12、紫外——可见吸收光谱的测量
紫外——可见吸收光谱的测量
一、实验目的
1．可见吸收光谱的基本测量。
2．可见分光光度计的结构，原理。
3．初步学会测量物质的吸收光谱。
二、实验原理
1.基本知识
（1）电磁波谱里的各区域。可见光波长范围400nm—750nm
图14-1电子波谱示意图（注意：波长刻度是非线性的）（2）频率（ν）波长（λ）波数（ω）的关系
在吸收过程中，物质的原子或分子吸收了入射的辐射能，从基态跃迁至高能级的激发态，吸收的能量与电磁辐射的频率成正比。符合（PLANCK）公式。
E=hν（14-1）
E是一个光子的能量；h是比例常数，即P常数。而波长和频率的积为光速的C对紫外可见分光光度法，波长的单位多用纳米。波数ω=ν/C=1/λ。
可见区各色光的频率，波长，波数的关系如下表。
颜色频率（HZ）波长N（NM ）波数（/CM）
10 630 16000
红 4.8*14
10 590 17000
橙 5.1* 14
10 560 18000
绿 5.4*14
10 510 19500
黄 5.9*14
10 480 21000
蓝 6.3*14
10 450 22000
靛 6.7*14
10 420 24000
紫 7.1*14
10 350 20009
紫外 8.6*14
2.基本定律
光吸收，指光波通过媒质后，光强减弱的现象，除真空，没有一种介质对任何波长的电磁波是完全透明的。所有的物质都是对某些范围内的光透明，对其他光不透明。因此若在一定波长范围内，物质吸收不随波长而变，这种吸收成为一般吸收，反之，随波长而改变的吸收称为选择吸收。例如：在可见光范围，一般的光学玻璃吸收很小，且不随波长而变，它就是一般吸收。而有色玻璃在可见光在可见光范围内具有选择吸收。如“红”玻璃就是对红色光微弱吸收，而对绿光，蓝光及紫光的吸收比较显著。当白光通过“红”玻璃时，除红光外其他光基本已经被吸收，此及滤光片的作用。不过，一般吸收与选择吸收的区别是有相对条件的。任何物质在一般范围内表现为一般吸收，在另波段范围内可能表现为选择吸收。例如：普通光学玻璃，对可见光吸收很弱，是一般吸收，而紫外及红外波段则表现为强烈的吸收，既选择吸收。因此，任一介质对光的吸收都是由这两种吸收组成的。从图14-1可知：紫外和可见的吸收光谱实质是在电磁辐射的作用下，多原子的价电子发生跃迁而产生的分子吸收光谱，又称电子光谱。显然，物质吸收电磁辐射的本领是与物质分子的能级结构有关。当物质中能跃迁的两能级的能量差越接近电磁辐射的能量，则物质吸收越大，能级差相距辐射能量越大，则吸收越小。这就是物质具有一般吸收和选择吸收的缘故。而吸收分光光度法正是基于不同分子结构的各种物质，对电磁辐射显示选择吸收这种特性建立起来的。
下面讨论光通过吸收媒质时，强度减弱的规律。
假设有一平面波在一各向同性的均匀媒介中经过一厚度为dl的平行层后，光度从I变化到I+dI。LAMBERT 指出：dI/I应该与吸收层的厚dl度成正比，
图14-2 均匀媒质对光的吸收
dI/I=-kdl （14-4）
即其中k为吸收系数，由媒介的特性决定，对于厚度为的介质层，由（14-4）得
lnI=-kl+C (14-5)
其中 C 为一积分常熟，如l=0,I=0I 则C=ln 0I 代如（14-5）得：
0kl I I e -=（14-6）
这就是LAMBERT 定律的数学表达式。
吸收系数K 是波长的函数，在一般吸收的波段没，K 很小，并且近乎于一常数，在选择
吸收的波段内K 甚大，并且随波长的不同而有显著变化。吸收系数K 愈大，光波吸收愈强烈，
当I=1/K 时，由（14-6）得
00/2.27I I I e
=≈ 也就是说，厚度等于I/K 的介质层可以使光强度减少到原来的2.27分之一。说明介质
吸收时，引入消光系数η将会更方便些，吸收系数K 与消光系数η的关系如下： 04k n π
ηλ= （14-7）
其中0λ表示光在真空中的波长，n 为 介质的折射率。于是LAMBERT 定律可以写成 040nl I I e π
η-= （14-8）
有时，我们也称为n η吸收率。
固体材料的吸收系数主要是随入射光波长而变，其他因素影响较小。而液体的吸收系
数却与液体的浓度有关。实验证明，在很多情况下，当气体的分子或溶解在溶剂里的某些物
质分之吸收光时，吸收系数与光波通过的路程上单位长度内系数光的分子数也就是与浓度C
成正比，因此，BEER 指示：溶液的吸收系数K 与C 成正比：
,
k a C = （14-6）
此处的,a 为一与浓度无关新常数，它只决定分子的特性。于是（14-6）变为 ,0la c I I e -= （14-9）
若以T=0/I I 表示透过律，1log log A T T ??=-=
???
