1、四、紫外-可見光光譜分析紫外光：指波長為10400nm的光；10180nm的紫外光不能透過光學部件，因此不能用于光譜分析測試（真空紫外）。180400nm的紫外光盡管不能透過一般的玻璃，但能透過石英等光學部件，能夠用于光譜分析；由于它只能透過石英等光學部件，故稱石英紫外區可見光：波長為400750nm的光，人眼能感受； 利用有機物在石英紫外區和可見光區的特征吸收，檢測有機物分子的有關性質及其含量的儀器分析方法，稱為紫外-可見光光譜分析法； 有機物在紫外-可見光區的吸收是有機物分子價電子躍遷產生的，所以，有機物分子的紫外-可見光光譜是分子光譜；-可以利用分子的吸收光譜的特征進行定性分析；-可以利

2、用分子吸收光譜的強度進行定量分析；(一) 分子吸收光譜分子能級 有機物分子在紫外-可見光范圍的吸收是由分子的能級躍遷產生的；分子的能級組成有：電子能級躍遷：20 1eV 紫外-可見光區振動能級躍遷：0.051eV 中紅外區轉動能級躍遷：0.0050.05 遠紅外、微波 當分子受到輻射的作用時，則發生相應能量的能級躍遷 電子能級是分子能中最大的能級，分子在產生電子能級躍遷的過程中，同時也產生振動能級的躍遷；振動能級躍遷時也產生轉動能級的躍遷； 因此，分子光譜常常是三種能級變化的疊加，即：電子-振動-轉動光譜； 理論上說，分子光譜也應該是線光譜，但能級種類多，數量多，加上分子間的相互作用，多普勒效

3、應，壓力效應等，光譜的精細結構變寬，模糊甚至消失，只能在一定的范圍內觀察到隨波長改變而變化的吸收曲線-帶狀光譜（譜帶）（二）化合物的紫外-可見光吸收光譜 1、電子躍遷 紫外-可見光的光子能量相當于分子的電子能級差；所以，紫外-可見光譜是分子的外層電子或價電子躍遷后得到的光譜； 分子的外層電子或價電子的類型有：成鍵電子（ 、 ）非鍵電子（n）反鍵電子（*、 *）分子的外層電子軌道能量大小為： * * n 在紫外-可見光區，有機物分子發生躍遷的類型有： * 、* 、n* 、n* * ： 能量最大；對應真空紫外區，一般發生在飽和烴中，基本無實用價值； 乙烷max=135nm； 甲烷max=125nm

4、 n*： 能量最小；對應紫外-可見光區，但摩爾吸收系數小，譜帶弱，屬于禁阻躍遷。 羰基、硝基等簡單生色基團n* 能量較高；對應遠紫外和近紫外區；不易觀察,且摩爾吸收小。 甲醇（max=183nm） 甲胺（max=nm213 ） 含孤對電子雜原子的飽和烴及衍生物。*： 能量較低，對應近紫外區，其最大特點是摩爾吸收大（104L*mol-1*cm-1），能吸收形成強烈吸收帶 。 乙烯 max=162nm 苯max=204nm 在含有不飽和官能團的分子中容易發生; * 躍遷是分析過程中最有用的躍遷，這類躍遷要求有機物分子中含有不飽和官能團。2、生色團與助色團 有機物中含有鍵的基團，對200nm以上的輻

5、射具有吸收性；而且隨著鍵數目的增加，溶劑的極性增強時發生紅移進入可見光區，使物質具有顏色，因而，稱含鍵的基團為生色基團(發色基團)，通常表現為n *和*躍遷。 如C=CC=O（羰），-N=N-（偶氮）， =C=S(硫羰)，生色團化合物舉例溶劑max/nmmaxH2C=CH21931000HCCH1736000(CH3)2C=NOH1905000CH3COCH3正己烷30016615276CH3COOH水20440CH3CSCH3水400H2C=CH-CH=CH2正己烷21721000 常見生色基團的紫外可見吸收峰 分子中本身不吸收輻射，而能使分子中生色基團的吸收峰向長波長移動并增強其強度的基團

6、，如羥基、胺基和鹵素等。當吸電子基(如-NO2)或給電子基(如-OH,-NH2等)連接到分子中的共軛體系時，都能導致共軛體系電子云的流動性增大，分子中*躍遷的能級差減小，最大吸收波長移向長波（紅移），顏色加深（吸收系數增加）。這些基團被稱為助色團。 含n電子的、與乙烯max=162nm分子連接能增加發色基團發色能力(紅移)： -OR（+30nm）， -NR2（+40nm）， -SR（+45nm）， -CI（+5nm）， -CH3（+5nm）3、有機化合物的特征吸收*飽和烴及其取代衍生物 飽和烴分子中只含有鍵，且無孤對電子，只能產生* 躍遷：max E * ， 所以*躍遷比較容易激發，最大吸收峰

