基于物質吸收紫外或可見光引起分子中價電子躍遷、產生分子吸收光譜與物質組分之間的關系建立起來的分析方法，稱為紫外可見分光光度法。1.復習光學分析基本概述2.熟悉物質對光的選擇性吸收3.掌握紫外-可見一可見分光光法特點4.掌握光的吸收定律5.掌握分光光度計的構造及原理6.熟悉顯色反應及顯色條件的選擇7.掌握紫外-可見分光光度法的測定原理8.熟悉測定方法及應用

本章要點2023/4/8現在是1頁\一共有61頁\編輯于星期四第一節概述基于物質光學性質(電磁輻射或物質與輻射作用)而建立起來的分析方法稱之。吸收光譜分析、發射光譜分析光學分析法：在光(或能量)作用下，通過測定物質產生(發射、吸收或散射)光的波長和強度來進行定性、定量分析的方法。內部能級變化.光譜分析法或光譜法非光譜分析法改變電磁波的傳播方向、速度等物理性質進行分析的方法。內部能級不變化,僅電磁輻射性質改變

分子光譜分析、原子光譜分析按作用物分:按能級躍遷方向：按波長不同分：紅外、可見光、紫外光譜法等2023/4/8現在是2頁\一共有61頁\編輯于星期四一、基本概念（一）電磁輻射和電磁波譜1．電磁輻射（電磁波，光是其中一種）：以巨大速度通過空間、不需要任何物質作為傳播媒介的一種粒子流（能量）。2．電磁輻射的性質：具有波、粒二向性波動性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射現象。微粒性：光的吸收、放射、光電效應等現象。光子能量:E∝1/λ，λ↓E↑σ是波數，C=2.9979×108m/s2023/4/8現在是3頁\一共有61頁\編輯于星期四紫外--可見光在電磁波譜中的位置電磁輻射本質是一樣的，區別在于頻率不一樣。

按波長不同排列起來就形成電磁波譜。表13-1

高能輻射區γ射線能量最高，來源于核能級躍遷

χ射線來自內層電子能級的躍遷光學光譜區紫外光來自原子和分子外層電子能級的躍遷可見光紅外光來自分子振動和轉動能級的躍遷波譜區微波來自分子轉動能級及電子自旋能級躍遷無線電波來自原子核自旋能級的躍遷(10-3~10nm)(10nm~10μm)(0.1cm~1000m)電磁波譜：γ射線→X射線→紫外光→可見光→紅外光→微波→無線電波10-20.1nm10nm102nm103nm0.1cm100cm1cm103m|||||||波長

短長2023/4/8現在是4頁\一共有61頁\編輯于星期四（二）原子光譜與分子光譜1、原子光譜：氣態原子或離子外層電子在不同能級間躍遷而產生的光譜。包括：原子吸收、原子放射、原子熒光光譜等。原子吸收輻射能條件：原子光譜為一條條彼此分立的線狀光譜。2、分子光譜：在輻射能作用下，分子內能級間的躍起遷產生的光譜。包括：分子吸收、分子熒光光譜等。分子光譜產生的機制與原子光譜相同，但復雜得多，包括：電子運動、原子間振動、分子轉動三種不同運動。2023/4/8現在是5頁\一共有61頁\編輯于星期四分子吸收外來輻射能后，其能量改變（ΔE）為：ΔE=ΔEe+ΔEv+ΔEr對多數分子而言，ΔEe（電子）約為1-20ev，紫外可見ΔEv（振動）約為0.05-1ev，近紅外、中紅外區ΔEr（轉動）小于0.05ev，遠紅外、微波區ΔEe>ΔEv>ΔEr因無法獲得純粹的振動光譜和電子光譜，故分子光譜為帶狀光譜。分子光譜2023/4/8現在是6頁\一共有61頁\編輯于星期四（三）吸收光譜與發射光譜1、吸收光譜：物質由基態躍遷至激發態時，對輻射能選擇性吸收而得到的原子或分子光譜。(1)紫外分光光度法(UV):λ∈(200~400nm),用于有機物定性、定量、

