第5章 紫外可见吸收光谱法
第5章紫外可见吸收光谱法
5.1内容提要
5.1.1 基本概念
吸光分析法──利用分光光度计测定物质对光的吸收进行分析测定的方法称为吸光分析法或吸光光度法。它包括分子吸光分析法和原子吸光分析法等。
分子吸光分析法──基于物质的分子对光辐射的选择性吸收而建立的分析方法。它包括比色法和分子吸收分光光度法（紫外-可见吸收分光光度法，红外吸收分光光度法）。
比色法──基于比较待测溶液颜色的分子吸光分析法，它分为目视比色法和光电比色法。
目视比色法──通过日光照射待测溶液，用肉眼比较待测溶液与标准溶液颜色的深浅来确定待测物质含量的方法。
光电比色法──利用光电比色计进行测定的比色分析法（用白炽灯光通过滤光片获得的相对单色光代替日光的复合光作光源，用光电池和检流计测量吸光度或透射率代替人眼比较颜色）。
紫外-可见吸收分光光度法（即紫外-可见吸收光谱法）──利用紫外-可见分光光度计测量物质对紫外-可见光的吸收程度（吸光度）和紫外-可见吸收光谱来确定物质的组成、含量，推测物质结构的分子吸光分析法。
紫外-可见吸收光谱（或紫外-可见吸收曲线）──当用紫外、可见光照射溶液时，物质分子吸收光能由基态跃迁到激发态，产生光的吸收所形成的光谱（或吸收曲线）。具体表现为以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到的一条曲线。
最大吸收波长──紫外可见光谱中最大吸收峰所对应的波长。以λmax表示。
光吸收定律──朗伯-比尔定律。物理意义为当一束平行单色光通过均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。数学表达式为A=lg(I0/I)= K cL。
透射率──透过光强度I和入射光强度I0的比值I0/I称为透射率或
透光率，以T表示，其数值可用小数或百分数表示。
摩尔吸收系数──用K表示。单位为L·mol-1·cm-1。它表示吸光质点的浓度为mol·L-1，溶液的厚度为1cm时，溶液对光的吸收能力，也称摩尔吸光系数。它也是光度法灵敏度的一种表示。
互补色光──两种适当颜色的光按一定强度比例混合可得到白光，这两种光就叫互补色光。
显色反应──能将待测物质转变成有色化合物的反应叫显色反应。
显色剂──能与待测物质反应并将待测物质转变成有色化合物的试剂叫显色剂。
吸收带──物质相关基团的吸收峰在紫外可见吸收光谱中的波带位置称为吸收带（如R带、K带、B带和E带等）。
发色团（生色团）──含有不饱和键，能吸收紫外、可见光产生π→π*或n→π*跃迁的基团（如＞C=C＜、―C≡C―、＞C=O、＞C=S、＞C=N―、―N=O、―N=N―、―COOH等）。
助色团──含有未成键n电子，本身不产生吸收峰，但与发色团相连时，能使发色团吸收峰向长波方向移动、吸收强度增强的杂原子基团（如―NH2、―OH、―OR、―SR、―X等）。
长移（红移）──吸收峰向长波方向移动的现象；深色效应──吸收峰强度增强的现象。
短移（蓝移）──吸收峰向短波方向移动的现象；浅色效应──吸收峰强度减弱的现象。
共轭效应──分子中共轭体系形成大π键，使得各能级间的能量差减小，因而产生吸收峰长移并产生深色效应的现象。
助色效应──当助色团与发色团相连时，由于助色团的n电子与发色团的电子发生共轭，结果使得吸收峰长移并产生深色效应的现象。
超共轭效应──由于烷基的σ电子与共轭体系的π电子共轭，使得吸收峰长移并产生深色效应的现象。
溶剂效应──由于溶剂的极性不同引起某些化合物的吸收峰发生长移或短移的现象，增强溶剂的极性，通常使π→π*跃迁长移。使n→π*短移。
单光束分光光度计──采用一束入射光交替通过参比溶液和样品溶液进行测定的分光光度计。
双光束分光光度计──采用（单波长）双光路方式，利用切光器将入射光一分为二，同时分别通过参比溶液和样品溶液进行测定的分光光度计。利用双光束分光光度计进行测定的方法称为双光束分光光度法。
双波长分光光度计──采用两种不同波长（λ
1和λ
2
）的单色光交替
照射样品溶液（不需参比溶液）进行测定的分光光度计。利用双波长分光光度计进行测定的方法称为双波长分光光度法。
光电二极管阵列分光光度计──利用光电二极管阵列作检测器，由计算机控制的单光束紫外-可见分光光度计。
示差分光光度法──以与试液浓度接近的标准溶液作参比溶液，采用量程扩展技术进行测定的分光光度法。采用一个标准溶液进行量程扩展的分光光度法称为单标准示差分光光度法；采用两个标准溶液进行量程扩展的分光光度法称为双标准示差分光光度法。
5.1.1 基本内容
1. 紫外-可见吸收光谱法的基本原理
由于物质不同，其分子内部结构不同，因而其紫外-可见吸收光谱的形状和λmax不同，所以根据紫外可见吸收光谱可以对物质进行定性鉴定和结构分析；用最大吸收峰或次强峰所对应的波长为入射光，测定待测物质的吸光度，根据朗伯-比尔定律即可对物质进行定量分析。
2. 朗伯-比尔定律及偏离朗伯-比尔定律的原因
朗伯-比尔定律为一束平行单色光通过均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。偏离朗伯-比尔定律的原因主要是入射的单色光不纯（有一定的频率宽度）及溶液本身的化学变化所引起。朗伯-比尔定律只适用于低浓度、均匀、非散射的溶液，并且溶质不能由解离、缔合、互变异构等化学变化。
3. 显色反应应具备的条件
（1）选择性好所用的显色剂仅与待测组分显色而不与其他共存组分显色，或其他组分干扰少。否则需进行分离或掩蔽后才能进行测定。
（2）灵敏度高要求显色反应中所生成的有色化合物有较大的摩尔吸收系数，一般应有104~105数量级，才有足够的灵敏度。
（3）有色配合物组成恒定，稳定性好显色剂与待测物质的反应要定量进行，生成有色配合物的组成要恒定，符合一定化学式。有色配
合物要有较大的稳定常数，保证有较好的重现性。
（4）色差大有色配合物与显色剂之间的颜色差别要大，这样试剂空白小，显色时颜色变化才明显。
4. 影响显色条件的因素
（1）显色剂的用量；（2）溶液的酸度；（3）显色温度；（4）显色时间；（5）副反应的影响；（6）溶液中共存离子的影响。
5. 分光光度法的误差
（1）溶液偏离朗伯-比尔定律所引起的误差；（2）光度测量误差；（3）仪器误差；（4）操作误差。
6. 入射光波长的选择
一般以最大吸收波长λmax为测量的入射光波长。若待测溶液中存在干扰物质，且干扰物在λmax处也有吸收，则根据“吸收大、干扰小”的原则，在干扰最小的条件下选择吸光度最大的波长。
7. 吸光度读数范围的选择
为了减小浓度的相对误差，提高测量的准确度，一般应控制待测液的吸光度在0.2~0.7（透射率为65%~20%）。当溶液的吸光度不在此范围时，可以通过改变称样量，稀释溶液以及选择不同厚度的吸收池来控制吸光度。
8. 参比溶液的选择
试液
（未加显色剂时）
显色剂其他试剂参比溶液
无色有色无色无色
无色
有色
无色
无色
有色
选用纯溶剂（或蒸馏水）作参比（溶剂空白）
以不加显色剂的试液为参比（试液空白）
以显色剂加试剂为参比（试剂空白）
9. 紫外可见吸收光谱与有机化合物分子结构的关系
有机分子存在σ，π和n三种价电子，它们对应的有σ，σ*，π，π*和n轨道，可以产生σ→σ*，n→σ*，n→π*，π→π*类型的电子跃迁。紫外-可见吸收光谱主要是由n→π*和π→π*电子跃迁产生的，主要反映分子中发色团和助色团的特性，通常包含有四种吸收带：
