第三章

紫外可見(jiàn)分光光度法3.1概述

紫外可見(jiàn)分光光度法基本概念和原理一紫外分析和紫外光譜圖苯(254nm)甲苯(262nm)A

230250270苯和甲苯在環(huán)己烷中的紫外吸收光譜例：丙酮

max=279nm(

=15)

nm吸收曲線的討論：①吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱(chēng)為最大吸收波長(zhǎng)λmax，λmax處吸光度隨濃度變化明顯，測(cè)定最靈敏②不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax相同。不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。可作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)。討論：③不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度A有差異，可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。④吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。二譜圖的位移規(guī)律最大吸收波長(zhǎng)λmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化原因:⑴有機(jī)化合物引入取代基⑵改變?nèi)軇┘t移：λmax向長(zhǎng)波方向移動(dòng)藍(lán)移(或紫移)：λmax向短波方向移動(dòng)。增色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大現(xiàn)象1.紅移、藍(lán)移減色效應(yīng)：2.生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)：紫外—可見(jiàn)光譜由π→π＊和n→π＊躍遷產(chǎn)生，含不飽和基團(tuán)。含有π鍵的不飽和基團(tuán)稱(chēng)為生色團(tuán)。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(tuán)：含有n電子的基團(tuán)(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)，本身沒(méi)有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，與生色團(tuán)相連時(shí)，會(huì)發(fā)生n—π共軛，增強(qiáng)生色團(tuán)生色能力的基團(tuán)稱(chēng)為助色團(tuán)。(吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加)3.溶劑的影響1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮

2）非極性→

極性n

→

*躍遷：蘭移；；

→*躍遷：紅移；；1）極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失；3.2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)分光光度計(jì)的主要部件和工作原理：0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示儀器紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)基本組成

generalprocess光源單色器樣品室檢測(cè)器顯示裝置1）.光源可以發(fā)射連續(xù)光譜具有足夠的輻射強(qiáng)度較好的穩(wěn)定性較長(zhǎng)的使用壽命。紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185～400nm的連續(xù)光譜。可見(jiàn)光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在320～2500nm。鎢燈是6~12V的鎢絲燈泡，儀器裝有聚光透鏡使光線變成平行光，為保證光強(qiáng)度恒定不變，配有穩(wěn)壓電源。

2）.單色器

將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。①入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；②準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；③色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；④聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；⑤出射狹縫。3）.樣品室樣品室包括吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。石英池玻璃池4）.檢測(cè)器將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電管、光電倍增管。5）.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)

檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理吸收池，通常有0.5cm、1cm、2cm、3cm和5cm寬，可適用于不同濃度范圍的試樣測(cè)定。同一組吸收池的透光率相差應(yīng)小于0.5%。UV-3150紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)

752N紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV-vis光譜儀UVPC2401紫外分光光度計(jì)日本島津

技術(shù)指標(biāo)：1.測(cè)試波長(zhǎng)范圍：190-900nm2.掃描速度：900-160nm/min3.測(cè)量方式：雙光束方式4.測(cè)光范圍：吸光度-4-5ABS透射率5.測(cè)光準(zhǔn)確度：±0.002ABS(0-0.5ABS),±0.3%T(0-100%)6.光源：50W鎢燈，氘燈（自動(dòng)調(diào)整）7.分光器：?jiǎn)紊鞑煌镔|(zhì)吸收光譜的形狀以及

max不同——定性分析的基礎(chǔ)同一物質(zhì)，濃度不同時(shí)，吸收光譜的形狀和最大吸收波長(zhǎng)相同，Amax不同——定量分析的基礎(chǔ)3.3紫外光譜的應(yīng)用

一定性分析1.定性鑒別的依據(jù)定性鑒別的依據(jù)→吸收光譜的特征吸收光譜圖的形狀吸收峰的數(shù)目吸收峰的位置（波長(zhǎng)）吸收峰的強(qiáng)度相應(yīng)的吸光系數(shù)（1）max：化合物特性參數(shù)，可作為定性依據(jù)；有機(jī)化合物紫外吸收光譜：反映結(jié)構(gòu)中生色團(tuán)和助色團(tuán)的特性，不完全反映分子特性；

max，

max都相同，可能是一個(gè)化合物；

(2)計(jì)算吸收峰波長(zhǎng)，確定共軛體系等

(3)

標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)：46000種化合物紫外光譜的標(biāo)準(zhǔn)譜圖

?Thesadtlerstandardspectra,Ultraviolet?