結構分析。(2)可見分光光度法(Vis):λ∈(400~760nm),用于有色物質定量分析。(3)紅外分光光度法(IR):λ∈(2.5~50μm),用于有機物結構分析。(4)核磁共振譜(NMR)：原子核吸收無線電波，發生核自旋級躍

遷，產生光譜。用于分子結構分析。2023/4/8現在是7頁\一共有61頁\編輯于星期四原子吸收/發射光譜法：原子外層電子能級躍遷分子吸收/發射光譜法：分子外層電子能級躍遷物質由激發態躍遷至基態而產生的原子或分子光譜。包括：原子發射光譜、原子或分子熒光光譜、分子磷光光譜等。2、發射光譜：2023/4/8現在是8頁\一共有61頁\編輯于星期四二、物質對光的選擇性吸收●物質的顏色由物質與光的相互作用方式決定。●人眼能感覺到的光稱可見光，波長范圍是：400~760nm。表13-2●讓白光通過棱鏡，能色散出紅、橙、黃、綠、藍、紫等各色光。●單色光：單一波長的光●復合光：由不同波長的光組合而成的光，如白光。●光的互補：若兩種不同顏色的單色光按一定比例混合得到白光，

稱這兩種單色光為互補色光，這種現象稱為光的互補。2023/4/8現在是9頁\一共有61頁\編輯于星期四物質的顏色：是由于物質對不同波長的光具有選擇性吸收而產生。

即物質的顏色是它所吸收光的互補色。無色溶液：透過所有顏色的光有色溶液：透過光的顏色黑色：吸收所有顏色的光白色：反射所有顏色的光物質的本色2023/4/8現在是10頁\一共有61頁\編輯于星期四完全吸收完全透過吸收黃光光譜示意表觀現象示意復合光藍光無色黑色物質的顏色與光的關系2023/4/8現在是11頁\一共有61頁\編輯于星期四基于物質吸收紫外或可見光引起分子中價電子躍遷、產生分子吸收光譜與物質組分之間的關系建立起來的分析方法，稱為紫外可見分光光度法（UV-vis）。三、紫外-可見分光光度法特點（1）靈敏度高，可測到10-7g/ml。（2）準確度好，相對誤差為1%-5%，滿足微量組分測定要求。（3）選擇性好，多種組分共存，無需分離直接測定某物質。（4）操作簡便、快速、選擇性好、儀器設備簡單、便宜。（5）應用廣泛，無機、有機物均可測定。2023/4/8現在是12頁\一共有61頁\編輯于星期四物質對不同波長的光具有選擇性吸收而產生。即物質的顏色是它所吸收光的互補色。為什么溶液呈黑色或白色呢?物質的顏色光的互補規律2023/4/8現在是13頁\一共有61頁\編輯于星期四第二節紫外-可見分光光度法的基本原理一、透光率（透光度）和吸收度①透光率T定義：T取值為0.0%~100.0%T=0.0%：光全吸收T=100.0%：光全透過②吸光度（吸收度）AT=ItI0×100%顯然，T↑，溶液吸收度↓；T↓，溶液吸收度↑。即透光率T反映溶液對光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。定義：A=lg1T=-lgT=lgI0ItA=-lgT,T=10-AtI0=It+Ia+Ir吸收光反射光透過光Ia③T與A關系：IrA∝1/T，T=0，A=∞，T=100%，A=02023/4/8現在是14頁\一共有61頁\編輯于星期四二、光的吸收定律朗伯(Lambert)和比爾(Beer)分別于1760年和1852年研究吸光度Ａ與溶液厚度Ｌ和其濃度Ｃ的定量關系：朗伯定律：A=k1×L比爾定律：A=k1×CA=kCL一束平行單色光通過一均勻、非散射的吸光物質溶液時，在入射光的波長、強度以及溶液溫度等保持不變時，該溶液的吸光度A與其濃度C及液層厚度L的乘積成正比。①入射光為單色光，適用于可見、紅外、紫外光。②均勻、無散射溶液、固體、氣體。③吸光度A具有加和性。Aa+b+c=Aa+Ab+Ac注意!適用范圍朗伯-比爾定律:A=-lgT,T=10-A=10-kcL吸光系數濃度液層厚度2023/4/8現在是15頁\一共有61頁\編輯于星期四三、吸光系數1、摩爾吸光系數或Em：

