紫外可见光光谱
紫外可见
波长在400～800 nm范围的 称为可见光谱
紫外-可见光谱法的特点
（1）灵敏度高， 常用于测定试样中1%-10-3 %的微量组分，甚至可测定低至 10-4 %-10-5 %的痕量组分。
（2）准确度较高， 相对误差为2%-10%。如采用精密分光光度计测量，相对
误差可减少至1%-2%。 （3）应用广泛， 几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接地用 此法测定。 （4）操作简便快速，仪器设备也不复杂
紫外-可见吸收光谱
Ultraviolet and visible spectrophotometry; UV-vis
目录
概述
基本原理 光谱图 紫外-可见吸收光谱常用概念 影响吸收的因素 介绍紫外可见光谱仪 紫外吸收光谱图的应用
1 概述
紫外-可见吸收光谱属于分子光谱。是通过分子中的价电子在分子轨道之
间的跃迁而产生的（包括振动和转动能级的跃迁）。利用物质的分子或离子 对紫外和可见光的吸收所产生的紫外-可见光谱及吸收程度可以对物质的组成、 含量和结构进行分析、测定、推断。
紫外光的波长范围是100～400 nm
可见光的波长范围是400～800 nm
远紫外区 这个区域的 吸收光谱 称真空紫外
近紫外区 一般的紫外光谱 是指这一区域的 吸收光谱
3.样品室
——又称吸收池——放置各种类型的比色皿和相应 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 （CCD）。
5. 结果显示记录系统 ——检流计、数字显示、微机进行仪
d 轨道电子云分布及在
紫外可见吸收光谱法
1：乙醚
2：水
1
2
250
300
苯酰丙酮
溶剂在试样的吸收光谱区应无明显吸收。
03
在溶解度允许的范围内，尽量选择进行较小的溶剂。
02
溶液具有良好的化学和光化学稳定性。
01
溶剂的选择
5紫外-可见分光光度计
基本组成
光源
单色器
吸收池
检测器
信号显示
1. 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。
1
2
有机化合物结构辅助解析
结构信息 （1）200~800nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。 （2） 250~350 nm有吸收峰（ε=10~100）醛酮 n→π* 跃迁产生的R 带。 （3） 210~250 nm有强吸收峰（ε104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（230 nm）；不饱和醛酮：K带230 nm ，R带310~330 nm 260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。 （4） 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）。
立体结构和互变结构的确定
顺式：λmax=280nm； εmax=10500 反式：λmax=295.5 nm；εmax=29000 共平面产生最大共轭效应， εmax大
互变异构： 酮式：λmax=204 nm；无共轭 烯醇式：λmax=243 nm 比例依赖于溶剂极性：极性溶剂中酮式与水分子形成氢键系统；非极性溶剂中烯醇式存在分之内氢键。 利用定量关系可测平衡体系中两者的相对含量，从而计算平衡常数。
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>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。
紫外-可见吸收光谱
3. 有机化合物的结构推测
化合物的紫外吸收光谱基本上是分子中发色基团和助色基 团的特性，而不是整个分子的特性，所以单独从紫外吸收光 谱不能完全确定化合物的分子结构，必须与IR、NMR、MS及 其它方法配合，才能得出可靠的结论。紫外光谱在研究化合 物的结构中的主要作用是推测官能团、结构中的共轭体系以 及共轭体系中的取代基的位置、种类和数目等。
3. 电荷迁移光谱
某些分子既是电子给体，又是电子受体，当电子 受辐射能激发从给体外层轨道向受体跃迁时，就 会产生较强的吸收，这种光谱称为电荷迁移光谱。 如 苯酰基取代物在光作用下的异构反应。
二、影响紫外-可见吸收光谱的因素
物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。测定条 件（温度、溶剂极性、pH等）不同，吸收光谱的形 状、吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生变化。
化合物3 的基本值217nm 4 个环基代( 4×5) 20nm 二烯在同一个环内36nm 合计为273nm
化合物4 的基本值为217nm 2 个环基代( 2×5) 为10nm 二烯在同一个环内为36nm 合计为263nm
4. 定量分析
4.1 Lamber-Beer定律—吸收光谱法基本定律 它描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测 物浓度的关系。 (a)Lamber-Beer定律的适用条件（前提） 入射光为单色光，均匀非散射的稀溶液 该定律适用于均匀非散射固体、液体和气体样品 在同一波长下,各组分吸光度具有加和性 A=A1+A2++An
3.pH值 红移或蓝移
三、紫外-可见吸收光谱分析法应用
紫外-可见吸收光谱除主要可用于物质的定 量分析外，还可以用于物质的定性分析、纯度鉴 定、结构分析。 1.定性分析
是根据样品物质的摩尔吸收系数、峰形等测定参数与已 知的数据进行比对，以推断出样品物质的结构、纯度方 面的信息。
紫外可见吸收光谱
红移；
• 取代基为斥电子基，如-R，-OCOR，则使分子蓝移。 • 苯环或烯烃上的 H 被各种取代基取代，多产生红移。
e.g.
