分析化学课件（上）：紫外.ppt

紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法第四章第四章Ultraviolet and Visible Spectrophotometry第一节第一节 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱一、紫外-可见吸收光谱的产生二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 三、相关的基本概念四、吸收带类型和影响因素一一. .紫外可见吸收光谱的产生紫外可见吸收光谱的产生1.1.概述概述紫外可见吸收光谱：分子价电子能级跃迁，称为电子光谱;属分子吸收光谱波长范围：100-800 nm.(1) 远紫外光区: 100-200nm (2) 近紫外光区: 200-360nm(3)可见光区:360-760nm可用于结构鉴定和定量分析电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状光谱 250     300      350       400nm1234 λ2.2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线物质对光的选择性吸收及吸收曲线M + 热M + 荧光或磷光E = E2 - E1 = h量子化 ；选择性吸收吸收曲线与最大吸收波长 max 用不同波长的单色光照射，测吸光度;M  +  h  → M *基态基态 激发态激发态E1        （（△△E））     E2 /nm颜色颜色互补光互补光400-450紫黄绿450-480蓝蓝黄黄480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿蓝绿红红500-560绿绿红紫红紫560-580黄绿黄绿紫紫580-610黄黄蓝蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760红红蓝绿蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光3.3.电子跃迁与分子吸收光谱电子跃迁与分子吸收光谱§物质分子内部三种运动形式：物质分子内部三种运动形式： （（1 1）电子相对于原子核的运动；）电子相对于原子核的运动； （（2 2）原子核在其平衡位置附近的相对振动；）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （（3 3）分子本身绕其重心的转动。

分子本身绕其重心的转动§分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级§三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量§分子的内能：电子能量分子的内能：电子能量Ee 、振动能量、振动能量Ev 、转动能量、转动能量Er    即即:  E＝＝Ee+Ev+Er                ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr 4.能级跃迁 电子能级间跃电子能级间跃迁的同时，总伴迁的同时，总伴随有振动和转动随有振动和转动能级间的跃迁能级间的跃迁即电子光谱中总即电子光谱中总包含有振动能级包含有振动能级和转动能级间跃和转动能级间跃迁产生的若干谱迁产生的若干谱线而呈现宽谱带线而呈现宽谱带4.4.讨论：讨论：（（1 1）） 转动能级间的能量差转动能级间的能量差ΔΕΔΕr r：：0.0050.005～～0.050eV0.050eV，跃迁，跃迁产生吸收光谱位于远红外区远红外光谱或分子转动光谱；产生吸收光谱位于远红外区远红外光谱或分子转动光谱；（（2 2）） 振动能级的能量差振动能级的能量差ΔΕΔΕv v约为：约为：0.050.05～１～１eVeV，跃迁产，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；（（3 3）） 电子能级的能量差电子能级的能量差ΔΕΔΕe e较大较大1 1～～20eV20eV。

电子跃迁产生电子跃迁产生的吸收光谱在紫外的吸收光谱在紫外—可见光区，紫外可见光区，紫外—可见光谱或分子的电可见光谱或分子的电子光谱；子光谱；4.4.讨论：讨论： （（4 4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据；的依据； （（5 5）吸收谱带的强度与电子的跃迁几率有关，也提供分子）吸收谱带的强度与电子的跃迁几率有关，也提供分子结构的信息通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数结构的信息通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数εεmaxmax也作为定性的依据也作为定性的依据不同物质的不同物质的λmaxλmax有时可能相同，有时可能相同，但但εmaxεmax不一定相同；不一定相同； （（6 6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据量分析的依据二、紫外二、紫外- -可见吸收光谱的电子跃迁类型可见吸收光谱的电子跃迁类型1.预备知识：预备知识：ü价电子：价电子：σ电子电子 → 饱和的饱和的σ键键  π π电子电子 不饱和的不饱和的π π键键 n n电子电子ü轨道：轨道：电子围绕原子或分子运动的几率电子围绕原子或分子运动的几率 轨道不同，电子所具有能量不同轨道不同，电子所具有能量不同 ü基态与激发态：基态与激发态：电子吸收能量，由基态电子吸收能量，由基态→→激发态激发态 c cü成键轨道与反键轨道：成键轨道与反键轨道：σ<π

分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道—反键轨道当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁主要有四种跃迁四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序大小顺序为：n→π→π＊ < < π→π＊ < < n n→→σσ＊ < < σσ→→σσ＊ s sp p *s s *RKE,Bnp p ECOHnp ps sH图示σ→σ＊跃迁 所需能量最大；σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁； 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长λ<200 nm；例：甲烷的λmax为125nm , 乙烷λmax为135nm 只能被真空紫外分光光度计检测到； 作为溶剂使用；s sp p *s s *RKE,Bnp p E　n→σ＊跃迁 所需能量较大 吸收波长为150～250nm，大部分在远紫外区，近紫外区仍不易观察到 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n→σ* 跃迁π→π＊跃迁 所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，属于强吸收 不饱和烃不饱和烃ππ→→ππ* *跃迁跃迁 乙烯π→π*跃迁的λmax为162nm，εmax为: 1×104 L·mol-1·cm－1。

