紫外可见分光光度法
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紫外可见分光光度法
光子能量与它的频率成正比，与波长成 反比，与光强度无关。光的波长越短
（频率越高），其能量越大。
单色光： 同一波长的光称为单色光； 复合光： 不同波长的光组成的光称为复合光； 可见光： 凡是被肉眼感受到的光称为可见光； 波长范围为400-780nm
复合光
单色光
物质颜色的产生
固体
反射蓝色光 吸收黄色光
互补色
液体
透过紫色光 吸收绿色光
二、 物质对光的选择性吸收
M + h 基态 E0 （△E） M* 激发态 E1
E1
激发态
E2
E = E1 - E0 = h =h c/λ λ=hc/ E
物质对光选择性吸收
E0
基态
E
例题
某分子中两个电子能级之间的能级差为1eV， 若要电子在两个能级之间发生跃迁，需要
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，增强生色团的 生色能力，使生色团的吸收带向长波移动，且吸收强度增大。 助色团为含有未共用电子对的杂原子基团：-OH、-Cl、-Br
C.红移与蓝移
有机化合物的吸收谱带常
常因引入取代基或改变溶剂使
最大吸收波长λmax和吸收强度 发生变化:
π→π*跃迁的λmax为170nm 。
（4）n→π*跃迁：分子中孤对电子和π键同 时存在时发生n→π＊ 跃迁。丙酮n→π＊ 跃迁的λmax为275nm。
（5）电荷迁移跃迁：分子本身具有电子给予
体和电子接受部分，外来辐射照射，电子从
具有给予体特性的部分转移到具有电子接受
体特性的部分所发生的跃迁。其谱带较宽，
思考
1、庚烷、环己烷等烷烃在200-400nm内有无吸收？
紫外-可见分光光度法
2.2.2 波长扫描：分别将两个比色皿装上空 白溶液和样品溶液，放入比色槽中，拉动 拉杆使光路孔对准空白溶液，按[Start/Stop] 键进行谱图扫描（如想终止扫描再次按 [Start/Stop]键），待仪器自动进行基线校正， 提示拉入样品自动测试，测试完毕后有扫 描图谱出现，下方有相应的数据处理选项 ①Process ②Baseline（重新进行基线校正） ③Print。
朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法的理 论基础。
Alg1lgI0 ECL TI
式中，A为吸光度，T为透光率，I0、I分别为入射光
和透过光的强度；E为吸光系数，当c用物质的量浓 度表示，L用厘米表示，用ε代替E，称为摩尔吸光 系数，单位为（L·mol-1·cm-1）；当c用百分浓度 （g/100mL），L用厘米表示时，用E1cm1%表示E，称 为比吸光系数。它们的关系如下：
4 要点与注意事项
4.1 开机前将样品室内的干燥剂取出， 仪器自检过程中禁止打开样品室盖。
4.2 比色皿内溶液以皿高的2/3～4/5为 宜，不可过满以防液体溢出腐蚀仪器。 测定时应保持比色皿清洁，池壁上液 滴应用滤纸擦干，切勿用手捏透光面。 测定紫外波长时，需选用石英比色皿。
2. 使用 仪器自检结束后（7个自检项目均出现
OK字样），按[MAIN MENU]键（主 菜单），屏幕显示如下5个功能项： 1. Phtometry（定量运算）；2. Wavelength Scan（波长扫描模式）；3. Time Scan （时间曲线扫描）；4. System（系统校 正）；5. Data display（光度直接测量 模式）。根据需要测量的实验项目按相
§3. 紫外-可见分光光度计
主要部件的性能与作用 基本结构:
紫外-可见分光光度法测定
紫外-可见分光光度法测定1. 引言1.1 引言紫外-可见分光光度法是一种常用的分析化学方法，通常用于测定物质的浓度或测定物质的吸光度。
该方法利用紫外-可见光谱仪测量样品对紫外和可见光的吸收情况，从而推断样品中所含物质的浓度或结构。
在化学分析实验中，紫外-可见分光光度法具有灵敏度高、准确性高和简便易行的优点，因此被广泛应用于药物分析、环境监测、食品检测等领域。
本实验旨在通过该方法测定样品中目标物质的浓度，并探讨影响测定结果的因素。
通过对仪器原理、操作步骤、实验结果、数据分析和影响因素的详细讨论，我们将深入了解紫外-可见分光光度法的原理和应用，并为今后在相关领域的研究提供参考和借鉴。
希望本实验能够为我们提供更多关于分光光度法的实际操作经验，提升我们的实验技能和分析能力。
1.2 背景介绍紫外-可见分光光度法是一种广泛应用于化学分析领域的分析方法，通过测定物质在紫外-可见光区域的吸收特性，从而确定物质的浓度或者进行定性分析。
紫外-可见分光光度法具有操作简单、灵敏度高、选择性强的特点，被广泛应用于环境监测、食品安全检测、药品质量控制等领域。