7、波長比*躍遷受激發的吸收峰的波長大； max* max * 乙烷：max=135nm 乙烯：max=165nm、193nm；另外，分子中雙鏈數目增加（不共軛時，max不變， 增加），共軛系統延長，* 躍遷吸收峰明顯紅移，同時增加； 有伍德沃德-菲希規則估算；伍德沃德提出了計算共軛二烯、多烯烴、共軛烯酮類化合物 *躍遷最大吸收波長的經驗規則：五個以上雙鏈共軛， max 進入可見光區， 十二烷基六烯max =364nm（綠色）*羰基化合物 羰基可以產生：n * 、n * 、*三種形式的躍遷形成三個吸收帶：n* 吸收帶(B)：能量較高，紫外區不易觀察,小；n* 吸收帶(R，基團吸收帶)：能量最小，很

8、小，譜帶很弱；*吸收帶(K，共軛帶)：能量較小，特點是 10000以上； 當羰基與雙鏈共軛時，吸收峰發生紅移；*苯及其衍生物 苯：有三個吸收帶(芳香化合物的特征)，都是由*躍遷引起的： max=180nm附近（E1帶） max=60000 max=204nm附近（E2帶） max=8000 max=255nm附近（B 帶） max=200 在氣態或非極性溶劑中，苯及其同系物的吸收光譜曲線有許多精細結構，但在極性溶劑中，精細結構消失；取代苯：當苯環上有取代基的時候產生n*譜帶，苯的三個特征譜帶發生變化，特別是B帶（紅移） 另外，斯科特規則用來計算多元取代苯在乙醇中的max；*稠環芳烴及雜環化合物

9、 萘、蒽、菲、芘等均顯示苯的三個吸收帶，但與苯比較， 增加，并有紅移；隨著苯環數目增加，紅移與最大吸收更明顯；當芳環的 CH被N原子取代后（如吡啶、喹啉、吖啶等）的吸收光譜與相應的碳環化合物相似，由于引入了N（含孤對電子），還會發生n* 躍遷譜帶；如吖啶在非極性溶液中的max=270nm*紫外吸收譜帶的分類-R吸收帶（基團帶）：由n*產生的（雜原子與雙鍵共軛）收帶，能量較小，在長波長范圍，但譜帶較弱。-K吸收帶（共軛帶）：由*產生，是生色基團共軛的特征吸收帶，特點是吸收強度大，并隨著共軛體系的增加，有紅移，以此判斷化合物的共軛結構。-E吸收帶：由苯環*躍遷產生，是芳香族化合物的特征吸收帶，吸收

10、強度較大。當生色基團取代且與苯環共軛時，與E2帶合并，并紅移。-B吸收帶（苯帶）：有*躍遷和苯環振動的重疊引起。4、溶劑紫外吸收光譜的影響 溶劑的極性對組分的最大吸收波長、吸收系數、吸收峰形狀產生影響，溶劑極性非極性改為極性溶劑，吸收光譜圖中，精細結構消失。 溶劑極性增加，使*躍遷產生的吸收峰紅移；使n*產生的吸收峰紫移。（三）紫外-可見光分光光度計 1、主要組成：光源、分光系統、吸收池、檢測系統等。*光源：要求發射足夠強度、穩定的的輻射；強度隨波長的變化小；使用壽命長等。 鎢燈-可見光范圍使用。350nm1000nm。 氘燈-紫外光區使用。150nm400nm。*分光系統：把光源發射的復合光

11、分離出分析用的特點波長的單色光。其核心部件為色散元件。 棱鏡-利用不同波長的光在某一介質中的折射率不同而設計的色散元件。 光柵-利用光的衍射及干涉原理而設計的分光元件，分光效果好。*吸收池：吸收池的作用是用于盛裝被測樣品； 普通玻璃質樣品池：價格低，但只能在可見光區使用； 石英質樣品池：對180nm以上波長的紫外線、可見光和部分近紅外線具有良好的通透效果；可以在紫外-可見光區任意使用，但價格昂貴；樣品池的要求： （1）厚度高度精密； （2）材質在使用的光譜范圍內對光沒有吸收作用； （3）光學面與入射光軸垂直； （4）配套或配對使用；樣品池在使用中的注意事項： （1）樣品池在使用過程中，嚴禁手指