K带——共轭非封闭体系的 → * 跃迁 C=C 发色基团， 但  → *200nmmax=162nm 助色基团取代  （K带)发生红移　n→ π＊跃迁吸收波长吸收波长λ约约300nm，，吸收强度较弱（吸收强度较弱（ε≤102）） 含有杂原子的不饱和基团可发生含有杂原子的不饱和基团可发生n →π＊＊ 跃迁丙酮，丙酮，n →π＊＊跃迁的跃迁的λ为为275nm εmax为为22 s sp p *s s *RKE,Bnp p E续前讨论：讨论：ü紫外光谱电子跃迁类型 ： n—π*跃迁 π—π*跃迁ü 饱和化合物无紫外吸收ü 电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系•根据分子结构→推测可能产生的电子跃迁类型；•根据吸收谱带波长和电子跃迁类型 →推测分子中可能存在的基团（分子结构鉴定）三、相关的基本概念三、相关的基本概念1．吸收光谱（吸收曲线）： 不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同 以λ~A作图 next2．吸收光谱特征：定性依据 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收→饱和σ-σ跃迁产生图示back续前3．生色团（发色团）：能吸收紫外-可见光的基团Ø 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和π电子的基团 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— 4．助色团：助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收 峰加强同时使吸收峰长移的基团Ø有机物：连有杂原子的饱和基团ü例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强续前5．红移和蓝移： 由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基） 或采用不同溶剂后 吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移） 吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移（紫移，短移）6．增色效应和减色效应 增色效应：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应7．强带和弱带： εmax>104 → 强带 εmin<102 → 弱带四、吸收带类型和影响因素四、吸收带类型和影响因素1．R带：由含杂原子的不饱和基团的n →π*跃迁产生üC＝O；C＝N；—N＝N— •E小，λmax250~400nm，εmax<100•溶剂极性↑，λmax↓ → 蓝移（短移）2．K带：由共轭双键的π→ π*跃迁产生ü(—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO— •λmax >200nm，εmax>104•共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑•溶剂极性↑，对于—(—CH＝CH—)n— λmax不变 对于—CH＝C—CO— λmax↑→红移续前3．B带：由π→ π*跃迁产生ü芳香族化合物的主要特征吸收带 •λmax =254nm，宽带，具有精细结构；•εmax=200•极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4．E带：由苯环环形共轭系统的π→ π*跃迁产生ü芳香族化合物的特征吸收带 •E1 180nm εmax>104 （常观察不到）•E2 200nm εmax=7000 强吸收•苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与K带合并 一起红移（长移）图示图示图示续前Ø影响吸收带位置的因素：影响吸收带位置的因素：1．溶剂效应：Ø对λmax影响： next n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↓蓝移 π-π*跃迁：溶剂极性↑ ，λmax↑红移Ø对吸收光谱精细结构影响 next 溶剂极性↑，苯环精细结构消失ü溶剂的选择溶剂的选择——极性；纯度高；截止波长极性；纯度高；截止波长< λmax溶剂的影响1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮 非极性 → 极性n → *跃迁：兰移；兰移；  ；；  → *跃迁：红移； ；；极性溶剂使精细结构消失； 例如苯胺在酸性环境形成阳离子例如苯胺在酸性环境形成阳离子,n,n电子减少，电子减少，氨基的助色作用减弱；苯酚在碱性环境形成阴离氨基的助色作用减弱；苯酚在碱性环境形成阴离子子,n,n电子增加，氧的助色作用增强。