在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm時的吸光度。單位：L/(mol.cm)（1）一定條件下是一個特征常數。（2）在溫度和波長等條件一定時，ε僅與物質本身的性質有關，與待測物濃度c和液層厚度L無關；（3）定性和定量分析依據：同一物質在不同波長時ε值不同。不同物質在同一波長時ε值不同。εmax表明了該物質在最大吸收波長λmax處的最大吸光能力。

4、吸光系數的意義:2、百分吸光系數/比吸光系數：3、兩者關系:A=kcLk=A/cL

一定λ下,c=1%(W/V)，L=1cm時的吸光度。單位：100ml/g.cm1g/100ml2023/4/8現在是16頁\一共有61頁\編輯于星期四1．定義：以A為縱坐標，λ為橫坐標，繪制的λ~A曲線。四、吸收光譜（吸收曲線）2．吸收光譜術語：①吸收峰→λmax,②吸收谷→λmin③肩峰→λsh,④末端吸收⑤強帶：

max>104，弱帶：

max<103特征值2023/4/8現在是17頁\一共有61頁\編輯于星期四吸收光譜

特征值：

λmax

λmin

λsh

●同一物質的吸收光譜特征值相同,(每一波長處吸光系數相同)。同一物質相同濃度的吸收曲線重合。●同一物質不同濃度，其吸收曲線形狀相似,λmax相同。（定量）●不同物質相同濃度，其吸收曲線形狀,λmax不同。（定性）定性、定量分析：在吸收曲線λmax處測吸光度A。2023/4/8現在是18頁\一共有61頁\編輯于星期四吸收曲線的討論：（1）同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長λmax（2）不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似λmax不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。（動畫）（3）③吸收曲線可以提供物質的結構信息，并作為物質定性分析的依據之一。（4）不同濃度的同一種物質，在某一定波長下吸光度A有差異，在λmax處吸光度A的差異最大。此特性可作為物質定量分析的依據。（5）在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據。2023/4/8現在是19頁\一共有61頁\編輯于星期四五、偏離光的吸收定律原因朗伯-比爾定律：A=kCL依據Beer定律，A與C關系應為經過原點的直線（一）化學因素（二）光學因素

偏離Beer定律的主要因素表現為以下兩個方面：2023/4/8現在是20頁\一共有61頁\編輯于星期四該定律適用于稀溶液，溶質的離解、締合、互變異構及化學變化也會引起偏離。尤其濃度過高(>0.01mol/L)會使C與A關系偏離定律：①粒子相互作用加強，吸光能力改變。②溶液對光的折射率顯著改變。（二）光學因素1．非單色光的影響：入射光為單色光是應用該定律的重要前提：2．雜散光的影響：儀器本身缺陷；光學元件污染造成。3．反射和散色光的影響：散射和反射使T↓，A↑，吸收光譜變形。