（1）R带：由n→π*跃迁而产生的吸收带。
（2）K带：由π→π*跃迁而产生的吸收带。
（3）B带和E带：由芳香族化合物的π→π*跃迁产生的吸收带。前者在230~270nm为中等吸收，后者在185~204nm为强吸收。
10. 影响紫外-可见吸收光谱的主要因素
共轭效应，助色效应，超共轭效应，溶剂效应。
11. 紫外-可见光谱仪（紫外-可见分光光度计）
用于测量和记录待测物质对紫外光，可见光的吸光度及紫外-可见吸收光谱的仪器，称为紫外-可见吸收光谱仪或紫外-可见分光光度计。其波长范围200~1000nm，由光源、单色器、吸收池、检测器和显示器五大部件构成。
（1）光源是提供入射光的装置。
（2）单色器是将光源辐射的复合光色散成单色光的光学装置。
（3）吸收池是用于盛装试液的装置。
（4）检测器是将光信号转变成电信号的装置。
（5）显示器是将检测器输出的信号放大并显示出来的装置。
紫外-可见分光光度计主要有单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计以及光电二极管阵列分光光度计。
12. 紫外-可见光谱法的特点
灵敏度高、准确度高、选择性好、操作方便、分析速度快、应用范围广。
13. 紫外-可见光谱法的主要应用
（1）定性分析通常是根据吸收光谱的形状，吸收峰的数目以及最大吸收波长的位置和相应的摩尔吸收系数进行定性鉴定。
（2）结构分析主要用来推测化合物所含的官能团及判别有机化合物的同分异构体。
（3）定量分析
5.2 思考题与习题
1.电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外及可见光区吸收光谱中反映出来？
答：电子跃迁有σ→σ*，n→σ*，n→π*，π→π*等类型。n→π*和π→π*
电子跃迁能在紫外-可见吸收光谱中反映出来。
2.朗伯-比尔定律的物理意义是什么？偏离朗伯-比尔定律的原因主要有哪些？
答：朗伯-比尔定律的物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比。
3.吸光度与透射率有什么关系？物质溶液的颜色与光的吸收有什么关系？
答：A=lg(I
/I)=lg(1/T)，物质之所以有颜色是由于物质对不同波
长的光有选择性吸收作用的结果。物质溶液所呈现的颜色是它所吸收光的互补光的颜色。
4.什么是发色团及助色团？举例说明。
答：发色团（生色团）──含有不饱和键，能吸收紫外、可见光产生π→π*或n→π*跃迁的基团（如＞C=C＜、―C≡C―、＞C=O、＞C=S、＞C=N―、―N=O、―N=N―、―COOH等）。
助色团──含有未成键n电子，本身不产生吸收峰，但与发色团相连时，能使发色团吸收峰向长波方向移动、吸收强度增强的杂原子基团（如―NH2、―OH、―OR、―SR、―X等）。
5.下列化合物各具有几种类型的价电子？在紫外光照射下发生哪几种类型的电子跃迁？
乙烷碘乙烷丙酮丁二烯苯乙烯苯乙酮
答：1.乙烷─仅含有σ电子，故只发生σ→σ*跃迁。
2.碘乙烷─含有σ和n电子，故能发生σ→σ*和n→σ*跃迁。
3.丙酮─含有σ、π和n电子，故能发生σ→σ*，n→σ*，n→π*，
π→π*跃迁。
4.丁二烯─含有σ和π电子，故能发生σ→σ*和π→π*跃迁。
5.苯乙烯─含有σ和π电子，故能发生σ→σ*和π→π*跃迁。
6.苯乙酮─含有σ、π和n电子，故能发生σ→σ*，n→σ*，n→π*，
π→π*跃迁。
6.试比较下列化合物，指出哪个吸收光的波长最长？哪个最短？为什么？
O CH
3
3
2
答：(C)波长最长；(A)其次；(B)最短。吸收波长随共轭效应增强而长移。
7.某苦味酸胺试样0.0250g，用95%乙醇溶解并配成1.0L溶液，在380nm波长处用1.0cm吸收池测得吸光度为0.760。试估计该苦味酸胺的相对分子质量为多少？（已知在95%乙醇溶液中的苦味酸胺在380nm时lg K=4.13）
解：已知lg K=4.13，K=1.35×104 (13489.6)L·mol-1·cm-1
苦味酸胺样品浓度为
c=A/(K L)=0.760/(1.35×104×1.0)mol·L-1=5.63×10-5 mol·L-1
苦味酸胺的摩尔质量为0.0250g·L-1/5.63×10-5 mol·L-1=444g·mol-1
8.称取钢样0.500g，溶解后定量转入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度。从中移取10.0mL试液置于50mL容量瓶，将其中的Mn2+氧化为MnO4-，用水稀释至刻度，摇匀。于520nm处用2.0cm吸收池测得吸光度为0.50，试求钢样中锰的质量分数。（已知K520=2.3×103L·mol-1·cm-1）解：c=A/(K L)=0.50/(2.3×103×2.0) mol·L-1=1.1×10-4 mol·L-1
原100mL容量瓶中锰的质量为
m =1.1×10-4 mol·L-1×55g·mol-1×100.0×10-3 L×50.0mL/10.0mL
=3.0×10-3 g
钢样中锰的质量分数为w=3.0×10-3 g/0.500g = 6.0×10-3(0.6%)
9.已知一物质在它的最大吸收波长处的摩尔吸收系数K为1.4×104L·mol-1·cm-1，现用1cm吸收池测得该物质溶液的吸光度为0.850，计算溶液的浓度。
解：c=A/(K L)=0.850/(1.4×104×1)=6.07×10-5 mol·L-1
10. K2CrO4的碱性溶液在372nm处有最大吸收，若碱性K2CrO4溶液的浓度为 3.00×10-5mol·L-1,吸收池厚度为1cm，在此波长下测得透射率是71.6%，计算：（1）该溶液的吸光度；（2）摩尔吸收系数；（3）若吸收池厚度为3 cm，则透射率多大？
解：(1)已知T=71.6%，则A=lg1/T=lg100-lg71.6=2-1.855=0.145
(2) K=A/(cL)=0.145/(3.00×10-5×1)=4833 L·mol-1·cm-1
(3)由A =K cL 可知，当L =3cm 时，A =3×0.145=0.435, T =36.7%
11. 苯胺在λmax 为280nm 处的K 为1430L·mol -1·cm -1，现欲制备一苯胺水溶液，使其透射率为30%，吸收池厚度为1cm ，问制备100mL 该溶液需苯胺多少克？
解：已知当T =30%时，A =0.523，苯胺C 6H 7N 摩尔质量为93
C=0.523/1430=3.66×10-4 mol ·L -1
制备100mL 该溶液需苯胺的质量为
m =3.66×10-4 mol ·L -1×93×0.1L=0.0034g
12. 某组分A 溶液的浓度为 5.00×10-4mol·L -1，在1cm 吸收池中于 440nm 及590nm 下其吸光度分别为0.638及0.139；另一组分B 溶液的浓度为8.00×10-4mol·L -1，在1cm 吸收池中于440nm 及590nm 下其吸光度为0.106及0.470。现有A 、B 组分混合液在1cm 吸收池中于440nm 及590nm 处其吸光度分别为1.022及0.414，试计算混合液中A 组分和B 组分的浓度。