电子增加，氧的助色作用增强2、体系pH的影响                 λ max 270 nm       287 nm                   λ max  280                254nm3.跨环效应跨环效应由于适当的立体排列，使原本不产生的共轭体系得以建立，导致吸收带移动 当当C=O的的π轨道与一个杂原子轨道与一个杂原子的的P轨道有效交盖时，产生轨道有效交盖时，产生p→π共轭，也会出现跨环共轭，也会出现跨环 效应 虽然双键与酮基不产生共轭体系，但由于环内的虽然双键与酮基不产生共轭体系，但由于环内的立体排列，使羰基和双键中的立体排列，使羰基和双键中的π电子轨道重叠，产生电子轨道重叠，产生π→π共轭，以致使其共轭，以致使其K带、带、R带向长波移动带向长波移动 λλmax        214                   284ε         1500                    30λλmax  (R带））      238               ε                      2535            4、位阻效应和互变结构的影响顺反异构顺反异构： 顺式：顺式：λmax=280nm；；    εmax=10500反式：反式：λmax=295.5 nm；；εmax=29000互变异构互变异构： 酮式：酮式：λmax=204 nm  烯醇式：烯醇式：λmax=243 nm λmax 208 nm λmax295.5nmλλmax        247                              237                                         231                  ε         17000                          10250                                     5600位阻效应的影响第二节第二节 基本原理基本原理一、Lamber-Beer定律 二、吸光系数和吸收度的测量 三、偏离Beer定律的因素四、透光率的测量误差 一、一、Lamber-BeerLamber-Beer定律：吸收光谱法基本定律定律：吸收光谱法基本定律Ø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假设一束平行单色光通过一个吸光物体 续前•取物体中一极薄层续前Ø讨论：讨论：1．Lamber-Beer定律的适用条件（前提）Ø 入射光为单色光Ø 溶液是稀溶液2．该定律适用于固体、液体和气体样品3．在同一波长下，各组分吸光度具有加和性ü 应用：多组分测定吸光度与光程的关系吸光度与光程的关系 A = cl 光源光源检测器检测器0.00吸光度吸光度检测器检测器b样品样品光源光源0.22吸光度吸光度光源光源检测器检测器0.44吸光度吸光度b样品样品b样品样品吸光度与浓度的关系吸光度与浓度的关系 A = cl 吸光度吸光度0.00光源光源检测器检测器 吸光度吸光度0.22光源光源检测器检测器b 吸光度吸光度0.42光源光源检测器检测器b单一曲线单一曲线混合曲线混合曲线二、吸光系数和吸收度的测量二、吸光系数和吸收度的测量1．吸光系数（．吸光系数（absorptivity）的物理意义：）的物理意义： 单位浓度、单位厚度的吸光度Ø 讨论：讨论： 1）E=f（组分性质，温度，溶剂，λ） 当组分性质、温度和溶剂一定，E=f（λ） 2）不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收） 同一物质在不同波长下E一定不同 3）E↑，物质对光吸收能力↑, 定量测定灵敏度↑ → 定性、定量依据续前2．吸光系数两种表示法：．吸光系数两种表示法：1）质质量量吸吸光光系系数数（（mass absorptivity））α:浓度以g/L表示的吸收系数 2）摩摩尔尔吸吸光光系系数数(mol absorptivity)ε：在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度 3) 百百 分分 含含 量量 吸吸 光光 系系 数数 / 比比 吸吸 光光 系系 数数 (percent absorptivity) ： 在一定λ下，C=1g/100ml，L=1cm时的吸光度4）两者关系氯霉素（氯霉素（M＝＝323.15）的水溶液在）的水溶液在278nm处有吸收峰。

处有吸收峰设用纯品配制设用纯品配制100ml含含2.00mg的溶液，以的溶液，以1cm厚的吸收厚的吸收池在池在278nm测得透光率为测得透光率为24.3%，则，则吸收系数的测量吸收系数的测量3 3、有机化合物的、有机化合物的吸收光谱吸收光谱特征值特征值→→定性依据定性依据最大吸收最大吸收最小吸收最小吸收肩峰肩峰末端吸收末端吸收续前4．吸光度测量的条件选择：．吸光度测量的条件选择：1）测量波长的选择：2）吸光度读数范围的选择：3）参比溶液(空白溶液)的选择：选选A=0.2~0.7ü注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素对透光率的干扰 空白溶液又称参比溶液利用参比溶液调节空白溶液又称参比溶液利用参比溶液调节仪器的吸光度零点（仪器的吸光度零点（T=100)T=100)、消除显色溶液中其、消除显色溶液中其他有色物质的干扰，抵消比色皿壁及溶剂对入射他有色物质的干扰，抵消比色皿壁及溶剂对入射光的反射、散射、吸收的影响光的反射、散射、吸收的影响三、偏离三、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素•依据Beer定律，A与C关系应为 经过原点的直线•偏离Beer定律的主要因素表现为 以下两个方面ü（一）光学因素（一）光学因素ü（二）化学因素（二）化学因素 （一）光学因素（一）光学因素 1．非单色光的影响：．非单色光的影响：ü Beer定律应用的重要前提定律应用的重要前提——入射光为单色光入射光为单色光 •照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光•其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定•为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度•这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度续前续前Ø讨论：讨论： 入射光的谱带宽度严重影响吸收系数和吸收光谱形状 Ø结论：结论：•选择较纯单色光（Δλ↓，单色性↑） •选λmax作为测定波长（ΔE↓，S↑且成线性）续前2 2．杂散光的影响：．杂散光的影响： Ø杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度 范围内，与所选波长相距较远Ø杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成Ø杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值3 3．反射光和散色光的影响：．反射光和散色光的影响：Ø反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光 直接对T产生影响Ø散射和反射使T↓，A↑，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除4 4．非平行光的影响：．非平行光的影响：Ø使光程↑，A↑，吸收光谱变形（二）化学因素（二）化学因素•Beer定律适用的另一个前提：稀溶液定律适用的另一个前提：稀溶液•浓度过高会使浓度过高会使C与与A关系偏离定律关系偏离定律    重铬酸钾的水溶液中存在下列平衡：重铬酸钾的水溶液中存在下列平衡：            Cr2O72- ＋＋H2O  = CrO42-  ＋＋2H＋＋ x104 (nm)亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱a. 6.36×10-6 mol/Lb. 1.27×10-4 mol/Lc. 5.97×10-4 mol/L2单体：单体：   max = 660 nm二聚体：二聚体： max = 610 nm四、透光率的测量误差四、透光率的测量误差——ΔTΔTü影响测定结果的相对误差两个因素：影响测定结果的相对误差两个因素： T和和ΔT ØΔT影响因素：仪器噪音影响因素：仪器噪音 1）暗噪音 2）讯号噪音续前1）暗噪音）暗噪音——与检测器和放大电路不确切性有关与检测器和放大电路不确切性有关 与光讯号无关与光讯号无关Dark noise续前2）讯号噪音）讯号噪音——与光讯号有关与光讯号有关表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范围一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，对测定有利对测定有利 Signal noise第三节第三节 紫外分光光度计紫外分光光度计 1．光源：．光源：钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯——可见光源可见光源   350~1000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯——紫外光源紫外光源     200~360nmv发射强度足够且稳定的连续光谱发射强度足够且稳定的连续光谱;v光辐射强度随波长的变化小光辐射强度随波长的变化小;v有足够的使用寿命有足够的使用寿命．．要求：要求：光源光源光源光源样品池样品池样品池样品池单色器单色器单色器单色器检测器检测器检测器检测器信号处理信号处理信号处理信号处理显示系统显示系统显示系统显示系统一、主要部件一、主要部件氘氘 灯灯2．单色器：．单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件                       棱镜棱镜——对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件                       分出光波长不等距分出光波长不等距                       光栅光栅——衍射和干涉衍射和干涉                                        分出光波长等距分出光波长等距续前3．吸收池：．吸收池： 玻璃玻璃——能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英——不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区ü 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）5．记录装置：讯号处理和显示系统．记录装置：讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器4．．检检测测器器：：将将光光信信号号转转变变为为电电信号的装置信号的装置光电管光电管光电管光电管 光电管由一个半圆筒形光电管由一个半圆筒形光电管由一个半圆筒形光电管由一个半圆筒形阴极和一个金属丝阳极阴极和一个金属丝阳极阴极和一个金属丝阳极阴极和一个金属丝阳极组成。