12、觸摸光學面； （2）樣品池使用后及時清洗，不能用硬質材料洗刷和強腐蝕性清洗劑洗滌； （3）不能把不同批次的樣品池混用，高精度測定中要求樣品池配對使用；樣品池的配對： 用測試試劑和參比試劑測試，再交換樣品池測試使用，吸光度差小于0.005即可；單光束分光光度計優點：系統簡單，光源能量損失小，振動小，信噪比高；缺點：如果測定樣品和參比樣品時，光源強度發生變化，會出現誤差；雙光束分光光度計 優點：可同時進行樣品和參比樣品的測定，光源強度的變化對測定的影響可以消除； 缺點：結構比較復雜，試樣與參比樣品的差異不能完全消除；雙波長分光光度計優點：儀器產生的雙波長光交替照射樣品，利用試樣中被測組分與其他共存

13、組分對不同波長的光的吸光度不同而進行，不需要參比；消除背景吸收，簡化混合物組分同時測定過程；缺點：結構復雜，成本高；參比溶液的選擇溶劑參比：共存組分少且對分析光幾乎沒有吸收時，選擇試樣的溶劑作為參比液；試樣參比：試樣的基體溶液有吸收，顯色劑不與基體顯色時，選擇試樣的基體溶液作為參比液；試劑參比：顯色劑有吸收，則這時選擇加顯色劑而不加試樣的溶液作為參比；平行操作參比：用不含被測定組分的試樣在相同的操作條件下進行參比； (四) 紫外-可見光光度法的應用 *定性分析的理論依據是化合物分子中的發色團與助色團具有特征吸收； *不同化合物分子中如果具有相同的發色基團和助色基團，往往具有相似的吸收特性（峰位

14、、峰數、峰形、峰強）； *紫外-可見光譜反映的是發色基團和助色基團的特性，而不是反映分子的特性； *由于有些有機物在紫外（近）光區不產生吸收，或產生較寬的吸收帶，因此對分子特性的測定遠不如紅外吸收光譜靈敏； *紫外-可見光譜能提供發色基團和助色基團及其共軛程度的信息，所以對有機物結構的推斷有重要的幫助； *具有電子和共軛雙鍵的化合物，在紫外光區具有強烈的吸收，因而，定量分析有很高的靈敏度和準確度；1、化合物純度的測定 乙醇經常含有痕量的苯，苯在256nm有特征吸收，乙醇在此波長無吸收；乙醇通常含有雜質醛，乙醇在270290nm沒有吸收，乙醛在290nm有特征吸收-雜質檢測。 化合物有吸收，而雜

15、質沒有吸收-純度測定。2、未知物的定性測定 對未知物進行定性測定時，通常在相同條件下，測得的試樣吸收光譜與標準光譜進行對比； -比較被測物與標準物的特征吸收譜帶； -比較被測定物與標準物在不同的溶劑條件下的吸收系數（兩種物質有可能具有相同的發色基團，但分子結構不同，吸收吸收不同）3、分子結構的推斷 對未知物進行定性測定時，通常在相同條件下，測得的試樣吸收光譜與標準光譜進行對比； -比較被測物與標準物的特征吸收譜帶； -比較被測定物與標準物在不同的溶劑條件下的吸收系數（兩種物質有可能具有相同的發色基團，但分子結構不同，吸收吸收不同）*紫外-可見光區無吸收：不含雙鍵或環狀共軛體系；*210250n

16、m有強吸收帶（K帶）含有2個雙鍵的共軛體系；*250300nm有吸收，弱吸收帶（R帶），表示有n*躍遷，可能是具有n電子的生色團；若有強吸收，表示有35個雙鍵共軛體系；*260300nm有強吸收，且有精細結構，可能有苯環。4、定量分析（1）校正曲線法： 配制一系列不同含量的標準試樣溶液，以不含試樣的空白溶液作為參比，測定標準溶液的吸光度，并繪制吸光度-濃度曲線；未知試樣和標準試樣在相同條件下進行測定，然后根據校正曲線求出未知試樣含量；是定量測定最常規的方法；（2）標準加入法： 取幾份等量的被測液，其中一份不加被測組分的標準溶液，其它被測液加入不同量的被測組分的標準溶液，定容到一定的體積，形成標準加入的濃度系列，然后分別測定其吸光度值，繪制吸光度-濃度的校正曲線，再將該曲線外推與濃度軸相交，交點與原點