解：∵A =εcL ∴K =A /cL 当L=1时，ε=A /c
44040.6382785.0010A ε-==⨯； 5904
0.1392125.0010A ε-==⨯； 44040.106132.58.0010B ε-==⨯； 5904
0.470587.58.0010B ε-==⨯； 1221
1221
31
1.022587.50.41413
2.5545.57 4.03410mol L 278587.5212132.5135235A B B A B B A A B A B A A c λλλλλλλλεεεεεε++--⋅-⋅⨯-⨯====⨯⋅⋅-⋅⨯-⨯1122
1221311.0222780.414212196.35 1.4510mol L 278587.5212132.5135235
A B A A B A B A B A B A A c λλλλλλλλεεεεεε++--⋅-⋅⨯-⨯====⨯⋅⋅-⋅⨯-⨯ 13. 计算下列化合物的max λ
O CH 3C
CH 3
O
H 3C H 3C C CH CH 3O C
解：（1）链状共轭二烯基本值 217nm
烷基取代基 +4×5nm
环外双键 + 5nm
计算值 242nm （2）链状共轭二烯基本值 217nm
烷基取代基 +3×5nm
计算值 232nm （3）异环共轭二烯基本值 214nm
β位烷基取代 + 12nm
γ位烷基取代 + 18nm
环外双键 + 5nm
延长双键 + 30nm
计算值 279nm （4）α不饱和酮基本值 215nm
α位烷基取代 + 10nm
β位烷基取代 +2×12nm
计算值 249nm （5）α不饱和酮基本值 215nm
β位烷基取代 +2×12nm
计算值 239nm
紫外光谱法与红外光谱法
部分一紫外光谱法与红外光谱法 摘要：光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法，紫外光谱法(UV)，红外光谱法(IR)都是属于光谱法。 一、原理不同 1、紫外光谱(UV) 分子中价电子经紫外光照射时，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。紫外光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm(纳米), 其中100-200nm 为远紫外区，200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。 2、红外光谱法（IR） 分子与红外辐射的作用，使分子产生振动和转动能级的跃迁所得到得吸收光谱，属于分子光谱与振转光谱范畴。利用样品的红外吸收光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法称之红外光谱法。 红外光区的波长范围是0.76—500 μm，近红外0.76—2.5μm中红外 2.5—25μm远红外波长25—500μm 。 二、仪器对比
三、分析目的 1、紫外吸收光谱由电子能级跃迁引起紫外线波长短、频率高、光子能量大，能引起分子外层电子的能级跃迁。电子跃迁虽然伴随着振动及转动能级跃迁，但因后者能级差小，常被紫外曲线所淹没。除某些化合物蒸气（如苯等）的紫外吸收光谱会显现振动能级跃起迁外，一般不显现。因此，紫外吸收光谱属电子光谱。光谱简单。 2、中红外吸收光谱由振—转能级跃迁引起，红外线的波长比紫外线长，光子能量比紫外线小得多，只能收起分子的振动能级并伴随转动能级的跃迁，因而中红外光谱是振动—转动光谱，光谱复杂。 3、紫外吸收光谱法只适用于芳香族或具有共轭结构的不饱和脂肪族化合物及某些无物的定性分析，不适用于饱和有机化合物。红外吸收光谱法不受此限，在中红外区，能测得所有有机化合物的特征红外光谱，用于定性分析及结构研究，而且其特征性远远高于紫外吸收光谱，除此之外，红外光谱还可以用于某些无机物的研究 4、红外光谱的特征性比紫外光谱强。因为紫外光谱主要是分子的∏电子或n电子跃迁所产生的吸收光谱。因此，多数紫外光谱比较简单，特征性差。 UV-Vis主要用于分子的定量分析，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。红外光谱主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。
紫外吸收光谱分析法
紫外吸收光谱分析法 ⒈有机化合物分子中电子跃迁产生的吸收带有哪几种类型？各有什么特点？在分析上较有实际应用的有哪几种类型？ ⒉无机化合物分子中电子跃迁产生的吸收带有哪几种类型？何谓配位场跃迁？请举例加以说明。 ⒊采用什么方法可以区别n－π*和π－π*跃迁类型？ ⒋何谓朗伯－比耳定律(光吸收定律)?数学表达式及各物理量的意义如何？引起吸收定律偏离的原因是什么? ⒌试比较紫外可见分光光度计与原子吸收分光光度计的结构及各主要部件作用的异同点。 ⒍试比较常规的分光光度法与双波长分光光度法及导数分光光度法在原理及特点是有什么差别。 ⒎分子能发生n－σ*跃迁，为227nm(ε为900)。试问：若在酸中测量时，该吸收峰会怎样变化？为什么？ ⒏化合物的为305nm，而为307nm。试问：引起该吸收的是n－π*还是π－π*跃迁？ ⒐试比较下列各化合物最大吸收峰的波长大小并说明理由。 (a)(b) (c)(d)
⒑若在下列情况下进行比色测定，试问：各应选用何种颜色的滤光片？ (1) 蓝色的Cu(Ⅱ)－NH3配离子； (2) 红色的Fe(Ⅲ)－CNS－配离子； (3) Ti(Ⅴ)溶液中加入H2O2形成黄色的配离子。 ⒒排列下列化合物的及的顺序：乙烯、1,3,5－己三烯、1,3－丁二烯。基化氧(4－甲基戊烯酮，也称异丙又丙酮)有两种异构体，其结构为：(A)CH2=C(CH3)－CH2－CO(CH3),(B)CH3－C(CH3)=CH－CO(CH3)。它们的紫外吸收光谱一个为235nm(ε为12000)，另一个在220nm以后无强吸收。判别各光谱属于何种异构体？ ⒓基化氧(4－甲基戊烯酮，也称异丙又丙酮)有两种异构体，其结构为：(A)CH2=C(CH3)－CH2－CO(CH3),(B)CH3－C(CH3)=CH－CO(CH3)。它们的紫外吸收光谱一个为235nm(ε为12000)，另一个在220nm以后无强吸收。判别各光谱属于何种异构体？ ⒔紫罗兰酮有两种异构体，α异构体的吸收峰在228n m(ε＝14000)，β异构体吸收峰在296nm(ε＝11000)。该指出这两种异构体分别属于下面的哪一种结构。 (Ⅰ)(Ⅱ) ⒕如何用紫外光谱判断下列异构体：
紫外吸收光谱的基本原理
紫外吸收光谱的基本原理，应用与 其特点 欧阳家百（2021.03.07） 紫外吸收光谱的基本原理 吸收光谱的产生 许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱. 紫外光谱的表示方法 通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度； 透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为 A=log(1/T)根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的
