仪器分析紫外课件

4.2 4.2 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理 光的波长(cm)、频率(Hz)，它们与光速c的关系是：cEhhc 在真空介质中，光速为2.99791010cm/s。单个光子的能量E与上述三要素的关系是：E光子的能量，J；h普朗克常数（6.6251034Js）能复合成白光的两种颜色的光叫互能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。物质所显示的补色光。物质所显示的颜色是吸颜色是吸收光的互补色。收光的互补色。01lntIk bI02lgtIk bI上式称为朗伯定律。如用A=lg(I0/It)或lg(1/T),则021lglgtIAk bITA称为吸光度。通常称比耳定律。04lgtIAk cI01lglgtIAkcbIT即通常所称的Ac11111222221 21212121 2121212AAAccAAAccA 原理双光束光度计动画示意 单波长单光束分光光度计有国产751型、XG-125型、英国SP500型和伯克曼DU-8型等。单波长双光束分光光度计有国产710型、730型、740型、日立UV-340型等就属于这种类型。双波长分光光度计的优点：是可以在有背景干忧或共存组分吸收干忧的情况下对某组分进行定量测定。国产WFZ800-5型、岛津UV-260型、UV-265型等。分子和原子一样，也有它的特征分子能分子和原子一样，也有它的特征分子能级级。分子内部的运动可分为价电子运动，分子。分子内部的运动可分为价电子运动，分子内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心的转动。因此分子具有电子能级、振动能级和的转动。因此分子具有电子能级、振动能级和转动能级。转动能级。分子的能量分子的能量 E 等于下列三项之和：等于下列三项之和：E=Ee+Ev+Er 分子从外界吸收能量后，就能引起分子分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁，即从基态能级跃迁到激发态能级。能级的跃迁，即从基态能级跃迁到激发态能级。分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能吸收等于两个能级之差的能量：吸收等于两个能级之差的能量：E=EE=E2 2-E-E1 1=h=h=hc/=hc/电子能级转动能级振动能级 有机化合物的紫外有机化合物的紫外可见吸收光可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果（三种）（三种）电子、电子、电子、电子、n电子。电子。外层电子吸收紫外或可见辐射后，外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态就从基态向激发态(反键轨道反键轨道)跃迁。主跃迁。主要有四种跃迁所需能量要有四种跃迁所需能量大小顺序为大小顺序为n n A.A.*跃迁主要发生在真空紫外跃迁主要发生在真空紫外区。区。B.B.*跃迁吸收的波长较长，孤跃迁吸收的波长较长，孤立的跃迁一般在立的跃迁一般在200nm200nm左右左右 C.nC.n*跃迁一般在近紫外区（跃迁一般在近紫外区（200 200 400 nm400 nm），吸光强度较小。），吸光强度较小。D.nD.n*跃迁吸收波长仍然在（跃迁吸收波长仍然在（150 150 250nm250nm）范围，因此在紫外区不易）范围，因此在紫外区不易观察到这类跃迁。观察到这类跃迁。生色团溶剂/nmmax跃迁类型烯正庚烷17713000*炔正庚烷17810000*羧基乙醇20441n*酰胺基水21460n*羰基正己烷1861000n*，n*偶氮基乙醇339，665150000n*，硝基异辛酯28022n*亚硝基乙醚300，665100n*硝酸酯二氧杂环己烷27012n*2.2.不饱和烃及共轭烯烃不饱和烃及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除含有键外，还含有键，它们可以产生*和*两种跃迁。*跃迁的能量小于*跃迁。例如，在乙烯分子中，*跃迁最大吸收波长为180nm 在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，*跃迁的吸收带 将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。在共轭体系中，*跃迁产生的吸收带又称为K带。3.羰基化合物羰基化合物 羰基化合物含有C=O基团。C=O基团主要可产生*、n*、n*三个吸收带，n*吸收带又称R带，落于近紫外或紫外光区。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮这类物质与羧酸及羧酸的衍生物在结构上的差异，因此它们n*吸收带的光区稍有不同。羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n*吸收带，但是，羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如-OH、-Cl、-OR等，由于这些助色团上的n电子与羰基双键的电子产生n共轭，导致*轨道的能级有所提高，但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级，因此实现n*跃迁所需的能量变大，使n*吸收带蓝移至210nm左右。4.苯及其衍生物苯及其衍生物 苯有三个吸收带，它们都是由*跃迁引起的。E1带出现在180nm（max=60，000）；E2带出现在204nm（max=8，000）；B带出现在255nm（max=200）。在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的B谱带有许多的精细结构，这是由于振动跃迁在基态电子上的跃迁上的叠加而引起的。在极性溶剂中，这些精细结构消失。当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都会发生显著的变化，其中影响较大的是E2带和B谱带。稠环芳烃，如奈、蒽、芘等，均显示苯的三个吸收带，但是与苯本身相比较，这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目的增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。当芳环上的-CH基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相应的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与奈相似。此外，由于引入含有n电子的N原子的，这类杂环化合物还可能产生n*吸收带。C HC H3C HCH3COC H3