当照射阴极上光组成当照射阴极上光组成当照射阴极上光组成当照射阴极上光敏材料时，阴极就发射敏材料时，阴极就发射敏材料时，阴极就发射敏材料时，阴极就发射电子两端加压，形成电子两端加压，形成电子两端加压，形成电子两端加压，形成光电流 ————蓝敏光电管为铯锑蓝敏光电管为铯锑蓝敏光电管为铯锑蓝敏光电管为铯锑阴极适用波长范围：阴极适用波长范围：阴极适用波长范围：阴极适用波长范围：200-625nm 200-625nm —— —— 红敏光电管为银和红敏光电管为银和红敏光电管为银和红敏光电管为银和氧化铯阴极适用波长范氧化铯阴极适用波长范氧化铯阴极适用波长范氧化铯阴极适用波长范围：围：围：围： 600-1200nm600-1200nm90V DC直流放大直流放大阴极阴极R-+光束光束e阳极丝（阳极丝（Ni））抽真空抽真空光电倍增管光电倍增管二、仪器二、仪器 紫外-可见分光光度计类型：类型： 1．单光束分光光度计：．单光束分光光度计：ü特点：•使用时来回拉动吸收池 →移动误差•对光源要求高•比色池配对续前2．双光束分光光度计：．双光束分光光度计： ü特点：•不用拉动吸收池，可以减小移动误差•对光源要求不高•可以自动扫描吸收光谱 续前3．双波长分光光度计．双波长分光光度计 ü特点：•利用吸光度差值定量•消除干扰和吸收池不匹配引起的误差试样溶液浓度与两个波长处的吸光光差试样溶液浓度与两个波长处的吸光光差△△A成正比成正比,不需参比溶液，可以扣除背景吸收不需参比溶液，可以扣除背景吸收, , 做导数光谱做导数光谱多通道仪器多通道仪器（（Multichannel Instruments）） 光电二极管阵列光电二极管阵列(通常具有通常具有316个硅二极管个硅二极管) photodiode arrays (PDAs) 同时测量同时测量200～～820nm范围内的整个光谱范围内的整个光谱, 比单个比单个检测器快检测器快316倍倍,信噪比增加信噪比增加 316 1/2 倍倍. 其他类型分光光度计其他类型分光光度计将光度计放入样品中将光度计放入样品中, , 原位测量原位测量. . 对环境和对环境和过程监测非常重要过程监测非常重要. .纤维光度计纤维光度计光电二极管阵列紫外检测器光电二极管阵列紫外检测器（（PDAD, DAD) PDAD, DAD) 普通普通紫外：光源紫外：光源单色器单色器样品池样品池光电管光电管 DADDAD：光源：光源样品池样品池 单色器单色器光电二极管阵列光电二极管阵列 光二极管阵列检测器光二极管阵列检测器 每个阵列：每个阵列：200 200 ～～10241024个光电二极个光电二极管管波长范围：波长范围：200200～～600nm600nm纤维光度计纤维光度计第四节第四节 定性和定量分析定性和定量分析一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析 定性鉴别定性鉴别纯度检查和杂质限量测定纯度检查和杂质限量测定 单组分的定量方法单组分的定量方法多组分的定量方法多组分的定量方法一、定性分析一、定性分析（一）定性鉴别定性鉴别的依据→吸收光谱的特征吸收光谱的形状吸收峰的数目吸收峰的位置（波长）吸收峰的强度相应的吸光系数续前1．对比吸收光谱的一致性．对比吸收光谱的一致性同一测定条件下，与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较续前2．对比吸收光谱的特征值．对比吸收光谱的特征值续前3．对比吸光度或吸光系数的比值：ü例例1：：续前（二）纯度检查和杂质限量测定1．纯度检查（杂质检查）1）峰位不重叠： 找λ→使主成分无吸收，杂质有吸收→直接考察杂质含量2）峰位重叠： 主成分强吸收，杂质无吸收 / 弱吸收→与纯品比较，E↓ 杂质强吸收 >> 主成分吸收→与纯品比较，E↑，光谱变形续前2．杂质限量的测定：ü例2：肾上腺素中微量杂质——肾上腺酮含量计算 2mg/mL -0.05mol/L的HCL溶液，λ 310nm下测定. 规定 A310≤0.05 即符合要求的杂质限量≤0.06%二、定量分析二、定量分析（一）单组分的定量方法1．吸光系数法 2．标准曲线法 3．对照法：外标一点法续前1．吸光系数法（绝对法）．吸光系数法（绝对法）练习ü例3：维生素B12 的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207，用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度。