随着科学技术的不断发展，紫外-可见分光光度法在实验室分析中扮演着越来越重要的角色。
通过测定物质在特定波长范围内的光吸收情况，我们可以获得关于物质性质的重要信息，如浓度、溶解度、稳定性等。
掌握紫外-可见分光光度法的原理和操作方法，对于提高实验准确性和效率具有重要意义。
在本文中，我们将介绍紫外-可见分光光度法的仪器原理、操作步骤、实验结果、数据分析和影响因素，希望能够为读者提供一份系统全面的紫外-可见分光光度法测定指南。
通过总结和展望，我们也希望能够进一步探讨该方法在化学分析领域的应用前景。
1.3 研究目的紫外-可见分光光度法是一种常用的分析化学技术，可以用于测定物质的吸光度，从而推断物质的浓度。
本实验的研究目的主要分为以下几点：1. 研究紫外-可见分光光度法在测定物质浓度方面的应用。
第一章 紫外-可见分光光度法
➢ *跃迁：可以发生在任何具有不饱和键的 有机化合物分子中，其最大摩尔吸光系数max 很大。
➢ n*跃迁：发生在含有杂原子（O、N、S、P 、卤素等）的不饱和化合物中，其最大摩尔吸 光系数max 比较小。
二、常用术语
➢ *生色团：分子中可以吸收光子产生电子跃迁的基团 。含有键的不饱和基团
➢ *助色团：有些基团本身没有生色作用，但却能增强 生色团的生色能力，即它们与生色团相连时，会使其 吸收带最大吸收波长发生红移，并且增加其强度。通 常是带有非键电子对的杂原子的饱和基团，如-OH、 -NH2、-OR、-SH、-SR、-Cl、-Br、-I等。
不需参比液(消除了由于参比池的不同和制备空白溶液等产生 的误差)、克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。
（4）光多道二极管阵列检测分光光度计
具有快速扫描的特点
可在0.1秒内获得190～ 820nm范围的全光光谱。 用于追踪化学反应的反应 动力学研究。 操作简单，只需将样品放 入无盖开放式样品室，并 点击“开始”即可。
音：
1 暗噪音：检测器与放大电路等各部件不确定性引起。
2 讯号噪音：亦称讯号散粒噪音 电子跃迁的不相等性
测量光强的不确定性
c 0.434K 1 1 c lgT T
➢ 当相对误差 c/c 最小时，求得T=0.368 或 A=0.4343。即当 A=0.4343 时，误差最小！
➢ 通常可通过调节溶液浓度或改变光程l 来控制 A 的读数在 0.2~0.7 范围内。
2. 杂散光 从单色器得到的单色光中与所需波长相 隔较远的光。
3. 散射光与反射光 使透光强度减弱 ，吸光度值偏高。
4. 非平行光 使l 增大影响测量值
（三）透光率测量误差T
由于光源不稳定性、读数不准等带来的误差。
紫外可见分光光度法
ΔT =1%, 溶液浓度相对误差Δc/c 与其透光度T 的关系曲线如右图。
由图可见ΔT =1%, T 在20%～ 65%之间时, 浓度相对误差较小, 此为 最佳读数范围。
所以要求选择适宜的吸光度范围 （0.2-0.7）, 以使测量结果的误差最 小。
2024/10/5
措施: （a）控制溶液的浓度；（b） 选择不同厚度的比色
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2
溶液颜色与光吸收的关系
当一束太阳光照射某一溶液时, 太阳光中某一颜色的光 被吸收, 其互补色光透过溶液, 刺激人的眼睛, 使人感觉到它 的颜色。
实例:
1)高锰酸钾吸收绿光显紫 红色；
2)重铬酸钾吸收蓝光显黄 色；
3)邻菲罗啉铁溶液吸收蓝 绿光显红色。
2024/10/5
可见光波长及其互补光
(如国产710型，730型)； 3.双波长双光束分光光度计
(如国产WFZ800-5型）
2024/10/5
20
紫外可见分光光度的使用
2024/10/5
21
2024/10/5
22
721分光光度计操作步骤
➢ 1.预热仪器。为使测定稳定, 将电源开关打开, 使仪器预热20min, 为了防止光电管疲劳, 不要连续光照。预热仪器和不测定时应将比 色皿暗箱盖打开, 使光路切断。
ε: 摩尔吸收系数，单位L·mol -1·cm-1。（讲解78页 例题）
摩尔吸收系数越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测
定该物质的灵敏度越高。
ε > 105: 超高灵敏；
ε = (6～10）×104 : 高灵敏；
ε < 2×104
: 不灵敏。
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10
吸光度的加和性
由图可见ΔT =1%, T 在20%～ 65%之间时, 浓度相对误差较小, 此为 最佳读数范围。
所以要求选择适宜的吸光度范围 （0.2-0.7）, 以使测量结果的误差最 小。