通常可用空白對比校正消除。4．非平行光的影響：使光程↑，A↑，吸收光譜變形。（一）化學因素朗—比耳定律假定所有的吸光質點之間不發生相互作用；2023/4/8現在是21頁\一共有61頁\編輯于星期四0.575第三節紫外-可見分光光度計依據朗伯-比爾定律，測定待測液吸光度A的儀器。（選擇不同波長單色光λ、濃度）光源單色器吸收池檢測器信號處理及顯示分光光度計外觀分光光度原理圖:2023/4/8現在是22頁\一共有61頁\編輯于星期四一、主要部件1.光源：2.單色器：包括狹縫、準直鏡、色散元件鎢燈或鹵鎢燈氫燈或氘燈—可見光源350~1000nm—紫外光源200~360nm色散元件棱鏡光柵對不同波長的光折射率不同衍射和干涉,不同波長的投射方向不同玻璃棱鏡:適用于可見區石英棱鏡:適用于紫外區高度拋光的玻璃上刻有等寬、等距平行條痕狹縫：進出光狹縫。準直鏡：復合光→平行光→色散后→聚集狹縫最佳寬度:減小狹縫寬度而溶液吸光度不變。3.吸收池：比色皿、比色杯，裝樣品溶液。有玻璃、石英杯兩種4.檢測器：光→電，光電池(硒,硅)，光電管(紅,紫)，光電倍增管。5.信號處理顯示器：放大較弱的電信號，并在檢流計上顯示出來。2023/4/8現在是23頁\一共有61頁\編輯于星期四二、光學性能1.波長范圍：2.波長準確度：一般誤差為±0.5nm—可見光400~1000nm—紫外-可見光190~360nm3.波長重現性：波長準確度的1/2左右。4.狹縫和譜帶寬：單色光純度指標。最小譜帶寬度可達0.1~0.5nm5.分辨率：數值越小越好。中等儀器≤0.5nm,高級儀器≤0.1nm6.雜散光：所含雜散光強度百分比作指標。中等儀器≤0.5%,

高級儀器≤0.001%7.透光率測量范圍：中檔儀器為0%~150%8.吸光度測量范圍：中檔儀器為-0.1730~+2.009.測光準確度：中檔儀器誤差為±0.5%10.測光重現性：測光準確度誤差范圍的1/2左右。2023/4/8現在是24頁\一共有61頁\編輯于星期四三、分光光度計類型

單波長

分光光度計雙波長

分光光度計單光束

分光光度計雙光束

分光光度計可見光區:可紫外-見光區:721型751，754型760型儀器簡單，單色光誤差大儀器簡單，要求光強度穩定高普遍采用的光路wfz800-S,日本島津UV-300型特定情況（背景、共存組分干擾）下使用各種分光光度計使用《化學教學網》視頻操作2023/4/8現在是25頁\一共有61頁\編輯于星期四第四節分析條件的選擇一、測量條件的選擇1.吸光度的范圍：T∈20%~65%，A∈0.2～0.7之間吸收最大的波長為入射光，干擾最小三、顯色反應條件的選擇

顯色反應：將試樣組分轉變成有較強吸收的有色化合物的反應。顯色劑：與被測組分化合生成有色物質的試劑。1.顯色反應的條件：(1)定量反應、選擇性要好；干擾少。(2)靈敏度要高，摩爾吸光系數ε大。

(3)有色化合物的組成要恒定，化學性質要穩定。(4)有色化合物與顯色劑的最大吸收波長之差≥60nm。(5)顯色反應的條件要易于控制。2.測定波長的選擇：M十R＝MR