Ø解：练习ü例4：精密称取B12样品25.0mg，用水溶液配成100ml精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm处测定吸光度为0.507，求B12的百分含量？Ø解：练习ü例5：Ø解：续前续前2．标准曲线法．标准曲线法参比参比 标准样品标准样品 待测样品待测样品例6 芦丁含量测定0.710mg/25mL0.710mg/25mL续前3．对照法：外标一点法．对照法：外标一点法ü注：当样品溶液与标准品溶液的注：当样品溶液与标准品溶液的 稀释倍数相同时稀释倍数相同时练习ü例7： 维生素B12的含量测定 精密吸取B12注射液2.50mL，加水稀释至10.00mL；另配制对照液，精密称定对照品25.00mg，加水稀释至1000mL在361nm处，用1cm吸收池，分别测定吸光度为0.508和0.518，求B12注射液注射液的浓度以及标示量的百分含量（该B12注射液的标示量为100μg / mL）Ø解：1 1）对照法）对照法 练习2）吸光系数法 续前（二）多组分的定量方法（二）多组分的定量方法Ø三种情况：1．两组分吸收光谱不重叠．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰） 两组分在各自两组分在各自λmax下不重叠下不重叠→分别按单组分定量分别按单组分定量续前2．两组分吸收光谱部分重叠．两组分吸收光谱部分重叠 λ1→测测A1→b组分不干扰组分不干扰→可按单组分定量测可按单组分定量测Ca λ2→测测A2→a组分干扰组分干扰→不能按单组分定量测不能按单组分定量测Ca 续前3 3．两组分吸收光谱完全重叠．两组分吸收光谱完全重叠——混合样品测定混合样品测定（（1）解线性方程组法）解线性方程组法（（2）等吸收双波长消去法）等吸收双波长消去法（（3）系数倍率法）系数倍率法1．解线性方程组法．解线性方程组法•步骤：步骤：2．等吸收双波长法．等吸收双波长法•步骤：步骤： Ø消除消除a的影响测的影响测b续前Ø消去消去b的影响测的影响测a ü注：须满足两个基本条件注：须满足两个基本条件•选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点•选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大3．系数倍率法．系数倍率法ü前提：干扰组分前提：干扰组分b不成峰形不成峰形 无等吸收点无等吸收点练习解：例例8 8．取咖啡酸，在．取咖啡酸，在165℃165℃干燥至恒重，精密称取干燥至恒重，精密称取10.00mg10.00mg，加少量，加少量 乙醇溶解，转移至乙醇溶解，转移至200mL200mL容量瓶中，加水至刻度线，取此溶容量瓶中，加水至刻度线，取此溶 液液5.00mL5.00mL，置于，置于50mL50mL容量瓶中，加容量瓶中，加6mol/L6mol/L的的HCL 4mLHCL 4mL，加，加 水至刻度线。

取此溶液于水至刻度线取此溶液于1cm1cm比色池中，在比色池中，在323nm323nm处测定吸处测定吸 光度为光度为0.4630.463，已知该波长处的，已知该波长处的 ，求咖啡酸百分，求咖啡酸百分 含量含量练习解：例例例例9 9．精密称取．精密称取0.0500g0.0500g样品，置于样品，置于250mL250mL容量瓶中，加入容量瓶中，加入 0.02mol/L HCL0.02mol/L HCL溶解，稀释至刻度准确吸取溶解，稀释至刻度准确吸取2mL2mL，稀释至，稀释至 100mL100mL以0.02mol/L HCL0.02mol/L HCL为空白为空白, ,在在263nm263nm处用处用1cm1cm吸收池吸收池 测定透光率为测定透光率为41.7%41.7%，其摩尔吸光系数为，其摩尔吸光系数为1200012000，被测物分，被测物分 子 量 为子 量 为100.0100.0， 试 计 算， 试 计 算263nm263nm处处 和样品的百分含量。