重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长λmax和该波长下的摩尔吸收系数εmax来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱. 通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度； 透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为 A=log(1/T)根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长λmax和该波长下的摩尔吸收系数εmax来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映
紫外可见吸收光谱法
紫外可见吸收光谱法 开放分类：化学科学 收藏分享到顶[1]编辑词条 目录 ? 1 概述 ? 2 基本原理 ? 3 特点 ? 4 仪器组成 ? 5 应用 ? 6 影响因素 ?展开全部 摘要 紫外可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收10～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，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间的跃迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、分析速度好等特点。 紫外可见吸收光谱法-概述 图4.3
分子的紫外可见吸收光谱法是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析法。分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关。紫外光谱的研究对象大多是具有共轭双键结构的分子。如（图4.3），胆甾酮（a）与异亚丙基丙酮（b）分子结构差异很大，但两者具有相似的紫外吸收峰。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。 紫外-可见以及近红外光谱区域的详细划分如图4.4所示。紫外-可见光区一般用波长（nm）表示。其研究对象大多在200-380 nm的近紫外光区和/或380-780 nm的可见光区有吸收。紫外-可见吸收测定的灵敏度取决于产生光吸收分子的摩尔吸光系数。该法仪器设备简单,应用十分广泛。如医院的常规化验中，95%的定量分析都用紫外-可见分光光度法。在化学研究中，如平衡常数的测定、求算主-客体结合常数等都离不开紫外-可见吸收光谱。[1] （图）图4.4 紫外可见吸收光谱法-基本原理 紫外可见吸收光谱的基本原理是利用在光的照射下待测样品内部的电子跃迁，电子跃迁类型有： （1）σ→σ* 跃迁指处于成键轨道上的σ电子吸收光子后被激发跃迁到σ*反键轨道 （2）n→σ* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁 （3）π→π* 跃迁指不饱和键中的π电子吸收光波能量后跃迁到π*反键轨道。 （4）n→π* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向π*反键轨道的跃迁。
第五章-紫外题解
习题 1 试从基本原理和仪器结构两方面比较紫外可见光谱法与原子吸收光谱法的异同。 2 电子跃迁有哪几种类型？跃迁所需的能量大小顺序如何？具有什么样结构的化合物产生紫外吸收光谱？紫外吸收光谱有何特征。 3 以有机化合物的官能团说明各种类型的吸收带，并指出各吸收带在紫外可见吸收光谱中的大致位置和各吸收带的特征。 4 简述紫外分光光度计的主要部件、类型和基本性能。 5 紫外分光光度计从光路分类有哪几类？各有何特点？ 6 简述产生分子光谱的机理。 7 指出下列化合物可能产生的跃迁类型 （1）甲醛 C O H H （2）乙烯 H 2C CH 2 （3）3—庚烯 HCH 3CH 2CH 2C CHCH 2CH 3 （4）三乙胺 (CH 3－CH 2)3N 解：（1）*→ππ，*→πn ，*→σn （2）*→ππ （3）*→ππ （4）* →σn 8 已知某化合物可能有下列两种结构 N C C C N C C C N C C C N C C C （1） （2） 该化合物吸收光谱曲线，发现有两个吸收峰，一个强吸收，一个弱吸收，指出可能属于哪一种结构，并指明其跃迁的类型。 解：结构（1），* →ππ（强）；* →σn （弱） 9 有两种异构体，α--异构体的吸收峰在228 nm ( ε = 14000 )，而β--异构体的吸收峰在296 nm ( ε = 11000 )，试指出这两种异构体分别属于下列两种结构的哪一种？
H 3C CH 3 CH CO CH 3 CH 3 H 3C CH 3 CH CO CH 3 CH 3 （1） （2） 解：结构（1）为β--异构体；结构（2）为α--异构体 10 已知酚酞在酸性溶液中为无色分子（结构Ⅰ），而在碱性溶液中为红色离子（结构Ⅱ） HC O C O OH OH O -C O O - O C （Ⅰ） （Ⅱ） （1）指出结构Ⅰ中的生色团有哪些？ （2）指出结构Ⅱ中的生色团有哪些？ （3）试解释结构Ⅰ为无色，而结构Ⅱ为红色的原因。 解：（1）结构Ⅰ中的生色团有苯环和与苯环共轭的羰基； （2）结构Ⅱ中的生色团是一个大共轭体系，共有8个共轭单元； （3）结构Ⅰ中除了一个羰基与苯环共轭外，分子中包含三个分开的小发色团，对光吸收较弱，其吸收几乎和一个苯环相等，无色。而结构Ⅱ中，整个阴离子形成一个大共轭体系，π电子活动能力大大增强，最大吸收峰红移，吸光强度增大，呈红色。 11 化合物A 在环己烷中于220 nm ( εmax = 15500 )和330 nm ( εmax = 37 )处显示最大吸收；化合物B 在环己烷中于190 nm ( εmax = 4000 )和290 nm ( εmax = 10 )处显示最大吸收。请在下面的结构式中选择A 与B ，并指出最可能发生的跃迁类型，将结果填入表格中。 O O （Ⅰ） （Ⅱ）
第5章 紫外可见吸收光谱法