4.溶剂效应的影响
• →* 跃迁吸收峰，随溶剂极 性增加，激发态比基态能量有 更多下降，发生红移；
• n→* 跃迁产生的吸收峰，随 溶剂极性增加，形成氢键能力 增加，发生蓝移。
THREE
溶剂效应
的影响
FOUR
PH值
的影响
FIVE
1.共轭效应的影响
• 共轭会使原来的吸收峰向长波方向移动，吸收强度会显 著增大
• 随着共轭体系双键数目的增多，max向长波方向移动 （红移）
2.立体效应的影响
• 顺式和反式的1,2-二苯代乙烯的max不同
• 几个联苯化合物的紫外吸收光谱
3.取代基的影响
一般紫外可见分光光度计只能提供190～850nm范围的单色光， 因此，我们只能测量n→σ*的跃迁，n→π*跃迁和部分π→π* 跃迁的吸收，而对只能产生200nm以下吸收的σ→σ*的跃迁则 无法测量。
影响因素
PART TWO
影响紫外可见吸收光谱的因素
共轭效应
的影响
ONE
立体效应
的影响
TWO
取代基
的影响
具体的操作过程：利用CCK-8对活细胞进行染色， CCK-8在电子耦合 试剂存在的情况下可以被线粒体内的脱氢酶还原成高度水溶性的黄 色甲臜产物。颜色的深浅与细胞的增殖成正比，与细胞毒性成反比。 使用酶标仪在 450nm 波长处测定 OD 值，间接反映活细胞数量， OD值越大，活细胞的数量越多。
谢 谢！
以及吸收峰的形状(极大、极小和拐点)，与已知纯化合物的 吸收光谱进行比较，判断化合物。
紫外可见吸收光谱 原理
紫外可见吸收光谱原理
紫外可见吸收光谱是一种分析化学中常用的技术，通过测量样品溶液在紫外可见区域的吸收光谱，可以得到样品的分子结构、浓度、反应动力学等信息。
其原理基于分子吸收电磁辐射时能级变化，因而产生吸收谱带的现象。
在紫外可见区域，分子发生吸收主要是由于电子跃迁引起的，因此，吸收谱带可以反映分子中的π-π*、n-π*
等电子跃迁过程。
通常，吸收谱带的强度与样品溶液中所含有的浓度成正比，因此可以根据吸收谱带的强度计算出样品的浓度。
同时，在反应过程中，吸收谱带的强度随时间变化可以反映反应动力学过程，因此可以利用紫外可见吸收光谱研究化学反应动力学。
紫外可见吸收光谱技术已经广泛应用于分析化学、生化、环境监测、药物研发等领域。
- 1 -。
紫外-可见光谱
取代苯 烷基取代苯：影响小，由于超共轭效应，导致红移，
降低B- 带的精细结构； 助色团取代苯：n 电子与苯环形成 p-π共轭，导致红移，
增强B-带的强度，降低B- 带的精细结构
连有推电子基团的红移强弱顺序为： CH3 < Cl < Br < OH < OCH3 < NH2 < O-
同环双键母体 253 两个延长双键 60 三个环外双键 15 五个取代烃基 25 —————————
353nm
IV
具有四个以上双键的共轭体系，K- 带λmax 和εmax 值按规则计算：
λmax = 114 + 5M + n(48.0-1.7n) – 16.5 Rendo -10 Rexo εmax = (1.74 x 104) n
红移 紫移
取代苯的λmax 值经验计算参数 λmax = 203.5 + 取代基位移值 （误差有时较大）
Scott 规则
多核芳香族化合物：总体红移。 多联苯以及苯并多环
杂环芳香族化合物
六元环：较苯的吸收加强；并产生 n→π* 跃迁；
五元环：类似双烯。
6. 影响紫外光谱的因素： 外部因素:
溶剂：纯度极其重要；极性影响复杂； 浓度：控制吸光度为0.7-1.2范围； 样品池：应不影响样品对紫外的吸收；
内部因素： 位阻：
平衡体系的紫外光谱：
一些极性化合物，在极性或pH 不同的溶剂中 光谱有较大的变化，如互变异构平衡及酸碱平衡：
中性
碱性
7. 紫外光谱解析
缺点：只提供分子中共轭体系和一些基团的结构信 息，不能推知分子结构。
紫外可见吸收光谱
例1：
H2C
C
C
CH2