和样品的百分含量一、一、显色反应的选择显色反应的选择二、显色反应的要求二、显色反应的要求三、显色反应条件的选择三、显色反应条件的选择四、共存离子干扰的消除四、共存离子干扰的消除五、测定条件的选择五、测定条件的选择六、提高光度测定灵敏度和选择性的途径六、提高光度测定灵敏度和选择性的途径第五节第五节 光电比色法光电比色法一、一、显色反应的选择显色反应的选择1.1.选择显色反应时，应考虑的因素选择显色反应时，应考虑的因素 灵敏度高、选择性高、生成物稳定、灵敏度高、选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波显色剂在测定波长处无明显吸收长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之差：，两种有色物最大吸收波长之差：“对比度对比度”，要求，要求△△  > 60nm2.2.配位显色反应配位显色反应         当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强的紫外电荷转移跃迁，产生很强的紫外—可见吸收光谱可见吸收光谱3.3.氧化还原显色反应氧化还原显色反应 某些元素的氧化态，如某些元素的氧化态，如Mn（（Ⅶ）、）、Cr（（Ⅵ）在紫外或）在紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。

显色后测定         例例10：钢中微量锰的测定，：钢中微量锰的测定，Mn2＋＋不能直接进行光度测不能直接进行光度测定定     2 Mn2＋＋ ＋＋5 S2O82-＋＋8 H2O =2 MnO4＋＋ + 10 SO42-＋＋ 16H+       将将Mn2＋＋ 氧化成紫红色的氧化成紫红色的MnO4＋＋后后，，在在525 nm处进行测处进行测定4.4.显色剂显色剂 无机显色剂：无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种 有机显色剂：有机显色剂：种类繁多种类繁多 偶氮类显色剂偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜本身是有色物质，生成配合物后，颜色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛偶氮胂择性好、对比度大等优点，应用最广泛偶氮胂ⅢⅢ、、PARPAR等等 三苯甲烷类三苯甲烷类：铬天青铬天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等1.被测物质与所生成的有色物质之间，必须有确定的定量关系，2.反应物必须有足够的稳定性，3.有色生成物与有色试剂之间必须有明显的颜色差异，4.反应物要有足够的摩尔吸收系数，5.显色反应必须有较好的选择性。

二、显色反应的要求二、显色反应的要求三、显色反应条件的选择三、显色反应条件的选择1.1.显色剂用量显色剂用量 吸光度吸光度A A与显色剂用量与显色剂用量C CR R的关系会出现如图所示的几种的关系会出现如图所示的几种情况选择曲线变化平坦处选择曲线变化平坦处2.2.反应体系的酸度反应体系的酸度 在相同实验条件下，分别测定不同在相同实验条件下，分别测定不同pHpH值条件值条件下显色溶液的吸光度选择曲线中吸光度较大且下显色溶液的吸光度选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的恒定的平坦区所对应的pHpH范围3.3.显色时间与温度显色时间与温度 实验确定实验确定 4.4.溶剂溶剂5.5.酸碱度酸碱度四、共存离子干扰的消除四、共存离子干扰的消除1.1.加入掩蔽剂加入掩蔽剂 选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定 例：测定例：测定TiTi4 4＋＋，可加入，可加入H H3 3POPO4 4掩蔽剂使掩蔽剂使FeFe3+3+( (黄色黄色) )成为成为Fe(POFe(PO４４) )2 23-3-( (无色无色) )，消除，消除FeFe3+3+的干扰；又如用铬天菁的干扰；又如用铬天菁S S光光度法测定度法测定AlAl3+3+时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将FeFe3+3+还原为还原为FeFe2+2+，消除，消除FeFe3+3+的干扰。

的干扰2.2.选择适当的显色反应条件选择适当的显色反应条件3.3.分离干扰离子分离干扰离子五、测定条件的选择五、测定条件的选择1.1.选择适当的入射波长选择适当的入射波长 一般应该选择一般应该选择λλmaxmax为入射光波长为入射光波长 如果如果λλmaxmax处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长稍低但能避免干扰的入射光波长 2.2.选择合适的参比溶液选择合适的参比溶液• 为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？ 测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度• 参比溶液的选择一般遵循以下原则：参比溶液的选择一般遵循以下原则： ⑴ ⑴ 若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水) )作参比溶液；作参比溶液； ⑵ ⑵ 若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本身无吸收，用液本身无吸收，用““试剂空白试剂空白””( (不加试样溶液不加试样溶液) )作参比溶液；作参比溶液；参比溶液的选择一般遵循以下原则：参比溶液的选择一般遵循以下原则：• ⑶ ⑶ 若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用则可用““试样空白试样空白””( (不加显色剂不加显色剂) )作参比溶液；作参比溶液； ⑷ ⑷ 若若显显色色剂剂、、试试液液中中其其它它组组分分在在测测量量波波长长处处有有吸吸收收，，则则可可在在试试液液中中加加入入适适当当掩掩蔽蔽剂剂将将待待测测组组分分掩掩蔽蔽后后再再加加显显色色剂剂，，作为参比溶液。