第5章紫外可见吸收光谱法 5.1内容提要 5.1.1 基本概念 吸光分析法──利用分光光度计测定物质对光的吸收进行分析测定的方法称为吸光分析法或吸光光度法。它包括分子吸光分析法和原子吸光分析法等。 分子吸光分析法──基于物质的分子对光辐射的选择性吸收而建立的分析方法。它包括比色法和分子吸收分光光度法（紫外-可见吸收分光光度法，红外吸收分光光度法）。 比色法──基于比较待测溶液颜色的分子吸光分析法，它分为目视比色法和光电比色法。 目视比色法──通过日光照射待测溶液，用肉眼比较待测溶液与标准溶液颜色的深浅来确定待测物质含量的方法。 光电比色法──利用光电比色计进行测定的比色分析法（用白炽灯光通过滤光片获得的相对单色光代替日光的复合光作光源，用光电池和检流计测量吸光度或透射率代替人眼比较颜色）。 紫外-可见吸收分光光度法（即紫外-可见吸收光谱法）──利用紫外-可见分光光度计测量物质对紫外-可见光的吸收程度（吸光度）和紫外-可见吸收光谱来确定物质的组成、含量，推测物质结构的分子吸光分析法。 紫外-可见吸收光谱（或紫外-可见吸收曲线）──当用紫外、可见光照射溶液时，物质分子吸收光能由基态跃迁到激发态，产生光的吸收所形成的光谱（或吸收曲线）。具体表现为以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到的一条曲线。 最大吸收波长──紫外可见光谱中最大吸收峰所对应的波长。以λmax表示。 光吸收定律──朗伯-比尔定律。物理意义为当一束平行单色光通过均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。数学表达式为A=lg(I0/I)= K cL。 透射率──透过光强度I和入射光强度I0的比值I0/I称为透射率或
紫外-可见吸收光谱法
第二章紫外－可见吸收光谱法 本章地位： 本章是仪器分析课程中光分析方法的第一章，光分析方法中的一些基本理 论、基本概念、基本专业术语，在本章中首次出现并应用，对光分析方法起着建 立基本框架、引导学习思路的作用。 紫外－可见吸收光谱法历史较久远，应用十分广泛，与其它各种仪器分析 方法相比，紫外－可见吸收光谱法所用的仪器简单、价廉，分析操作也比较简 单，而且分析速率较快。 在有机化合物的定性、定量分析方面，例如化合物的鉴定、结构分析和纯度检 查以及在药物、天然产物化学中应用较多。 本章内容： 本章主要讨论了紫外－可见吸收光谱的产生、紫外－可见分光光度计仪器原 理和结构以及紫外－可见吸收光谱法在有机定性及结构分析中的应用。 讲解思路： 让学生首先了解：不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收，因而具有不同的吸收光谱。而各种化合物，无机化合物或有机化合物吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。电子跃迁类型是本章的难点。最后了解利用紫外－可见分光光度计可使物质产生吸收光谱并对其进行检测。鉴定的方法是本章的重点。 学时分配：4学时 第一节概述 分光光度法是基于物质分子对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。按物质吸收光的波长不同，可分为可见分光光度法、紫外分光光度法及红外分光光度法。 特点： *灵敏度较高，适用于微量组分的测定。但相对误差较大。 *具有操作方便、仪器设备简单、灵敏度和选择性较好等优点，为常规的仪器分析方法 紫外—可见分光光度法的局限性: 有些有机化合物在紫外可见光区没有吸收谱带,更有个别的化合物紫外可见吸收光谱图大致相似。所以但根据紫外可见光谱图不能完全决定这些物质的分子结构。 一．分子吸收光谱 在分子中存在着电子的运动，以及组成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动。
完整版紫外可见吸收光谱习题集及答案
五、紫外可见分子吸收光谱法(277题) 一、选择题(共85题) 1. 2 分(1010) 在紫外-可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰() (1)消失(2)精细结构更明显 (3)位移(4)分裂 2. 2 分(1019) 用比色法测定邻菲罗啉一亚铁配合物时，配合物的吸收曲线如图1所示,今有a、b、c、d、e滤光片可供选用，它们的透光曲线如图2所示，你认为应选的滤光片为() 3. 2 分(1020) 欲测某有色物的吸收光谱，下列方法中可以采用的是 (1)比色法(2)示差分光光度 法 (3)光度滴定法(4)分光光度法 4. 2 分(1021) 按一般光度法用空白溶液作参比溶液，测得某试液的透射比为 比溶液，用一般分光光度法测得透射比为 光率应等于 20%的标准溶液作参比溶液，则试液的透 ( ) (1)8% (2) 40% (3) 50% ⑷ 80% 5. 1 分(1027) 邻二氮菲亚铁配合物，其最大吸收为510 nm,如用光电比色计测定应选用哪一种 8. 2 分(1082) 在吸收光谱曲线中，吸光度的最大值是偶数阶导数光谱曲线的() (1)极大值(2)极小值(3)零(4)极大或极小值 9. 2 分(1101) 双光束分光光度计与单光束分光光度计相比，其突出优点是() (1)可以扩大波长的应用范围(2)可以采用快速响应 10%，如果更改参 (1)红色(2)黄色 6. 2 分(1074) 下列化合物 中， 冋时有nT , (1) 一氯甲烷(2)丙酮 7. 2 分(1081) 双波长分光光度计的输出信号是 (1)试样吸收与参比吸收之差 ⑶试样在1和2处吸收之和 () ⑶绿色(4)蓝色 T T *跃迁的化合物是() (3) 1,3- 丁二烯(4)甲醇 ( ) ⑵试样在1和2处吸收之差 ⑷试样在1的吸收与参比在2的吸收之差 滤光片?
紫外-可见吸收光谱鉴别技术知识点
于该溶液对光具有选择性吸收。 当一束白光通过某一有色溶液时, 部分光被溶 紫外-可见吸收光谱鉴别技术 紫外-可见分光光度法也称为紫外-可见吸收光谱法（UV-vis ）,它是依据物 质对紫外和可见光区不同波长光的吸收程度进行定性、定量的分析方法。 1 •物质对光的选择性吸收 光是一种电磁波，按波长顺序可以划分为不同的光区。 不同波长的光具有不 同的能 量，波长越长，能量越低；波长越短，能量越高。 当一束白光通过棱镜后色散为红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光， 每种 颜色的光又有一定的波长范围。 如果把两种光按一定强度比例混合， 也可成 为白光，这两种颜色的光称为互补色光。 图1是互补色光示意图，处于直线关系 的两种颜色即为互补色光。 溶液所以呈现不同的颜色是由 液选择吸收，另一部分光则通过溶液。 例如当白光入射通过KMnO 溶液时，溶液 选择性吸收绿光，溶液本身呈现绿光的互补色光，即紫红色 2 .光吸收的基本定律一一朗伯-比尔定律 当一束平行单色光垂直照射到一定浓度 c 、液层厚度为b 的均匀透明溶液时 （如图2），由于溶液吸收了一部分光能，光的强度减弱。透射光强度 I t 与入射 光强度I o 之比称为透射比，用T 表示；单色光通过溶液时被吸收的程度， 称为吸 光度，用A 表示。 图2光通过溶液示意图 I 0-为入射光强度 I t -为透射光 强度 绿