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措施: （a）控制溶液的浓度；（b） 选择不同厚度的比色
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溶液颜色与光吸收的关系
当一束太阳光照射某一溶液时, 太阳光中某一颜色的光 被吸收, 其互补色光透过溶液, 刺激人的眼睛, 使人感觉到它 的颜色。
实例:
1)高锰酸钾吸收绿光显紫 红色；
2)重铬酸钾吸收蓝光显黄 色；
3)邻菲罗啉铁溶液吸收蓝 绿光显红色。
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可见光波长及其互补光
(如国产710型，730型)； 3.双波长双光束分光光度计
(如国产WFZ800-5型）
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紫外可见分光光度的使用
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721分光光度计操作步骤
➢ 1.预热仪器。为使测定稳定, 将电源开关打开, 使仪器预热20min, 为了防止光电管疲劳, 不要连续光照。预热仪器和不测定时应将比 色皿暗箱盖打开, 使光路切断。
ε: 摩尔吸收系数，单位L·mol -1·cm-1。（讲解78页 例题）
摩尔吸收系数越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测
定该物质的灵敏度越高。
ε > 105: 超高灵敏；
ε = (6～10）×104 : 高灵敏；
ε < 2×104
: 不灵敏。
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吸光度的加和性
紫外可见分光光度法
波长和颜色的关系
λ（nm） 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
二、物质对光的选择性吸收
1、物质对光的吸收的本质
定性分析： 1、与标准品或标准图谱对比，鉴定未知物； 2、鉴别异构体 如：顺反异构、互变异构（如酮-烯醇式） 3、纯度检查
定量分析： 1、单一组分测定 2、多组分同时测定
第二节 紫外可见分光光度计
一、紫外可见分光光度计的构造
光源
单色器 吸收池
检测 系统
信号显 示系统
（一）光源
1、作用：提供符合要求的入射光。
3、分类： （1）可见光光源：
①钨丝灯：是最常见的可见光光源，它可发射波长 为325-2500nm范围的连续光谱，其中最适宜的使 用范围是320-1000nm，除用作可见光源外，还可 用作近红外光源。
②卤钨灯
在钨丝中加入适量的卤化物或卤素，灯泡用石 英制成，具有较长的寿命和高的发光效率。
（2） 紫外光光源： 多为气体放电光源，其中应用最多的是氢灯和
➢ 以光的衍射现象和干涉现象为基础（平面反射光栅和平面 凹面光栅）Βιβλιοθήκη （三）吸收池（又称比色皿）
1、作用：盛装被测溶液和参比溶液。 2、分类： （1）玻璃比色皿：适用于可见光区。（能否用于紫 外光区？） （2）石英比色皿：适用于紫外及可见光区。
3、主要规格： 0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm等。
紫外可见分光光度计基本组成
钨灯卤素 灯或氘灯
棱镜或光 栅，玻璃 或石英
第四章紫外-可见分光光度法
3. 红移和紫移：吸收带的最大吸收波长发生移动， 向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为 紫移。
（三）有机化合物的紫外、可见光谱
1. 饱和烃及其取代衍生物 σ→σ*、n→σ* 2. 不饱和烃及共轭烯烃 σ→σ*、π→π* 3. 羰基化合物 n→σ*、π→π*和n→π* 4. 苯及其衍生物 E1带、 E2带、 B带 5. 稠环和杂环
当l以cm，c以mol/L为单位时，k称为摩尔吸 光系数，用ε表示，它比a更为常用，ε的单位 为L mol-1 cm-1，即： A = ε c l
当l以cm，c以百分浓度g/100mL为单位时，k 称为比吸光系数，用A1cm1%表示 ε = 0.1 M A1cm1%
用比吸光系数的表示方法特别适用于摩尔质 量未知的化合物。
（二）配位场跃迁
1. f-f跃迁
镧系和铜系元素的离子对紫外和可见光的吸收是 基于内层f电子跃迁而产生的，其吸收光谱是由一些狭 窄的特征吸收峰组成，且这些吸收峰不易受金属离子 所处的配位环境的影响。
2. d-d跃迁
过渡金属离子的d轨道在受到配位体场的作用时 产生分裂。d电子在能级不同的d轨道间跃迁，吸收紫 外或可见光产生吸收光谱。这种光谱的吸收带比较 宽，吸收峰强烈地受配位环境的影响。