作为参比溶液3.3.控制适宜的吸光度（读数范围）控制适宜的吸光度（读数范围） 不同的透光度读数，产生的误差大小不同：不同的透光度读数，产生的误差大小不同：             －－lgT=εbc微分：－微分：－dlgT＝－＝－0.434dlnT = - 0.434T -1 dT =εb dc两式相除得：两式相除得：            dc/c = （（ 0.434 / TlgT ））dT      以有限值表示可得：以有限值表示可得：            Δc/c =（（0.434/TlgT））ΔT   浓度测量值的相对误差（浓度测量值的相对误差（Δc/c）不仅与仪器的透光度误）不仅与仪器的透光度误差差ΔT 有关，而且与其透光度读数有关，而且与其透光度读数T 的值也有关的值也有关    是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？ 最佳读数范围与最佳值最佳读数范围与最佳值 设：设：ΔT =1%，则可绘出溶液浓度，则可绘出溶液浓度相对误差相对误差Δc/c与其透光度与其透光度T 的关系曲线的关系曲线如图所示：如图所示：        当：当：ΔT =1%，，T 在在20%～～65%之之间时，浓度相对误差较小，间时，浓度相对误差较小，最佳读数最佳读数范围。

范围       可求出浓度相对误差最小时的透光度可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为：为： Tmin＝＝36.8%,     Amin＝＝0.434 用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在T %=20～～65%   (吸光度吸光度 A =0.70～～0.20)六、提高光度测定灵敏度和选择性的途径六、提高光度测定灵敏度和选择性的途径1.1.合成新的高灵敏度有机显色剂合成新的高灵敏度有机显色剂2.2.采用分离富集和测定相结合采用分离富集和测定相结合3.采用三元采用三元( (多元多元) )配合物显色体系配合物显色体系 由一个中心金属离子与两种由一个中心金属离子与两种( (或两种以上或两种以上) )不同配位体形成的配合不同配位体形成的配合物，称为三元物，称为三元( (多元多元) )配合物 多元配合物显色反应具有很高的灵敏度，一方面是因为多元配合物多元配合物显色反应具有很高的灵敏度，一方面是因为多元配合物比其相应的二元配合物分子截面积更大；另一方面是因为第二或第三配比其相应的二元配合物分子截面积更大；另一方面是因为第二或第三配位体的引入，可能产生配位体之间、配位体与中心金属离子间的协同作位体的引入，可能产生配位体之间、配位体与中心金属离子间的协同作用，使共轭用，使共轭ππ电子的流动性和电子跃迁几率增大。

电子的流动性和电子跃迁几率增大 三元配合物主要类型有：三元离子缔合物、三元混配配合物、三三元配合物主要类型有：三元离子缔合物、三元混配配合物、三元胶束元胶束( (增溶增溶) )配合物紫外吸收光谱在分子结构测定中的应用紫外吸收光谱在分子结构测定中的应用•官能团及大致结构的探求官能团及大致结构的探求•结构式的确定结构式的确定•构型和构象的测定构型和构象的测定•有机药物的鉴定有机药物的鉴定官能团及大致结构的探求（一）官能团及大致结构的探求（一）•一个化合物如果在215~800nm波长区没有吸收带，它就不可能含共轭链烯、α、β-不饱和羰基、苯环等发色基团，很可能是脂肪族或环状烃、胺类、醇类等化合物•在210~250nm波长区有强吸收，则很可能有两个双键的共轭体系，如共轭二烯类和α、β-不饱和羰基化合物共轭二烯的K带几乎不受溶剂效应的影响 α、β-不饱和羰基化合物的K带随溶剂极性的增加而红移官能团及大致结构的探求（二）官能团及大致结构的探求（二）•3、如果在260nm,300nm或330nm附近有强吸收带，则相对于化合物有三个、四个、五个共轭双键一般有色化合物共轭双键应在五个以上。

•4、如果在230~270nm波长区有中等强度吸收带，则很可能有苯环苯环若被取代，当取代基与苯环形成共轭体系时吸收峰红移，吸收强度可显著增加官能团及大致结构的探求（三）官能团及大致结构的探求（三）•5、200~250nm 波长区无主要吸收，但在275~340nm波长范围内有低强度的吸收带，通常表明是n→π＊跃迁，可能的基团是未共轭的不饱和杂原子 典型例题典型例题1•丙酮在乙烷中的近紫外吸收在279nm有吸收峰, 其ε为14.8, 此吸收峰是由( A )能级跃迁产生的•A． n*•B. n* •C. *•D. *说明：掌握说明：掌握4 4种主要跃迁的特点种主要跃迁的特点典型例题典型例题2•某化合物在正己烷中测吸收波长λmax为305，在乙醇中λmax为307，则该吸收的跃迁类型为（ A ）•A、n* •B、n* •C、* •D、*说明：掌握溶剂对吸收带的影响说明：掌握溶剂对吸收带的影响典型例题典型例题3•应用紫外光谱法进行定量分析时，在测量范围内与待测组分比百分吸收系数无关的因素是 （ B ）。

