第七章第七章 紫外紫外-可见分光光度分析法可见分光光度分析法一、概述一、概述二、紫外可见吸收光二、紫外可见吸收光谱谱三、光的吸收定律三、光的吸收定律第一节第一节 基本原理基本原理根据物质与辐射能间的相互作用所建根据物质与辐射能间的相互作用所建立起来的定性、定量和结构分析方法，立起来的定性、定量和结构分析方法，均可称为均可称为光学分析法。光学分析法。一、概述根据物质与辐射能的作用性质，根据物质与辐射能的作用性质，可分为可分为: :光谱分析法光谱分析法 非光谱分析法。非光谱分析法。 光光谱谱分分析析法法是是指指在在光光（或或其其它它能能量量）的的作作用用下下，通通过过测测量量物物质质产产生生的的发发射射光光、吸吸收收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。 v吸收光谱分析吸收光谱分析v发射光谱分析发射光谱分析v分子光谱分析分子光谱分析v原子光谱分析原子光谱分析vX-射线光谱法射线光谱法v紫外光谱法紫外光谱法v红外光谱法红外光谱法光谱分析法可分为：光谱分析法可分为：非光谱分析法：非光谱分析法：v折射分析法v旋光分析法光谱分析应用（光谱分析应用（Application of spectroscopic analysis）v生物大分子作用机理的研究生物大分子作用机理的研究v合成化学的结构鉴定：紫外可见、红合成化学的结构鉴定：紫外可见、红外、拉曼等外、拉曼等v环境和大气研究环境和大气研究v食品、生物定量分析食品、生物定量分析常见的分子吸收光谱法常见的分子吸收光谱法 v紫外吸收光谱法紫外吸收光谱法v可见吸收光谱法可见吸收光谱法v红外吸收光谱法红外吸收光谱法 v波谱法波谱法 二、紫外可见吸收光谱二、紫外可见吸收光谱 1 1光的基本性质光的基本性质 光的波长越短（频率越高），其能量越大。光的波长越短（频率越高），其能量越大。 白光白光(太阳光太阳光)：由各种单色光组成的复合光：由各种单色光组成的复合光 单色光单色光：单波长的光：单波长的光(由具有相同能量的光子由具有相同能量的光子 组成组成) 可见光区可见光区：400-750 nm 紫外光区紫外光区：近紫外区：近紫外区200 - 400 nm 远紫外区远紫外区10 - 200 nm （真空紫外区）真空紫外区） 电磁波谱：把电磁辐射按照波长大小顺序排电磁波谱：把电磁辐射按照波长大小顺序排列起来，即电磁波谱。列起来，即电磁波谱。visible lightElectromagnetic spectrum3、常用术语、常用术语(1)、生色团、生色团 从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。但是，人们通常将能吸收紫外、可见光的原子团或结构系统定义为生色团。 下面为某些常见生色团的吸收光谱。（2）、助色团）、助色团 助色团是指带有非键电子对的基团，如-OH、 -OR、 -NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增加其吸光度。（3）、红移与蓝移（紫移）、红移与蓝移（紫移） 某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团（ -OH、 -OR、 -NH2、-SH 、-Cl、-Br、-SR、- NR2 ）之后，吸收峰的波长将向长波方向移动，这种效应称为红移效应。这种会使某化合物的最大吸收波长向长波方向移动的基团称为向红基团。 在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向短波方向移动，这种效应称为蓝移（紫移）效应。这些会使某化合物的最大吸收波长向短波方向移动的基团（如-CH2、-CH2CH3、-OCOCH3）称为向蓝（紫）基团。吸收曲线的讨论：吸收曲线吸收曲线：吸光度与波长的关系曲线。将不同波长的光透过有色溶液，测量其吸收的程度(吸光度A)，绘制成图。反映溶液对不同波长光的吸收能力反映溶液对不同波长光的吸收能力。同一物质的不同浓度的溶液吸收曲线不变。最大吸收波长最大吸收波长 max：吸收曲线的最高点，吸收最多的光的波长。在最大吸收波长下测定的灵敏度最高。 （1）同一种物质对不同波长光的吸光度不）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长最大吸收波长max （2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似形状相似max不变。而对于不同物质，它们的不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和吸收曲线形状和max则不同。