表示吸光度，并将（14-9）的自然对数换成以10为底的对数时，得 0log /I I acl =- ,2.303a a ??= ???
（14-10） 或，A=acl
（14-10）即为BEER 定律的数学形式。应指出，此定律只有在物质分子的吸收本领不受它周
围临近分子的影响时才正确。当浓度很大时，分子间的相互影响不可以忽略。此时a 与c
有关，BEER 定律不成立。因此LAMBERT 定律始终是成立的，但BEER 定律仅在一定条件下才
成立。
图14-3BEER定律示意图和吸光度，透射比标度的比较在BEER定律成立时，就可用测量吸收的方法来测定物质的浓度，这就是快速测定物质浓度吸收光谱分析法，在实际中很有用。
吸收测量中，使用的只能膏药术语和符号如表14-2。
三、仪器结构
紫外——可见分光光度计种类繁多，如按光束的树木可分为单光束和双光束：如按记录发誓则有手录式和自动记录式。不论其形式如何，基本形式由4部分组成，即光源，色散系统，吸收池与光电检测系统。现概括如下。
1.光源
一个理想的光源应具整个紫外——可见区的连续辐射，其强度高切能量随波长变化不大，而实际不存在这样的光源，只能是不同波段使用不同的光源。通常分两大类：
表14-2
（1）C可用mol/l为单位表示
（2）C可用g/l或其他专用浓度单位表示gl可用cm或其他长度单位表示。
热光源——以钨丝灯为主，与放电光源——氢（氘）灯为代表。
钨丝灯主要用于可见及红外区，其辐射与黑体辐射相近。图14-4为黑体辐射与温度的关系。
计算结果表明，工作温度3000K时约11%总能量落在可见区。通常钨丝灯的工作温度为
愈易由红外区向可见区移动。
2870K。显然，温度愈高，
max
钨丝灯在可见区辐射能量与电压的4次方成正比，光电流与灯丝电压的N次方（N 1）成正比，为严格控制灯丝电压，必须采用稳压电源。
在外区各类型的放电光源如氢灯，氘灯，氙灯或汞灯等均可用。这些光源均以电子流通过充气的放电管，有电子与气体分子碰撞而激发其光谱。当气压低时，主要发射线状光谱：当气压高时，由于原子间相互作用，导致产生连续光谱。
氢灯是紫外区最常用的光源。常见的氢灯有高压的（2500V）与低压的（40V）两种。后者较常用。氢灯的辐射有3500NM延伸至约160CM（图14-5）在357NM以上的辐射已经很微弱，恰能与钨丝灯有用的辐射波段相衔接，375NM附近作为换灯区。
图14-5低压氢灯的辐射能量分布
氘灯与氢灯的特性相仿，唯辐射强度约高2——3倍，寿命较长，但是成本高一倍。
2．色散系统
所谓色散系统，就是一个单色器，产生高纯的单色光束，且波长在区域内可友任意调节。
单色器一般由下列部分构成，1入射狭缝：光源的光由此进入单色器。2准直镜：透镜后凹
面反射镜。使入射光成平行光束。3色散器：棱镜或光栅（单色器的核心部分）起分光作用。
4会聚镜：透镜或凹面反射镜。将分光后的单色光徽剧于出射狭缝上。
入、出射狭缝的宽度，触控制单色器辐射的能量外，也决定了相应的波宽与光谱纯度。
但缝宽缩小时。辐射强度降低，谱线（NM ）变窄，能提高系统的分辨能力，但分辨率受衍射
现象的限制。瑞利认为，由衍射产生的其一波长的中央极大与另一波长的第一极小刚刚重叠
时，则两波长能分辨开，分辨能力R 为R=
λλ?这里 λ为两波长的平均值。另外，由于光电接受灵敏度的限制，宽度也不能太小。
由于玻璃对紫外光有强烈的吸收，紫外区的棱镜多用石英制成，通常用色散
d d θλ来描述棱镜对复光的展开能力。由图14-6可知道 2121
d d θθθθλλλλ-?≈=?- （14-11） 式中θ?，λ?是很小的 量，又因为： *d d dn d dn d θθγγ
≈ （14-12）
d dn θ只与棱镜的形状有关，而dn d γ
表示n 随λ而变。称为色散律。dn d λ值随波长变短而增大。 石英棱镜在紫外区有较高的色散律，而在可见区较小，宜用玻璃棱镜替代。这样，不
同波段更换棱镜，使用上不很方便。因此，光栅的出现及制作工艺不断完善，已经逐步取代