光。
3. 吸收池
功能：盛放分析试样（一般是液体）
4. 检测器 功能：检测光信号，测量单色光透过溶
液后光强度变化的一种装置。 5. 信号显示系统
6. 紫外一可见分光光度计的类型
(1) 单波长单光束分光光度计
缺点：测量结果受电源波动的影响较大， 误差较大。
(2) 单波长双光束分光光度计
一个环外双键
5nm
同环二烯 39nm 一个β烷基 12nm 三个γ+烷基 54nm
（三）有机化合物的紫外、可见光谱
1. 饱和烃及其取代衍生物 σ→σ*、n→σ* 2. 不饱和烃及共轭烯烃 σ→σ*、π→π* 3. 羰基化合物 n→σ*、π→π*和n→π* 4. 苯及其衍生物 E1带、 E2带、 B带 5. 稠环和杂环
当l以cm，c以mol/L为单位时，k称为摩尔吸 光系数，用ε表示，它比a更为常用，ε的单位 为L mol-1 cm-1，即： A = ε c l
当l以cm，c以百分浓度g/100mL为单位时，k 称为比吸光系数，用A1cm1%表示 ε = 0.1 M A1cm1%
用比吸光系数的表示方法特别适用于摩尔质 量未知的化合物。
（二）配位场跃迁
1. f-f跃迁
镧系和铜系元素的离子对紫外和可见光的吸收是 基于内层f电子跃迁而产生的，其吸收光谱是由一些狭 窄的特征吸收峰组成，且这些吸收峰不易受金属离子 所处的配位环境的影响。
2. d-d跃迁
过渡金属离子的d轨道在受到配位体场的作用时 产生分裂。d电子在能级不同的d轨道间跃迁，吸收紫 外或可见光产生吸收光谱。这种光谱的吸收带比较 宽，吸收峰强烈地受配位环境的影响。
光。
3. 吸收池
功能：盛放分析试样（一般是液体）
4. 检测器 功能：检测光信号，测量单色光透过溶
液后光强度变化的一种装置。 5. 信号显示系统
6. 紫外一可见分光光度计的类型
(1) 单波长单光束分光光度计
缺点：测量结果受电源波动的影响较大， 误差较大。
(2) 单波长双光束分光光度计
一个环外双键
5nm
同环二烯 39nm 一个β烷基 12nm 三个γ+烷基 54nm
紫外-可见分光光度法
紫外-可见分光光度法1 简述紫外-可见分光光度法是在190-800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和含量测定的方法。
定量分析通常选择物质的最大吸收波长处测出吸光度，然后用对照品或吸收系数求算出被测物质的含量，多用于制剂的含量测定；对已知物质定性可用吸收峰波长或吸光度比值作为鉴别方法；若该物质本身在紫外光区无吸收，而其杂质在紫外光区有相当强度的吸收，或杂质的吸收峰处该物质无吸收，则可用本法作杂质检查。
物质对紫外辐射的吸收是由于分子中原子的外层电子跃迁所产生，因此，紫外吸收主要决定于分子的电子结构，故紫外光谱又称电子光谱。
有机化合物分子结构中如含有共轭体系、芳香环等发色基团，均可在紫外区（200〜400nm）或可见光区（400〜850nm）产生吸收。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长范围为190~900nm。
紫外吸收光谱为物质对紫外区辐射的能量吸收图。
朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律为光的吸收定律，它是紫外-可见分光光度法定量分析的依据，其数学表达式为:A=log -1=ECL式中A为吸光度；T为透光率；E为吸收系数；C为溶液浓度；L为光路长度。
如溶液的浓度（C）为1%（g/ml），光路长度（L）为lcm，相应的吸光度即为吸收系数以E1%表示。
如溶液的浓度（C）为摩尔浓度（mol/L），光路长度为lcm 1cm时，则相应有吸收系数为摩尔吸收系数，以表示。
2仪器紫外-可见分光光度计主要由光源、单色器、样品室、检测器、记录仪、显示系统和数据处理系统等部分组成。
为了满足紫外-可见光区全波长范围的测定，仪器备有二种光源，即氘灯和碘钨灯，前者用于紫外区，后者用于可见光区。
单色器通常由进光狭缝、出光狭缝、平行光装置、色散元件，聚焦透镜或反射镜等组成。
色散元件有棱镜和光栅二种，棱镜多用天然石英或熔融硅石制成，对200〜400nm波长光的色散能力很强，对600nm以上波长的光色散能力较差，棱镜色散所得的光谱为非匀排光谱。
紫外可见分光光度法
E— 吸光系数(absorptivity)
T与A的关系
T 100% 50% 25% 10% 1.0% 0.1% 0.01% 0.001% 0%
A 0 0.301 0.602 1.00 2.0 3.0 4.0
5.0
上述说明： T值为0％至100％内的任何值。 A值可以取任意的正数值。
入射光强度 I0