（被測物）（顯色劑）（有色配合物）2023/4/8現在是26頁\一共有61頁\編輯于星期四三、參比溶液（空白溶液）的選擇用于調節100%T，若選擇不適當，對測量讀數的影響較大。主要是消除溶液中其他組分對光的吸收等帶來的影響。1.溶劑參比液當試液、試劑、顯色劑均無色時，用溶劑(通常是蒸餾水)作參比液；3.試劑參比液如果顯色劑或其他試劑略有吸收，可用不含待測組分的試劑溶液作參比溶液。2.試樣參比液如果試樣中的其他組分也有吸收，但不與顯色劑反應，則當顯色劑無吸收時，可用試樣溶液作參比溶液。4.平等操作參比液用不含待測組分的溶液，在相同條件下與待測試樣同時進行處理，此為平行操作參比溶液。2023/4/8現在是27頁\一共有61頁\編輯于星期四第五節定性與定量分析紫外-可見分光光度法主要用于有機物分析。定性分析：比較吸收光譜特征可以對純物質進行鑒定及雜質檢查；定量分析：利用光吸收定律進行分析（一）定性鑒別：一、定性分析對比法：比較樣品化合物的吸收光譜特征與標準化合物的吸收光譜特征；或與文獻所載的化合物的標準譜圖進行核對。同一物質有相同吸收光譜圖，反之不一定是同一物質。2023/4/8現在是28頁\一共有61頁\編輯于星期四2、對比吸光度（或吸光系數）相同條件下，同一物質吸光度比值是吸光系數的比值。（二）純度檢查1、雜質檢查：有雜質時，吸收光譜變形。2、雜質限量檢查：①以某一波長吸光度值表示；②以峰谷吸光度比值表示。3、對比吸收光譜的一致性將試樣與已知標準樣品用同一溶劑配制成相同濃度的溶液，在同一條件下分別掃描吸收光譜，核對其一致性。1、對比吸收光譜特征數據：λmax、λmin、λsh①不同基團化合物可能有相同的λmax值，但εmax有明顯差別；②有相同吸光基團同系物，其λmax、εmax值接近，但分子量不同，E1%1cm差別大。A1/A2=E1/E22023/4/8現在是29頁\一共有61頁\編輯于星期四二、定量分析分光光度法被廣泛的應用在各個領域，環境、醫藥、石油等測定無機、有機微量成份。由于操作簡單，儀器廉價，一般說是常用的首選方法。（一）單組分的定量分析1、標準曲線（工作曲線）法：配制一系列不同濃度的標準溶液，在同一條件下分別測定吸光度，然后以吸光度A為縱坐標，濃度C為橫坐標繪制A-C關系曲線。●符合朗-伯定律，則得到一條通過原點的直線。●根據測得樣品吸光度，從標準曲線中求得樣品溶液濃度，最后計算含量。原理:根據朗伯-比爾定律，選擇合適λ測A，求出濃度。2023/4/8現在是30頁\一共有61頁\編輯于星期四2、標準對照法以該物質吸收光譜圖中max為入射光，配制一個與被測溶液濃度相近的標準溶液cS，測其AS，再將樣品溶液推入光路，測其AX，則試樣溶液的濃度cX為：3、吸光系數法：根據朗-比定律，從已知的吸光系數K和液層厚度L，根據測得的吸光度值，求出溶液濃度和含量。此法適于非經常性的分析工作，準確度不如標準曲線法。2023/4/8現在是31頁\一共有61頁\編輯于星期四（二）多組分的定量分析法在含有多種組分的溶液中，如果要測定多個組分，可以根據情況的不同，采用不同的方法來進行測定。測量依據——吸光度的加和性：(1)(2)(3)2023/4/8現在是32頁\一共有61頁\編輯于星期四（三）示差分光光度法（示差法）普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當待測組分含量較高時，將產生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比溶液。設：待測溶液濃度為cx，標準溶液濃度為cs(cs<cx)。則：

Ax=E·L·cxAs=E·L·csΔＡ＝Ａx－Ａs=E·b(cx－cs）=E·L·Δc測得的吸光度相當于普通法中待測溶液與標準溶液吸光度差ΔＡ。示差法測得的吸光度與Δc呈直線關系。由標準曲線上查得相應的Δc值，則待測溶液濃度cx

：cx=cs+Δc2023/4/8現在是33頁\一共有61頁\編輯于星期四第六節、紫外吸收光譜在有機物結構分析中的應用(一)有機物的電子躍遷有機化合物的紫外—可見吸收光譜，是其分子中外層價電子躍遷的結果（三種）：σ電子、π電子、n電子(P 電子)。分子軌道理論：一個成鍵軌道必定有一個相應的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態，即成鍵軌道或非鍵軌道上。外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態向激發態(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷所需能量ΔΕ大小順序為：

n→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊

1．有機物紫外—可見吸收光譜2023/4/8現在是34頁\一共有61頁\編輯于星期四⑴σ→σ＊躍遷

所需能量最大，σ電子只有吸收遠紫外光的能量才能發生躍遷。飽和烷烴的分子吸收光譜出現在遠紫外區（吸收波長λ<200nm，只能被真空紫外分光光度計檢測到）。如甲烷的λ為125nm,乙烷λmax為135nm。⑵n→σ＊躍遷