朗伯和比尔总结了光的吸收与液层厚度、溶液浓度的定量关系。其数学表达 式为：A= k • b • c。 其物理意义是：当一束平行单色光垂直通过均匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积呈正比。 朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法进行定量分析的理论依据，适用于可见光、紫外光、红外光和均匀非散射的液体、气体及透光固体。 比例常数k称为吸光系数，是吸光物质的特征常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关，与溶液的浓度大小和液层厚度无关。它表示物质对某一特定波长光的吸收能力，其数值及单位与b、c所取单位有关。 当入射光波长一定时，溶液浓度c为1 g/100mL （或1%、液层厚度b为1 cm 时的吸光度称为百分吸光系数。药典中所收载的吸光系数均为百分吸光系数。 吸光系数越大，表明该物质对某波长光的吸光能力越强，测定的灵敏度也越高，微量的物质也能准确测出。 如果溶液中同时存在两种或两种以上吸光物质时，只要共存物质不互相影响 吸光性质，则总吸光度是各共存物吸光度的和，即A总=Aa + Ab + Ac +…，而各组分的吸光度由各自的浓度与吸光系数所决定。 3•吸收曲线 将不同波长的光照射某一浓度和液层厚度固定的溶液，并测量不同波长下溶液的吸光度，以吸光度A为纵坐标，相应波长入为横坐 标绘制的曲线，称为吸收曲线或吸收光谱。图3 为KMnC溶液的吸收曲线。 由图3可见，KMn4溶液对不同波长的光具 有选择性吸收，在波长525 nm处吸收最强，相 应波长称为最大吸 图3不同浓度KMnO溶液的吸收曲线
紫外线分析法的具体步骤
紫外线分析法的具体步骤 1、第四章紫外光谱、紫外可见光分光光度法4-1紫外可见吸收光谱的产生一原因：分子中价电子跃迁产生的光谱吸收二电子跃迁类型与有机化合物有关的价电子有、和n电子，主要跃迁有：1NV跃迁：由基态跃迁至反键轨道：-*、-*2NQ 跃迁：非键电子跃迁到反键轨道：n-*、n-*3NR跃迁：电子激发到更高能级或电 离吸收波谱：此外，与分光光度法有关的跃迁还有：4电荷转移跃迁，常见过渡金属与有机配位体（显色剂）之间电子转移跃迁，大多在可见光区，吸收强度大，往往用于定量分析。5.配位场跃迁，d-d或f-f轨道在配位场作用下简并，轨道分裂，产生d-d（、V周期）、f-f（La系、Ar系）跃迁。此吸收能量少，吸收强度较 2、小，多在可见光区。三辐射吸收的基本定律朗伯-比尔定律当一束平行光 通过均匀的液体介质时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液，还有一部分被容器表面散射。即I0It（吸收光）Ia（透射光）Ir若散射光Ir0则I0ItIa1透光率 TIa/I0T，吸收2吸光度Alg1/TlgI0/IaA，吸收3朗伯比尔定律当入射光波长一定时（单色光），溶液吸光度A只与溶液中有色物质浓度和比色皿厚度有关，成正比，即ALC=AkLC式中：k比例常数系吸系数L比色皿厚度C溶液浓度当C为摩尔浓度，令k，称为摩尔吸光系数。4吸光度的加和性，若溶液中有m种成分， 其在某一波长下吸光系数分别为1、2m，浓度分别为C1、C2C 3、m则对于同一种物质，波长不同时(或K)不相同。四、无机化合物的紫外-可见光谱4-2有机化合物的紫外可见光谱一吸收光谱表示方法（光谱图）用A或 T作图称光谱图。二常用术谱1生色基团：含有键的不饱和基团（为CC、CO、NN、NO等）能产生-*跃迁，使得有机化合物分子在紫外可见光区产生吸收的基团。共轭生色团a、基团结构不同：独立吸收b、相同，仅一个吸收峰，但强度随生色团数目增加叠加。共轭：仅一个吸收峰（长波称动位置红移）强度显著增大。2助色基团：含有非键电子（n电子）的基团（为OH、NH2、SH、X等），其本身在紫外可见光区无吸收，但能与生团中电子发生n-*共轭，使生色团吸收峰（长波方向移动 4、红移）的基团。3红移和蓝移使分子的吸收峰向长波方向移动的效应称红移。使分子的吸收峰向短波方向移动的效应称蓝移。三有机化合物的紫外可见光谱1饱和有机化合物不含杂质原子时只有-*、150nm， CH3NH2max215CH3Imax258一般饱和有机化合物吸收均有远紫外，在一般意 义上的紫外区没有吸收，故可作为紫外光谱的溶剂（为烷、醇、醚等）。2不饱和
紫外光谱分析仪基础知识
紫外－可见光谱法及相关仪器 UV-VIS Spectrometry & Instrument 紫外－可见光谱法及相关仪器 一．紫外－可见吸收光谱概述 二．紫外－可见分光光度计2 1．紫外－可见分光光度计的主要部件 2．紫外－可见分光光度计的分类 3．紫外－可见分光光度计的各项指标含义 4．紫外－可见分光光度计的校正 三．紫外－可见分光光度计的应用 四．紫外－可见分光光度计的进展
一．紫外－可见吸收光谱概述 利用紫外－可见吸收光谱来进行定量分析由来已久，可追溯到古代，公元60年古希腊已经知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量，这一古老的方法由于最初是运用人眼来进行检测，所以又称比色法。到了16、17世纪，相关分析理论开始蓬勃发展，1852年，比尔(Beer)参考了布给尔(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的朗伯－比尔定律。 1．紫外－可见吸收光谱的形成 吸光光度法也称做分光光度法，但是分光光度法的概念有些含糊，分光光度是指仪器的功能，即仪器进行分光并用光度法测定，这类仪器包括了分光光度计与原子吸收光谱仪（AAS ）。吸光光度法的本质是光的吸收，因此称吸光光度法比较合理，当然，称分子吸光光度法是最确切的。 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（原子或分子中的电子，总是处在某一种运动状态之中。每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。这些电子由于各种原因（如受光、热、电的激发）而从一个能级转到另一个能级，称为跃迁。）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： 2121hv E E =- 二．紫外－可见分光光度计 1854年，杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人将此理论应用于定量分析化学领域，并且设计了第一台比色计。到1918年，美国国家标准局制成了第一台紫外可见分光光度计。此后，紫外－可见分光光度计经不断改进，又出现自动记录、自动打印、数字显示、微机控制等各种类型的仪器，仪器的灵敏度和准确度也不断提高，其应用范围也不断扩大。
实验五紫外光谱法结构分析
深圳大学实验报告 课程名称：仪器分析实验 实验项目名称：实验五紫外吸收光谱法结构分析学院：化学与化工学院 专业：应用化学 指导教师：魏波 报告人：习雯影学号：2006141075 班级：06应化同组人员：赵倩冯倩张秋吉郑艳萍杨菲陈苗 实验时间：2009-5-6 实验报告提交时间：2009-5-20 教务处