等 条件一定时， E 仅与吸收物质本身的性质有关， 与待测物浓度无关； （3）同一吸收物质在不同波长下的E 值是不同的。在最大 吸收波长λmax处的摩尔吸收系数E max表明了该 吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法 测定该物质可能达到的最大灵敏度。
（4）可作为定性鉴定的参数；
（5）物质的吸光能力的度量
? EK2带
B带 R带
苯乙酮的紫外吸收光谱
四、影响吸收带的因素
• 位阻影响 • 跨环效应
共轭系统共平面性↓→共轭效应↓ → max ↓（短移）， ↓
• 溶剂效应 溶剂极性↑→ K带长移，R带短移
• pH影响
max 210.5nm,270nm
235nm,287nm
位阻影响
顺式
反式
二苯乙烯顺反异构体 的紫外吸收光谱
最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。 吸收曲线的形状、λmax及吸收强度等与分子 的结构密切相关。
在吸收曲线上，最大吸收峰所对应的是最大吸收波长 （λmax），为不同化合物的特征波长。吸收曲线的形状是物 质定性的主要依据，在定量分析中可提供测定波长，一般以灵 敏度较大的λmax为测定波长。
峰与峰之间的部位叫谷，该处对应波长为最小吸收波长。 在图谱短波端只呈现强吸收但不成峰的部分称为末端吸收 （end absorption）。
T与A的关系
T 100% 50% 25% 10% 1.0% 0.1% 0.01% 0.001% 0%
A 0 0.301 0.602 1.00 2.0 3.0 4.0
5.0
上述说明： T值为0％至100％内的任何值。 A值可以取任意的正数值。
入射光强度 I0
等 条件一定时， E 仅与吸收物质本身的性质有关， 与待测物浓度无关； （3）同一吸收物质在不同波长下的E 值是不同的。在最大 吸收波长λmax处的摩尔吸收系数E max表明了该 吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法 测定该物质可能达到的最大灵敏度。
（4）可作为定性鉴定的参数；
（5）物质的吸光能力的度量
? EK2带
B带 R带
苯乙酮的紫外吸收光谱
四、影响吸收带的因素
• 位阻影响 • 跨环效应
共轭系统共平面性↓→共轭效应↓ → max ↓（短移）， ↓
• 溶剂效应 溶剂极性↑→ K带长移，R带短移
• pH影响
max 210.5nm,270nm
235nm,287nm
位阻影响
顺式
反式
二苯乙烯顺反异构体 的紫外吸收光谱
最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。 吸收曲线的形状、λmax及吸收强度等与分子 的结构密切相关。
在吸收曲线上，最大吸收峰所对应的是最大吸收波长 （λmax），为不同化合物的特征波长。吸收曲线的形状是物 质定性的主要依据，在定量分析中可提供测定波长，一般以灵 敏度较大的λmax为测定波长。
峰与峰之间的部位叫谷，该处对应波长为最小吸收波长。 在图谱短波端只呈现强吸收但不成峰的部分称为末端吸收 （end absorption）。
紫外可见分光光度法
案例导入
在夏天参加户外活动时，假如天气晴朗，就应该注 意保护皮肤，不然，暴露在火辣辣太阳之下旳皮肤， 数小时后就会出现红肿、瘙痒、发烧、刺痛症状，数 后来出现蜕皮现象，这表白太阳光中有一种光线能伤 害生物细胞。科学家研究证明，这种光线是紫外线。
根据可见光、紫外光与物质分子旳相互作用建立了 紫外-可见分光光度法，
仪器简朴
操作简便
价格低廉
测定迅速
第一节 概述
课堂活动
1．紫外-可见光旳波长范围是
A．200~400nm
B．400~760nm
C．200~760nm
D．360~800nm
2．下列论述错误旳是
A．光旳能量与其波长成反比
B．有色溶液越浓，对光旳吸收也越强烈
C．物质对光旳吸收有选择性 D．光旳能量与其频率成反比
第一节 概述
一、物质对光旳选择性吸收
单色光: 单一波长旳光束 复合光: 具有多种波长旳光束 电磁波谱: 以波长大小顺序排列旳电磁波谱图
波长 10pm 300pm 200nm 400nm 800nm 500mm 1cm 1m
光谱 射线 X射线 紫外光 可见光 红外光 微波 无线电波
措施 光谱法
分光光度法 光谱法
第三节 紫外-可见分光光度计
二、紫外-可见分光光度计旳光学性能
1．测光方式 3．狭缝或光谱带宽 5．波长精确度 7．波长反复性 9．光度反复性
2．波长范围 4．杂散光 6．吸光度范围 8．测光精确度 10．辨别率
第三节 紫外-可见分光光度计
三、紫外-可见分光光度计旳类型 1.可见分光光度计 721型
0.7范围内。若吸光度读数不在此范围，可 采用哪些措施进行调整?