所需能量較大。吸收波長為150～250nm，大部分在遠紫外區，近紫外區仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和烴衍生物(含N、O、S和鹵素等雜原子)均呈現n→σ*躍遷。如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n→σ*躍遷的λ分別為173nm、183nm和227nm。2023/4/8現在是35頁\一共有61頁\編輯于星期四⑶π→π＊躍遷

所需能量較小，吸收波長處于遠紫外區的近紫外端或近紫外區，摩爾吸光系數εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，屬于強吸收。不飽和烴、共軛烯烴和芳香烴類均可發生該類躍遷。如：乙烯π→π*躍遷的λ為162nm，εmax為:1×104L·mol-1·cm－1。⑷n→π＊躍遷

需能量最低，吸收波長λ>200nm。這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數一般為10～100L·mol-1·cm-1，吸收譜帶強度較弱。含有雜原子不飽和基團如=C=O、=C=S、-N=N-等，分子中孤對電子和π鍵同時存在時發生n→π＊

躍遷。丙酮n→π＊躍遷的λ為275nmεmax為22L·mol-1·cm-1（溶劑環己烷)。2023/4/8現在是36頁\一共有61頁\編輯于星期四生色團與助色團生色團：

最有用的紫外—可見光譜是由π→π＊和n→π＊躍遷產生的。這兩種躍遷均要求有機物分子中含有不飽和基團。這類含有π鍵的不飽和基團稱為生色團。簡單的生色團由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C≡N等。助色團：

有一些含有n電子的基團(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)，它們本身沒有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但當它們與生色團相連時，就會發生n—π共軛作用，增強生色團的生色能力(吸收波長向長波方向移動，且吸收強度增加)，這樣的基團稱為助色團。2023/4/8現在是37頁\一共有61頁\編輯于星期四紅移與藍移

有機化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變溶劑使最大吸收波長λmax和吸收強度發生變化:

λmax向長波方向移動稱為紅移，或長移。向短波方向移動稱為藍移(或紫移)或短移。吸收強度即摩爾吸光系數ε增大或減小的現象分別稱為增色效應或減色效應，如圖所示。強帶(strongband):max>104弱帶(weakband):max<1032023/4/8現在是38頁\一共有61頁\編輯于星期四(二)吸收帶1.R帶從德文Radikal(基團)得名為n→π*躍遷引起的吸收帶。如羰基－CO－,－NO2、－CHO等，其特點為吸收強度弱，ε＜100，吸收峰波長一般在270nm以上；2.K帶從德文Konjugation(共軛作用)得名為π→π*躍遷引起的，如共軛雙鍵。該吸收帶的特點為吸收峰很強，ε＞104，最大吸收峰位置一般在217～280nm。共軛雙鍵增加，λmax向長波方向移動，εmax也隨之增加；是指吸收峰在紫外-可見光譜中的波帶位置。2023/4/8現在是39頁\一共有61頁\編輯于星期四3.B帶從德文Benzenoid(苯的)得名為芳香化合物(包括雜環芳香化合物)的特征吸收帶。這是由于π→π*躍遷和苯環的振動重疊引起的。苯蒸氣在230～270nm處出現精細結構的吸收光譜，稱為笨的多重吸收帶或精細結構吸收帶。在極性溶劑中或苯環上有取代基時，復雜的B吸收帶簡化，精細結構消失，出現一寬峰，中心在256nm，ε＝220。是由苯環結構中三個乙烯的環狀共軛系統的躍遷所產生的。分為E1和E2吸收帶，其中E1在185nm附近，ε=47000，E2在204nm，ε=7900，均為強吸收。4.E帶

2023/