一、实验目的 1、了解不同的助色团对苯的紫外吸收光谱的影响； 2、观察溶剂极性对丁酮、三氯乙烯的吸收光谱以及pH对苯酚的吸收光谱的影响； 3、学习并掌握紫外可见分光光度计的使用方法。 二、实验原理 1、紫外吸收产生的基本原理及相关概念 紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。因此，这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。按分子轨道理论，在有机化合物分子中有几种不同性质的价电子：形成单键的电子称为σ键电子；形成双键的电子称为π键电子；氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子，称为n电子。 当饱和单键碳氢化合物中的氢被氧、氮、硫、卤素等杂原子取代时，由于这类原子中有n 电子，n电子较σ电子易于激发，使电子跃迁所需能量降低，吸收峰向长波长方向移动，这种现象称为红移，此时产生n→σ* 跃迁。这种能使吸收峰波长向长波方向移动的杂原子基团称为助色团。 芳香族化合物π→π*跃迁在近紫外区产生3个特征吸收带。苯的特征吸收带为184nm （E1）,204nm(E2),254nm(B)。E1带、E2带和B带式苯环上三个共轭体系中的π→π*跃迁产生的，E1带和E2带属强吸收峰带，在230—270nm范围内的B带属弱吸收带，其吸收峰常随苯环上取代基的不同而发生位移。当苯环上有助色基团如—OH、—Cl等取代基时，由于n —π共轭，使E2吸收带向长波长方向移动，但一般在210nm左右。同时，n—π共轭还能引起苯吸收的精细结构消失。 生色基团为一类含有π键的不饱和基团，在饱和碳氢化合物或苯环上引入这些基团后其最大吸收波长将移至紫外及可见区范围内，产生红移效应。 2、影响化合物紫外吸收的因素 溶剂极性溶剂极性对紫外光谱的影响较复杂，主要可分为两类：①对吸收强度和精细结构的影响。在非极性溶剂中，尚能观察到振动跃迁的精细结构。但若改为极性溶剂后，由于溶剂和溶质的分子作用力增强，使谱带的精细结构变得模糊，以致完全消失成为平滑的吸收谱带。②对最大吸收波长（λmax）的影响。n→σ*和n→π*跃迁的分子都含有非键的n电子，基态极性比激发态大，因此基态能够与溶剂之间产生较强的氢键，能量下降较大，而激发态能量下降较小，故跃迁能量增加，吸收波长相短波方向移动，即发生蓝移。而在π→π*跃迁的情况下激发态的极性比基态强，溶剂使激发态的能级降低的比基态多，使π→π*跃迁所需能量减小发生红移。 pH值在碱性条件下苯及某些其衍生物易形成盐离子，盐离子带负电荷对应的杂原子上孤对电子增加则n电子较原化合物增多。n电子较易激发，因此所需跃迁能量降低，其对应的3个吸收峰将发生红移。反之，在酸性条件下，化合物形成正离子，杂原子上孤对电子与氢结合，n电子云密度降低，使跃迁所需能量增加，波长向短波方向移动。 3、紫外可见分光光度计工作原理 紫外可见分光光度法是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析, 所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称为紫外可见分光光度法。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。
紫外光谱总结
紫外光谱总结 第1章紫外光谱 紫外可见光谱（Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-Vis）就是由分子吸收能量激发价电子或外层电子跃迁而产生得电子光谱。其波长范围为10~800 nm，又可以细分为三个波段： 可见光区（400~800nm）：有色物质在此区段有吸收； 近紫外区（200~400nm）：芳香族化合物或具有共轭体系得物质在此区域有吸收； 远紫外区/真空紫外区（10~200nm）：空气中得O2、N2、CO2与水蒸气在此区域有吸收，对测定有干扰，需要在真空条件下测定。 近紫外区就是紫外光谱得主要研究对象，即通常所说得紫外光谱。市售得紫外分光光度计测试波段较宽，一般包括紫外与可见光谱范围。由于分子中价电子能级跃迁得同时伴随着振动能级与转动能级得跃迁，电子光谱通常不就是尖锐得吸收峰，而就是一些平滑得峰包，如图1所示。 图1紫外-可见吸收光谱 （S、He, G、S、Wang, C、Lu, X、Luo, B、Wen, L、Guo and M、S、Cao, ChemPlusChem, 2013, 78, 250-258、） 1、1 紫外光谱得基本原理 1、1、1 紫外吸收得产生 光就是电磁波，其能量（E）得高低可以用波长（）或频率（）来表示： 式中：c——光速（）； h——普朗克（Planck）常量（） 光子得能量与波长成反比，与频率成正比，即波长越长，能量越低；频率越高，能量越高。表1列出了不同电磁波段得相应波长范围
以及分子吸收不同能量电磁波所能激发得分子能级跃迁。 表1 电磁波谱及产生原因 波长范围波谱区名称跃迁类型光谱类型 0、0005~0、1nm γ射线原子核反应莫斯鲍尔谱 0、1~10nm X射线内层电子X射线电子能谱 10~200nm 远紫外外层电子真空紫外吸收光谱 200~400nm 近紫外外层电子 紫外可见吸收光谱 400~760nm 可见外层电子 0、76~2、5μm近红外分子振动 2、5~50μm中红外分子振动、转动 红外吸收光谱、拉曼光谱50~1000μm远红外分子振动、转动 0、1~100cm 微波分子转动电子自旋电子自旋共振 1~1000m 无线电波原子核自旋核磁共振 1、1、2 朗伯-比尔定律 朗伯-比尔定律就是吸收光谱得基本定律，也就是吸收光谱定量分析得理论基础。理论指出：被吸收得入射光得分数正比于光程中吸光物质得分子数目；对于溶液，如果溶液不吸收，则被溶液所吸收得光得分数正比于溶液得浓度与光在溶液中经过得距离。公式为： 式中：A——吸光度（absorbance），表示单色光通过就是也就是被吸收得程度，为入射光强度I0与透过光强度I1得壁纸得对数； T——透光率/透射率（transmittance）为透过光强度I1与入射光强度I0之比值； l——光在溶液中经过得距离，一般为吸收池得厚度； ε——摩尔吸光系数（molar absorptivity），它就是浓度为1 mol·L-1得溶液在1 cm得吸收池中，在一定波长下测得得吸光度。ε > 104则跃迁就是完全“允许得”；ε < 103则跃迁概率较低；ε < 50则跃迁就是“禁阻得”。 紫外吸收中得最大吸收波长位置及摩尔吸光系数，表示为：
12、紫外——可见吸收光谱的测量
紫外——可见吸收光谱的测量 一、实验目的 1．可见吸收光谱的基本测量。 2．可见分光光度计的结构，原理。 3．初步学会测量物质的吸收光谱。 二、实验原理 1.基本知识 （1）电磁波谱里的各区域。可见光波长范围400nm—750nm 图14-1电子波谱示意图（注意：波长刻度是非线性的）（2）频率（ν）波长（λ）波数（ω）的关系 在吸收过程中，物质的原子或分子吸收了入射的辐射能，从基态跃迁至高能级的激发态，吸收的能量与电磁辐射的频率成正比。符合（PLANCK）公式。 E=hν（14-1） E是一个光子的能量；h是比例常数，即P常数。而波长和频率的积为光速的C对紫外可见分光光度法，波长的单位多用纳米。波数ω=ν/C=1/λ。 可见区各色光的频率，波长，波数的关系如下表。 颜色频率（HZ）波长N（NM ）波数（/CM） 10 630 16000 红 4.8*14 10 590 17000 橙 5.1* 14 10 560 18000 绿 5.4*14 10 510 19500 黄 5.9*14 10 480 21000 蓝 6.3*14 10 450 22000 靛 6.7*14 10 420 24000 紫 7.1*14 10 350 20009 紫外 8.6*14