第四节 分析条件旳选择
在夏天参加户外活动时，假如天气晴朗，就应该注 意保护皮肤，不然，暴露在火辣辣太阳之下旳皮肤， 数小时后就会出现红肿、瘙痒、发烧、刺痛症状，数 后来出现蜕皮现象，这表白太阳光中有一种光线能伤 害生物细胞。科学家研究证明，这种光线是紫外线。
根据可见光、紫外光与物质分子旳相互作用建立了 紫外-可见分光光度法，
仪器简朴
操作简便
价格低廉
测定迅速
第一节 概述
课堂活动
1．紫外-可见光旳波长范围是
A．200~400nm
B．400~760nm
C．200~760nm
D．360~800nm
2．下列论述错误旳是
A．光旳能量与其波长成反比
B．有色溶液越浓，对光旳吸收也越强烈
C．物质对光旳吸收有选择性 D．光旳能量与其频率成反比
第一节 概述
一、物质对光旳选择性吸收
单色光: 单一波长旳光束 复合光: 具有多种波长旳光束 电磁波谱: 以波长大小顺序排列旳电磁波谱图
波长 10pm 300pm 200nm 400nm 800nm 500mm 1cm 1m
光谱 射线 X射线 紫外光 可见光 红外光 微波 无线电波
措施 光谱法
分光光度法 光谱法
第三节 紫外-可见分光光度计
二、紫外-可见分光光度计旳光学性能
1．测光方式 3．狭缝或光谱带宽 5．波长精确度 7．波长反复性 9．光度反复性
2．波长范围 4．杂散光 6．吸光度范围 8．测光精确度 10．辨别率
第三节 紫外-可见分光光度计
三、紫外-可见分光光度计旳类型 1.可见分光光度计 721型
0.7范围内。若吸光度读数不在此范围，可 采用哪些措施进行调整?
第四节 分析条件旳选择
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电子-振动-转动光谱 (d) Na蒸汽。
-胡罗卜素 咖啡因
阿斯匹林 丙酮
分子吸收光谱上 可以看到哪些特 征呢？
几种有机化合 物的分子吸收光 谱图。
据吸收曲线的特性 (峰强度、位置及数 目等)研究分子结构。
①吸收峰：吸收曲线上的峰称为吸收峰，所对 应的波长称为最大吸收波长（λmax）。
②吸收谷：吸收曲线上 的谷称为吸收谷，所对应 的波长称为最小吸收波长
三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。
分子的能量变化E为各种形式能量变化的总和：
ΔΕ ΔeΕ ΔvΕ ΔrΕ
ΔEe >ΔEv >ΔEr 其中Ee最大：1-20 eV; （紫外-可见）
Ev次之：0.05-1 eV; （红外） Er最小：0.05 eV。（远红外） 可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔 大1~2个数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振 -转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。
UV-Vis
是基于被测物质的分子对光（200~800nm）具有选择吸 收的特性而建立的分析方法。
入 射 光I0
透 射 光It
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
➢ UV-Vis方法是分子光谱方法，它利用分子对外 来辐射的吸收特性。 ➢ UV-Vis涉及分子外层电子的能级跃迁；光谱区 在160~780nm. ➢ UV-Vis主要用于物质的定量分析，但紫外光谱 (UV)为四大波谱之一，是鉴定许多化合物，尤其 是有机化合物的重要定性工具之一。
光的互补
若两种不同颜色的单色光按一定的强度比 例混合得到白光，那么就称这两种单色光 为互补色光，这种现象称为光的互补。
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
蓝 紫 紫红
红
物质对光的吸收
物质的颜色与光的关系 光谱示意
完全吸收
复合光 表观现象示意
完全透过 吸收黄色光
3-1 基本原理
一、分子吸收光谱的产生 M h I 0 M * I t h
3. 吸收光谱
S3
h
S2
S1
E3
A
E2
E1
S0
E0
纯 电子能态 间跃迁
S2
h
A
S1
锐线光谱
S0 分子内电子跃迁
带状光谱
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。
物质对光的选择吸收
物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不 同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。
例： A 物质
E1E02.5ev 1 eV = 1.610-19 J.
