于光谱
解析。 电磁辐射与物质的作用本质是物质吸收光能后发生跃迁。
跃迁是指物质吸收光能后自身能量的改变。
因这种改变是量子化的，故称为跃迁。 不同波长的光，能量不同，跃迁形式也不同，因此有不