则不同。 （3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。之一。 （4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在有差异，在max处吸光度处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。 （5）在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。光光学学分分析析法法光谱分析法光谱分析法非光谱分析法非光谱分析法吸收光谱法吸收光谱法发射光谱法发射光谱法原子吸收原子吸收分子吸收分子吸收原子发射原子发射分子发射分子发射折射分析法折射分析法旋光分析法旋光分析法x衍射分析法衍射分析法光散射分析法光散射分析法UVUVIRIRNMRNMR三、光的吸收定律三、光的吸收定律 1.1.朗伯朗伯比耳定律比耳定律 布格布格( (BouguerBouguer) )和朗伯和朗伯( (Lambert)Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A Ab b 18521852年比耳年比耳( (Beer)Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。浓度之间也具有类似的关系。A A c c 二者的结合称为朗伯二者的结合称为朗伯比耳定律，其数学表达式为：比耳定律，其数学表达式为： 朗伯比耳定律数学表达式 Alg（I0/It)= b c 式中式中A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；吸光度；描述溶液对光的吸收程度； 量纲为一；对量纲为一；对于混合物而言，总吸光度为各组分吸光度之和，即于混合物而言，总吸光度为各组分吸光度之和，即A具有具有加加和性和性。 b：液层厚度液层厚度(光程长度光程长度)，通常以，通常以cm为单位；为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位溶液的摩尔浓度，单位molL； ：摩尔吸光系数，单位摩尔吸光系数，单位Lmolcm； 或或: Alg（I0/It)= a b c c：溶液的浓度，单位溶液的浓度，单位gL a：吸光系数，单位吸光系数，单位Lgcm a与与的关系为：的关系为： a =/M （M为摩尔质量）为摩尔质量） 中国药典中:v单色光辐射穿过被测物质溶液时，被该物质单色光辐射穿过被测物质溶液时，被该物质吸收的量与该物质的浓度和液层的厚度吸收的量与该物质的浓度和液层的厚度 (光路光路长度长度)成正比，其关系如下式：成正比，其关系如下式： vA =ECL 式中式中 A为吸收度；为吸收度； T 为透光率；为透光率； E 为吸收系数，采用的表示方法是（为吸收系数，采用的表示方法是（E 1 1cm）,其物理意义为当溶液浓度为其物理意义为当溶液浓度为1 (g/ml)，液层，液层厚度为厚度为1cm时的吸收度数值；时的吸收度数值； C 为为100ml溶溶液中所含被测物质的重量（按干燥品或无水液中所含被测物质的重量（按干燥品或无水物计算），物计算），g； L 为液层厚度，为液层厚度，cm。 透光度透光度( (透光率透光率) )T T透光度透光度T : 描述入射光透过溶液的程度描述入射光透过溶液的程度: T = I t / I0吸光度吸光度A与透光度与透光度T的关系的关系: A lg T 朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应用于各种光度法的吸收测量；依据。应用于各种光度法的吸收测量； 摩尔吸光系数摩尔吸光系数在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度液层厚度为为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度；时该溶液在某一波长下的吸光度； 吸光系数吸光系数a(Lg-1cm-1）相当于浓度为相当于浓度为1 g/L、液层厚度液层厚度为为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。时该溶液在某一波长下的吸光度。v Alg（I0/It)= b c vAlg（I0/It)= a b cvA =E 1 1cmCL vA lg Tv通常要求计算：（实验测出：通常要求计算：（实验测出： A）v浓度：浓度：molL；gLv样品纯度（含量，）样品纯度（含量，）朗伯比耳定律数学表达式