A
hc E
62.6.52(e1v)031.46311010190
4.774105(cm) 477.4nm
B 物质 E1E02.0ev
1. 过程：运动的分子外层电子--------吸收外来辐射 ------产生电子能级跃迁-----分子吸收光谱。
2. 能级组成： EE 内 E 平 E 振 E 转 E 电子 物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （3）分子本身绕其重心的转动。
可见光
/nm 颜色
400-450
紫
450-480
蓝
480-490 绿蓝
490-500 蓝绿
500-560
绿
560-580 黄绿
580-610
黄
610-650
橙
650-760
红
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
单色光、复合光、光的互补
单色光 单一波长的光
复合光 由不同波长的光组合而成的光
（λmin）。
③肩峰：吸收峰上的曲 折处称为肩峰(shoulder peak)，通常用λsh表示。
1
4 2
3
1 2
λmin
λmax λsh
λmin
λmax
λ
1. 吸收峰 2. 谷 3. 肩峰
4.末端吸收
④末端吸收：在吸收曲线的200nm波长附近
吸收曲线的讨论：A
B A
max(A) max(B)
①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。
最低激发态和基态的电子组态
* CO
nO
CO
n * *
同理，得：
B
hc E
620.6nm
A
吸收光谱的获得
0 (a)
0 (b)
0 (c)
0
220 240
(d) 260 280 nm
测量某物质对不同波长单色光的 吸收程度，以波长（）为横坐 标，吸光度（A）为纵坐标，绘 制吸光度随波长的变化可得一曲 线，此曲线即为吸收光谱。
一些典型的紫外光谱
(a) 联苯（己烷溶剂）； (b) 苯（己烷溶剂）； (c) 苯蒸汽；
②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似 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。
讨论：
A
增
大
C
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。
(C2 H O ) K (C)2 O (n O )2 电子基态
H
C=O ：
σ*
π* H
A原子轨 道
π B原子轨
道
A原子轨
道
σ B原子轨
道
电子跃迁与电子激发态
(C2 H O ) K (C)2 O (n O )2 甲醛的电子基态
H
..
* CO
C H
O..
nO
CO
′
2n2
* CO
nO
CO
n, * , * 2 n 2
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。
二、分子吸收光谱跃迁类型
有机分子能级跃迁 跃迁类型
有机分子包括:
成键轨道 、 ； 反键轨道 *、*
非键轨道 n
••••C••Ooooo•= =o=n分子基态的电子组态
1、用原子轨道线性组合 法产生出各个分子轨道；
2、把电子加到每个分子轨 道中去，在每个分子轨道中 最多加进两个电子（Pauli 原理），由此产生分子的电 子组态 ；
3、把电子对加到最低能量轨道中去（建造原理）， 从而产生最低能量的电子组态（基态电子组态）
例：甲醛的分子轨道
(C2H O )(1 S O )2(1 S C )2(2 S O )2(C)2 H (C )2 H (C O )2(C)2 O (n O )2(* C)0 O
-胡罗卜素 咖啡因
阿斯匹林 丙酮
分子吸收光谱上 可以看到哪些特 征呢？
几种有机化合 物的分子吸收光 谱图。
据吸收曲线的特性 (峰强度、位置及数 目等)研究分子结构。
①吸收峰：吸收曲线上的峰称为吸收峰，所对 应的波长称为最大吸收波长（λmax）。
②吸收谷：吸收曲线上 的谷称为吸收谷，所对应 的波长称为最小吸收波长
三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。
分子的能量变化E为各种形式能量变化的总和：
ΔΕ ΔeΕ ΔvΕ ΔrΕ
ΔEe >ΔEv >ΔEr 其中Ee最大：1-20 eV; （紫外-可见）
Ev次之：0.05-1 eV; （红外） Er最小：0.05 eV。（远红外） 可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔 大1~2个数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振 -转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。
UV-Vis
是基于被测物质的分子对光（200~800nm）具有选择吸 收的特性而建立的分析方法。
入 射 光I0
透 射 光It
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可见光