2.基本定律 光吸收，指光波通过媒质后，光强减弱的现象，除真空，没有一种介质对任何波长的电磁波是完全透明的。所有的物质都是对某些范围内的光透明，对其他光不透明。因此若在一定波长范围内，物质吸收不随波长而变，这种吸收成为一般吸收，反之，随波长而改变的吸收称为选择吸收。例如：在可见光范围，一般的光学玻璃吸收很小，且不随波长而变，它就是一般吸收。而有色玻璃在可见光在可见光范围内具有选择吸收。如“红”玻璃就是对红色光微弱吸收，而对绿光，蓝光及紫光的吸收比较显著。当白光通过“红”玻璃时，除红光外其他光基本已经被吸收，此及滤光片的作用。不过，一般吸收与选择吸收的区别是有相对条件的。任何物质在一般范围内表现为一般吸收，在另波段范围内可能表现为选择吸收。例如：普通光学玻璃，对可见光吸收很弱，是一般吸收，而紫外及红外波段则表现为强烈的吸收，既选择吸收。因此，任一介质对光的吸收都是由这两种吸收组成的。从图14-1可知：紫外和可见的吸收光谱实质是在电磁辐射的作用下，多原子的价电子发生跃迁而产生的分子吸收光谱，又称电子光谱。显然，物质吸收电磁辐射的本领是与物质分子的能级结构有关。当物质中能跃迁的两能级的能量差越接近电磁辐射的能量，则物质吸收越大，能级差相距辐射能量越大，则吸收越小。这就是物质具有一般吸收和选择吸收的缘故。而吸收分光光度法正是基于不同分子结构的各种物质，对电磁辐射显示选择吸收这种特性建立起来的。 下面讨论光通过吸收媒质时，强度减弱的规律。 假设有一平面波在一各向同性的均匀媒介中经过一厚度为dl的平行层后，光度从I变化到I+dI。LAMBERT 指出：dI/I应该与吸收层的厚dl度成正比， 图14-2 均匀媒质对光的吸收 dI/I=-kdl （14-4） 即其中k为吸收系数，由媒介的特性决定，对于厚度为的介质层，由（14-4）得
紫外吸收光谱1
第九章紫外吸收光谱1. 试简述产生吸收光谱的原因. 基本要点： 1. 分子吸收光谱； 2. 有机化合物的紫外吸收光谱； 3. 无机化合物的紫外吸收光谱； 4. 溶剂对紫外吸收光谱的影响 ; 5. 紫外吸收光谱的应用等 . 利用紫外吸收光谱进行定量分析的由来已久，公元60年古希腊已知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量。这一古老的方法由于最初是运用人的眼睛来进行检测，所以叫比色法。20世纪30年代产生了第一台光电比色计，40年代出现的BakmanUV 分光光度计, 促进了新的分光光度计的发展。随着计算机的发展，紫外分光光度计已向着微型化﹑自动化﹑在线和多组分同时测定等方向发展。 第一节分子吸收光谱 Molecular Absorption Spectroscopy 一、分子内部的运动及分子能级 前面讲的AAS和AES都属与原子光谱，是由原子中电子能级跃迁所产生的。原子光谱是由一条一条的彼此分离的谱线组成的线状光谱。 分子光谱比原子光谱要复杂得多。这是由于在分子中，除了有电子相对于原子核的运动外，还有组成分子的各原子在其平衡位置附近的振动，以及分子本身绕其重心的转动。如果考虑三种运动形式之间的相互作用，则分子总的能量可以认为是这三种运动能量之和。即 E＝E e+ E v+ E r 式中E e为电子能量，E v为振动能量，E r转动能量。这三种不同形式的运动都对应一定的能级，即：分子中除了电子能级外，还有振动能级和转动能级这三种能级都是量子化的、不连续的。正如原子有能级图一样，分子也有其特征的能级图。简单双原子分子的能级图如图9-1所示。A和B表示电子能级，间距最大；每个电子能级上又有许许多多的振动能级，用V＇=0,1,2,……等表示A能级上个振动能级，V＂=0,1,2,……等表示B能级上各振动能级；每个振动能级上又有许许多多的转动能级，用j＇=0,1,2,……等表示A能级上V＇=0各转动能级，j＂= 0,1,2,……等表示A能级上V＇=1各振动能级等等。 且ΔE e > ΔE v > ΔE r 二、能级跃迁与分子吸收光谱的类型 通常情况下，分子处于较低的能量状态，即基态。分子吸收能量具有量子化特征，即分子只能吸收等于二个能级之差的能量。如果外界给分子提供能量（如光能），分子就可能吸收能量引起能级跃迁，而由基态跃迁到激发态能级。 ΔE=E1-E2=hν=hc/λ 由于三种能级跃迁所需要的能量不同，所以需要不同的波长范围的电磁辐射使其
仪器分析考试练习题和答案(2)
仪器分析考试练习题和答案 第5章紫外-可见吸收光谱法 【5-1】 分子吸收光谱是如何产生的？它与原子光谱的主要区别是什么？ 答：分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱。它与原子光谱的主要区别在于表现形式为带光谱。 原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。 【5-2】 有机化合物分子的电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外-可见吸收光谱中反映出来？ 答：有机分子电子跃迁类型有σ→σ*跃迁，n →σ*跃迁，π→π*跃迁，n →π*跃迁，其中π→π*跃迁，n →π*跃迁对应的波长在紫外光区。 【5-3】 无机化合物分子的电子跃迁有哪几种类型？为什么电荷转移跃迁常用于定量分析，而配体场跃迁在定量分析中却很少使用？ 【5-4】 何谓生色团和助色团？请举例说明？ 答：生色团：分子中含有非键或π键的电子体系，能吸收外来辐射时并引起π–π*和n –π*跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。主要的生色团有–C=O 、–N=N –、–N=O 等。 助色团：含有孤对电子(非键电子对)，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，称之为助色团，如–OH 、–OR 、–NHR 、–SH 、–Cl 、–Br 、–I 等。 【5-5】 何谓溶剂效应？为什么溶剂极性增强时，π→π*跃迁的吸收峰发生红移而n →π*跃迁的吸收峰发生蓝移？ 答：溶剂效应指由于溶剂极性的不同所引起某些化合物的吸收峰发生红移或蓝移的作用。 溶剂极性增强时π→π*跃迁红移，n →π*跃迁蓝移。这是因为在π→π*跃迁中，激发态的极性大于基态，当溶剂的极性增强时，由于溶剂与溶质相互作用，溶质的分子轨道π*能量下降幅度大于成键轨道，使得π*与π间的能量差减少，导致吸收峰 max λ红移。但n →π*跃迁中，溶质分子的n 电子与极性溶剂形成氢键，降低了n 轨道的能量，n 与π*轨道间能力 差增大，引起吸收带max λ蓝移。 【5-6】 在紫外-可见吸收光谱仪中可获得的主要信息是什么？ 答：最大吸收峰位置（max λ）以及最大吸收峰的摩尔吸光系数（max κ）。 【5-7】 请绘出单光束、双光束、双波长分光光度计仪器结构方框图，并指出它们在光路设计上有什么不同？ 答：方框图见书P 87。 光路设计的不同： （1）单光束分光光度计：经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的