CH3 CH3
基本值 两个烷基叏代 计算值 实测值 λmax λmax ２１７nm ２×５＝１０nm 227 nm 226 nm
例２：
基本值： 一个环外双键
２17 nm ５nm
四个烷基叏代
计算值 实测值 λmax λmax
２０nm
２４２ nm ２４３ nm
解析示例
化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基，其紫外 光谱 max=231 nm，加氢只能吸收2摩尔H2，确定结构。 解： ①计算丌饱和度 = 3；两个双键；环？ ②max=231 nm，共轭？ ③可能的结构
光源 单色器
第二节 紫外—可见分光光度计
general process
样品室 检测器 显示
1. 光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以収射连续光谱，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，波长范围 320～2500 nm。紫 外区：氢、氘灯。収射 185～400 nm的连续 光谱。
2.1 紫外可见光谱曲线
采用连续光源照射，记录吸收后光谱曲线。
表示方法：A-
特性参数： max→最大吸收波长：吸收强度最大处对应的波长。 max →在最大吸收波长的摩尔吸光系数。
二、紫外可见光谱产生机理
1．有机物紫外可见吸收光谱 ultraviolet spectrometry of organic compounds （1）有机化合物分子中电子类型： σ电子、π电子、n电子。
间二甲苯263nm =200 1，3，5三甲苯266nm =200
六甲苯 272nm =200
苯在乙醇中的紫外吸收光谱
紫外-可见吸收光谱
例如: CH3OH: n→σ* 所产生的吸收带λmax为183nm. ε=150
三. 常见的光谱术语
1.发色团：
可以使分子在紫外-可见光区产生吸收带的基团. (一般为带π电子基团(C=C,C C,苯环,C=O,N=N,NO2)
如果一个化合物分子中:
-发色团之间不发生共轭: 吸收光谱包括发色团各自的 吸收带 -发色团之间彼此形成共轭体系: 原来各自发色团的吸 收带消失,而产生新的吸收谱带(波长和吸收强度比原 来明显加大)
a =ε/M （M为摩尔质量）
透光度(透光率)T
透过度T : 描述入射光透过溶液的程度:
T = I t / I0 吸光度A与透光度T的关系:
A ＝ －lg T
朗伯—比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的 依据。应用于各种光度法的吸收测量； 摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度 为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度； 吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g/L、液层厚度 为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
1.紫外-可见光区电磁波谱
紫外光
可见光
远紫外 (10~200nm)
近紫外 (200~400nm)
空气中的O2, N2, CO2, 潮气有强吸收
玻璃对波长<300nm 的电磁波有强吸收
远紫外光测量, 所用仪器 近紫外光测量, 有关的光
光路系统需抽真空
学元件用石英代替玻璃
真空紫外区
石英区
(400~800nm)
例如:
OH
254nm(B带)
270nm(B带)
2). 助色团与羰基相连时,使羰基的n-π*跃迁吸收带向短波方 向移动, 即蓝移. 其中带有p电子的原子或原子团蓝移更加明 显.