2.定性分析具體操作利用紫外光譜法檢查化合物的純度

紫外光譜靈敏度很高，容易檢驗(yàn)出化合物中所含的微量雜質(zhì)。例如，檢查無(wú)醛乙醇中醛的限量，可在270~290nm范圍內(nèi)測(cè)其吸光度，如無(wú)醛存在，則沒(méi)有吸收。3.定性分析用于鑒別和鑒定山梨酸標(biāo)樣苯甲酸標(biāo)樣雪碧樣品二定量分析依據(jù)：朗伯-比耳定律吸光度：A=bc靈敏度高：測(cè)量誤差與吸光度讀數(shù)有關(guān)1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定含量2.吸光系數(shù)法測(cè)定含量

配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用選定的顯色劑進(jìn)行顯色，在一定波長(zhǎng)下分別測(cè)定它們的吸光度A。以A為縱坐標(biāo)，濃度c為橫坐標(biāo)，繪制A-c曲線，若符合朗伯—比爾定律，則得到一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后用完全相同的方法和步驟測(cè)定被測(cè)溶液的吸光度，便可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出對(duì)應(yīng)的被測(cè)溶液濃度或含量，這就是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。在儀器、方法和條件都固定的情況下，標(biāo)準(zhǔn)曲線可以多次使用，標(biāo)準(zhǔn)曲線法適用于大量的經(jīng)常性的工作。分光光度測(cè)定的方法標(biāo)準(zhǔn)曲線法BlankStandardSampleSample

蘆丁含量測(cè)定0.710mg/25mL標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法(直接比較法)

將試樣溶液和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液在相同條件進(jìn)行顯色、定容，測(cè)出吸光度，按下式計(jì)算被測(cè)溶液的濃度。k標(biāo)=k測(cè)

b標(biāo)=b測(cè)所以

要求A與c線性關(guān)系良好，被測(cè)樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度接近，以減少測(cè)定誤差。用一份標(biāo)準(zhǔn)溶液即可計(jì)算出被測(cè)溶液的含量或濃度，方便，操作簡(jiǎn)單。3.彼此不相互作用的多組分溶液。它們的吸光度具有加合性.即：A總=A1+A2+A3…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbcn三有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)輔助解析（1）200-400nm無(wú)吸收峰。飽和化合物，單烯。（2）

270-350nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮n→π*躍遷產(chǎn)生的R

帶。（3）

250-300nm有中等強(qiáng)度的吸收峰（ε=200-2000），芳環(huán)的特征吸收（具有精細(xì)解構(gòu)的B帶）。（4）

200-250nm有強(qiáng)吸收峰（ε

104），表明含有一個(gè)共軛體系帶。

1.直接獲得的結(jié)構(gòu)信息2.光譜解析注意事項(xiàng)(1)確認(rèn)

max，并算出ε，初步估計(jì)屬于何種吸收帶；(2)觀察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；(3)pH值的影響加NaOH紅移→酚類(lèi)化合物，烯醇。加HCl蘭移→苯胺類(lèi)化合物。3.分子不飽和度的計(jì)算不飽和度指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的“對(duì)”數(shù)。按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算：

=（2+2n4+n3–n1

）/2

n4，n3，n1

分別為分子中四價(jià)，三價(jià)，一價(jià)元素?cái)?shù)目(C，N，H)

。作用：由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性。例：C9H8O2

=（2+29

–8）/2=64.伍德沃德——菲西規(guī)則Woodward-Fieser規(guī)則是計(jì)算共軛二烯、多烯烴及共軛烯酮類(lèi)化合物的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。該規(guī)則主要以類(lèi)丁二烯結(jié)構(gòu)作為母體得到一個(gè)最大吸收的基數(shù)，然后對(duì)連接在母體上的不同取代基以及其他結(jié)構(gòu)因素加以修正，得到一個(gè)化合物的總值。伍德沃德—菲西規(guī)則

有一化合物C10H16由紅外光譜證明有雙鍵和異丙基存在，其紫外光譜

max=231nm（ε9000），此化合物加氫只能吸收2克分子H2，，確定其結(jié)構(gòu)。解：①計(jì)算不飽和度

=3；兩個(gè)雙鍵；共軛？②

max=231nm，

③可能的結(jié)構(gòu)④計(jì)算

max

max：232273268268

max=非稠環(huán)二烯+2×烷基取代+環(huán)外雙鍵=217+2×5+5=232（231）寫(xiě)出最大吸收波長(zhǎng)同環(huán)二烯基準(zhǔn)值253兩個(gè)共軛雙鍵：＋30×2環(huán)外雙鍵：＋5×3烷基即環(huán)的取代：＋5×5計(jì)算值：353實(shí)測(cè)值：355（1）217+4×5+5=242nm(242nm)(2)217+3×5+5=237nm(3)該例中選同環(huán)二烯作母體.

同環(huán)雙烯

253

一個(gè)延伸雙鍵30

三個(gè)取代烷基3×5

一個(gè)環(huán)外雙鍵5

一個(gè)酰氧基0

303nm(304)對(duì)λmax的計(jì)算，可以幫助確定未知物的結(jié)構(gòu)如脫水反應(yīng)可得產(chǎn)物

或

實(shí)測(cè)λmax=242nm，計(jì)算(I)λmax=217+5×3=232nm

(Ⅱ)λmax=217+5×4+5×l=242nm

因此，結(jié)構(gòu)(Ⅱ)是正確的實(shí)際應(yīng)用本章重要計(jì)算題舉例例1維生素B12

的水溶液在361nm處的百分吸光系數(shù)為207，用1cm比色池測(cè)得某維生素B12溶液的吸光度是0.414，求該溶液的濃度解：練習(xí)精密稱(chēng)取B12樣品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在