•A、波长 •B、浓度 •C、入射光纯度 •D、组分结构和性质说明：掌握影响吸收系数的因素说明：掌握影响吸收系数的因素典型例题典型例题4•下面几个化合物中π→π*跃迁所需能量最大者是（ A ）•A. 1,4-戊二烯 •B. 1,3-丁二烯•C. 1,3-环已二烯 •D. 2,3-二甲基-1,3-丁二烯说明：导致说明：导致π→π*π→π*红移的因素是共轭红移的因素是共轭典型例题典型例题5•苯甲醛的近紫外光谱中有（ D ）吸收带•A. K•B. R •C. B•D. A+B+C 典型例题典型例题6•双光束可见紫外分光光度计可减少误差，主要是（ B ）•A 减少比色皿间误差 •B. 减少光源误差•C. 减少光电管间的误差 •D. 减少狭缝误差说明：了解紫外分光光度计的特点说明：了解紫外分光光度计的特点典型例题典型例题7•下列化合物中，在紫外光区有两个吸收带的是（ D ）•A. 乙烯 •B. 1，4－戊二烯 •C. 1,3丁二烯 •D. 丙烯醛典型例题典型例题8•下列化合物中，（下列化合物中，（ B ）的最大吸收波长）的最大吸收波长最长。

最长•A．． •B. •C．． •D. 典型例题典型例题9•取咖啡酸，在165℃干燥至恒重，精密称取10.00 mg，加少量醇溶解，转移至200mL容量瓶中，加水至刻度线，取此溶液5.00mL，置于50mL容量瓶中，加6mol/L的HCL 4mL，加水至刻度线取此溶液于1 cm比色池中，在323nm处测定吸光度为0.463，已知该波长处的 ，求咖啡酸百分含量典型例题典型例题10解：典型例题典型例题11•精密称取0.0500g某药品，置250ml容量瓶中，加入0.02mol/LHCl溶解，稀释至刻度准确吸取2ml，稀释至100ml以0.02mol/LHCl为空白，在263nm处用1cm吸收池测得透光率为41.7%，其ε为12000，被测物质的摩尔质量为100.0试计算263nm处的百分吸收系数和样品的百分含量 典型例题典型例题12•在一定波长下，某溶液用1 cm 的吸收池测定其透光率T，若改用2 cm的吸收池测定时，其透光率为（ D）•A、2T•B、T×lg2•C 、•D、T2典型例题典型例题13•有一符合Lambert-Beer定律的溶液，吸收池厚度不变，当浓度为C时，透光率为T，当溶液为C/2时，则透光率为（ C））•A、•B、T/2•C 、•D、T2典型例题典型例题14浓度为5.00×10-4mol/L的某酸HA溶液，于440nm，1cm比色皿中测量得到的吸收度数据pH=1时为0.401，pH=13时为0.067。

问当pH=7时该溶液的吸收度是多少？该酸HA的解离常数为5.00×10-7典型例题典型例题15含有含有Fe3+的某药物溶解后，加入显色剂的某药物溶解后，加入显色剂KSCN生成红色络生成红色络合物，用合物，用1.00cm吸收池在吸收池在420 cm波长处测定，已知该化波长处测定，已知该化合物在上述条件下合物在上述条件下εε=1.80=1.80×104，如该药物含铁量约为，如该药物含铁量约为0.5%，现欲配制，现欲配制50ml试液，测定时再稀释试液，测定时再稀释10倍，为使测倍，为使测定结果相对误差最小，应称量药物多少克？定结果相对误差最小，应称量药物多少克？典型例题典型例题16•请说明等吸收双波长法中测定波长和参比波长如何选择？•说明紫外可见分光光度计、荧光分光光度计、红外分光光度计的异同•紫外吸收光谱中主要的跃迁类型有哪几种？各有什么特点？典型例题典型例题17某有色溶液以试剂空白作为参比，用某有色溶液以试剂空白作为参比，用1 cm吸收池于最大波吸收池于最大波长处测得长处测得A=1.120，已知有色溶液的，已知有色溶液的ε=2.50×104为使测量为使测量误差最小，则误差最小，则参比溶液参比溶液的浓度为多少？的浓度为多少？本章小结本章小结1.掌握有机化合物的四种主要跃迁方式及能量大小顺序： n→π→π＊ < < π→π＊ < < n n→→σσ＊ < < σσ→→σσ＊ 2.掌握四个吸收带的特征：R带、K带、B带和E1、E2带；熟悉影响吸收带的主要因素。

3.掌握Lamber-Beer定律的表达式及其影响因素，掌握吸收系数的物理意义及计算要点4.掌握紫外-可见分光光度计的组成部件5.掌握单组分定量分析方法；熟悉定性鉴别方法，纯度检查方法；了解多组分定量分析方法6.了解光电比色法的要求与显色条件公式小结公式小结作业作业•P80 思考题1-10•P80 习题1、2、3、5、6•完成习题册相关内容。