紫外可见吸收光谱分析法
紫外可见吸收光谱分析法紫外可见吸收光谱分析法是一种广泛应用于化学、生物、环境科学等领域的检测方法，通过测定物质对紫外可见光的吸收特性来获得有关物质的结构和浓度等信息。
本文将详细介绍紫外可见光谱分析法的原理、仪器和应用等方面，以及其在药物、环境、食品等领域的具体应用。
首先，紫外可见光谱的基本原理是根据物质对不同波长的紫外或可见光的吸收特性来确定其浓度或进行定性分析。
在紫外可见光谱中，紫外光波长范围为200-400nm，可见光波长范围为400-800nm。
当物质吸收光线时，其分子内的电子从基态跃迁到激发态，吸收能量取决于分子内电子的能级跃迁，这将导致光谱吸收峰的出现。
物质的吸收光谱图形反映了不同波长的光线对物质的吸收能力，吸收峰的强度与物质的浓度成正比。
为了进行紫外可见光谱分析，需要使用紫外可见分光光度计。
该仪器由光源、样品室、单色器、检测器和计算机等组成。
光源发出广谱连续光，在单色器中，只有特定波长的光通过，其他波长的光被滤除。
样品放在样品室中，光线穿过样品后到达检测器。
检测器将光强度转换为电信号，并将信号输出到计算机进行分析。
紫外可见光谱分析法在各个领域有广泛的应用。
在药物领域，紫外可见光谱可用于药物成分的定量分析。
例如，可以通过对药物溶液的吸光度测定得到药物的浓度，从而判断药物的纯度和含量。
在环境领域，紫外可见光谱可以用于水质和大气污染物的监测。
通过检测水样中有机物和无机物的紫外可见吸收光谱，可以对水质进行评估和监测。
同时，还可以使用紫外可见光谱分析法来检测大气中的有害气体，如二氧化硫和氮氧化物等。
此外，紫外可见光谱分析法还在食品行业中得到了应用。
例如，可以利用该方法检测食品中的添加剂，如防腐剂和色素等，以确保食品的安全性和质量。
紫外可见光谱分析法还可用于检测食品中的重金属和农药残留物，以保障消费者的健康和权益。
综上所述，紫外可见吸收光谱分析法是一种快速、准确、灵敏的分析方法，可以广泛应用于化学、生物、环境科学等领域。
紫外可见吸收光谱.ppt
E= hν= hc/λ
式中 E 为光子能量， h 为普朗克常数， h = 6.626×10-34J·S
c 为光传播速度，c = 3 ×1010 cm/s
λ 为波长，ν为频率 。
9
二、光谱的划分 光是电磁波，这些不同颜色的光的频率，波长
利用分子吸收200～750nm（紫外-可见光谱区） 的辐射来进行分析测试的方法称为分子紫外-可 见吸收光谱分析。
7
§ 2 吸光光度法简介
在分析化学中，利用有色溶液颜色的深 度测定有色溶液的浓度的方法，叫吸光光度 法。它包括比色法、可见及紫外分光光度法。
8
§ 2.1 光与吸收光谱 一、光的两象性
3
§1 定义
物质吸收了外 来辐射的能量，分 子中的电子从低能 级跃迁到较高能级。 同时产生分子的振 动与转动。
图 双原子分子的三种能级跃迁示意图(实际上电子能级间 隔要比图示大很多，而转动能级间隔要比图示小很多。)
4
1．分子吸收光谱的产生——由能级间的跃迁引起
E分E电E振E转
能级E 差 hhc
▲能级：电子能级、振动能级、转动能级.
紫外-可见吸收光谱 Ultraviolet visible Spectroscopy
(UV –VIS)
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总体概述
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§1 定义 §2 可见吸收光谱简介 §3 基本原理 §4 化合物电子光谱 §5 仪器 §6 应用
22
§ 2 基本原理
§ 2.1 光吸收定律： 朗伯-比耳定律（Lamber-Beer’s Law）
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紫外可见光光谱
紫外可见光光谱是指在紫外和可见光波段（波长从200到800
纳米）范围内的电磁辐射光谱。
它包含了紫外和可见光波段的所有波长和频率。
紫外可见光谱中的波长较短的光称为紫外光，波长较长、能够被人眼识别的光称为可见光。
紫外可见光谱常用于分析物质的结构和性质。
不同的物质在紫外可见光谱上表现出不同的吸收和发射特征，可以通过测量光谱数据来确定物质的组成和浓度。
在生物化学、化工、环境科学等领域，紫外可见光谱都被广泛应用于定量和定性分析。
紫外可见光谱的应用还包括荧光光谱、吸收光谱、发射光谱等。
荧光光谱是测量物质吸收紫外光后发射光的能量和波长分布，可以用于物质的荧光性质研究；吸收光谱是测量物质对紫外可见光的吸收能力，可以用于分析物质的含量和结构特征；发射光谱是测量物质在受到激发后发射的光的能量和波长分布，可以用于物质的质谱分析和物质性质研究等。
总之，紫外可见光光谱在科学研究和分析实验中具有广泛应用，为研究物质的结构、性质和分析物质提供了重要的工具和方法。