➢ UV-Vis方法是分子光谱方法，它利用分子对外 来辐射的吸收特性。 ➢ UV-Vis涉及分子外层电子的能级跃迁；光谱区 在160~780nm. ➢ UV-Vis主要用于物质的定量分析，但紫外光谱 (UV)为四大波谱之一，是鉴定许多化合物，尤其 是有机化合物的重要定性工具之一。
光的互补
若两种不同颜色的单色光按一定的强度比 例混合得到白光，那么就称这两种单色光 为互补色光，这种现象称为光的互补。
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
蓝 紫 紫红
红
物质对光的吸收
物质的颜色与光的关系 光谱示意
完全吸收
复合光 表观现象示意
完全透过 吸收黄色光
3-1 基本原理
一、分子吸收光谱的产生 M h I 0 M * I t h
3. 吸收光谱
S3
h
S2
S1
E3
A
E2
E1
S0
E0
纯 电子能态 间跃迁
S2
h
A
S1
锐线光谱
S0 分子内电子跃迁
带状光谱
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。
物质对光的选择吸收
物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不 同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。
例： A 物质
E1E02.5ev 1 eV = 1.610-19 J.
A
hc E
62.6.52(e1v)031.46311010190
4.774105(cm) 477.4nm
B 物质 E1E02.0ev
1. 过程：运动的分子外层电子--------吸收外来辐射 ------产生电子能级跃迁-----分子吸收光谱。
2. 能级组成： EE 内 E 平 E 振 E 转 E 电子 物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （3）分子本身绕其重心的转动。
可见光
/nm 颜色
400-450
紫
450-480
蓝
480-490 绿蓝
490-500 蓝绿
500-560
绿
560-580 黄绿
580-610
黄
610-650
橙
650-760
红
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
单色光、复合光、光的互补
单色光 单一波长的光
复合光 由不同波长的光组合而成的光
（λmin）。
③肩峰：吸收峰上的曲 折处称为肩峰(shoulder peak)，通常用λsh表示。
1
4 2
3
1 2
λmin
λmax λsh
λmin
λmax
λ
1. 吸收峰 2. 谷 3. 肩峰
4.末端吸收
④末端吸收：在吸收曲线的200nm波长附近
吸收曲线的讨论：A
B A
max(A) max(B)
①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。
最低激发态和基态的电子组态
* CO
nO
CO
n * *
同理，得：
B
hc E
620.6nm
A
吸收光谱的获得
0 (a)
0 (b)
0 (c)
0
220 240
(d) 260 280 nm
测量某物质对不同波长单色光的 吸收程度，以波长（）为横坐 标，吸光度（A）为纵坐标，绘 制吸光度随波长的变化可得一曲 线，此曲线即为吸收光谱。
一些典型的紫外光谱
(a) 联苯（己烷溶剂）； (b) 苯（己烷溶剂）； (c) 苯蒸汽；
②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似 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。
讨论：
A
增
大
C
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。
(C2 H O ) K (C)2 O (n O )2 电子基态
H
C=O ：
σ*
π* H
A原子轨 道
π B原子轨
道
A原子轨
道
σ B原子轨
道
电子跃迁与电子激发态
(C2 H O ) K (C)2 O (n O )2 甲醛的电子基态
H
..
* CO
C H
O..
nO
CO
′
2n2
* CO
nO
CO
n, * , * 2 n 2
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。
二、分子吸收光谱跃迁类型
有机分子能级跃迁 跃迁类型
有机分子包括:
成键轨道 、 ； 反键轨道 *、*
非键轨道 n
••••C••Ooooo•= =o=n分子基态的电子组态
1、用原子轨道线性组合 法产生出各个分子轨道；
2、把电子加到每个分子轨 道中去，在每个分子轨道中 最多加进两个电子（Pauli 原理），由此产生分子的电 子组态 ；
3、把电子对加到最低能量轨道中去（建造原理）， 从而产生最低能量的电子组态（基态电子组态）
例：甲醛的分子轨道
(C2H O )(1 S O )2(1 S C )2(2 S O )2(C)2 H (C )2 H (C O )2(C)2 O (n O )2(* C)0 O