棱镜。
如图14-7，光通过平面透射光栅时，波长与衍射角之间的关系式为：
sin k d λθ= K =1，2，3。。。。。。 （14-13.）
如入射光不垂直于光栅平面而与法线成i 角，则光栅方程为：
()sin sin k d i λθ=+ （14-14）
将（14-14）对λ取微商得
cos d k d d θλθ
= （14-15） （14-15）表明1）d λ较小时，d θ与k 成正比，即衍射的级数愈高，色散愈大。2）d θ与
d 成反比。即d 愈小或总刻线数愈多，色散愈大。3）当cos θ变化不大时d d θλ近似为一常数。即光栅的色散近似线性，不随波长而变化。这给分光光度计的设计带来很大的方便。
不过通常均使用反射光栅，其原理与透射光栅没有多大区别。
自全息照相术出现后，使光栅的制作又向前迈进了一步，用全息照相法产生的（全息
光栅）就有线槽密度高，杂散光少，无鬼线等优点。
3.吸收池
吸收池是将式样送入分光光度计使与光辐射相互作用，即发生吸收光过程的装置。最简
单的吸收池是用于液体式样的液槽。吸收池必须是：1）透明的，不吸收待分析的光谱区光
线的材料制成。2）用于参比式样与分析式样时，要严格配对。（尤其在紫外光区），吸收池
材料本身的吸光特征，吸光光程长度的精度，对分析结果均有影响。
4.光电检测系统
经过色散系统的单色光在通过样品吸收后，需使用适当的检测器测定其辐射强度，并以
一定形式读出与记录。
最简单的装置是用光电池与检流计组成检测系统。光电池缺点是：1）灵敏度不高，2）
响应时间长，3）仅限于可见区。
光电管的工作原理是基于经典的光电效应。其结构如图14-8光电效应是指当具有大于
某一临界能量的光量子撞击金属表面时将释放出电子。因此，其光阴极表面覆盖的光敏层是
采用电子逸出功尽可能小的材料制成的。表14-3列出不同材料的光阴极，其光谱灵敏度范
围也不相同。所以光电管有“紫敏”“敏红”之分。
表14-3光电管阳极光敏层的光敏波长范围 阴 极 光敏波长范围nm
钠（厚层） 300------500
钾（厚层） 400------500
银-氧化铯-铯 250------1200
银-钾 200-----700
锑-铯 200-----625
铋-氧化银-铯 200------750
光电管主要优点是借助于外部放大电路能得到教光电池高的灵敏度，响应速度快
（8
10-S ）。光电倍增管实际上是一个灵敏度极高，其响应快速的真空光电管。其机构原理
示意图14-9。在光电管阳极与阴极之间，增添许多倍增极。倍增极的电压由1至9（管型不
同倍增级数不同）逐渐增加。即倍增极1对于阴极而言是阳极，而对于倍增极2则是阴极。
如此类推。除光阴极是由光子h ν释出电子外，其他极上匀是二次电子发射。从阳极输
出的光电流为一般真空光电管的681010 倍，光电流的大小与加的电压有关。加多高的电
压，每级分压电阻值多大等问题，已经有一些定型的线路供给不同类型的管使用。与光电元
件直接联系的是相应的电子放大线路或读数系统。
图14-9光电倍增管工作原理
a-放大器及显示器 b-阳极 c-屏 d-阴极
下面是uv-240紫外——可见分光光度计的光路图（14-10）与电子系统方框图（14-11）
14-10光路图
D2-氘灯 WL-卤素灯 F-滤光片 1S ，2
S -狭缝 G-光栅 112M M -反射镜 sam-样品 Re-参考池 PM-光电倍增管
图14-11电子系统方框图
四、实验内容
1 接通电源前必须阅读实验室有关使用《UV-240型紫外可见分光光度计》的注意事项。
2 接通电源后仪器进入工作状态前，准备要测量的溶液（各种浓度的若丹明6G溶液）
3 定出输出的参数。
4 在同一记录纸上测量若丹明6G各种浓度的吸收曲线。
5 在给定的6G各种浓度溶液中，通过计算，自己配制出吸收峰波长的透过律（40+/—1）%的溶液来。
五、报告要求
1 根据若丹明6G的吸收曲线，验证BEER定律。
2 定出若丹明6G每条吸收曲线的吸收峰波长。
3 粗略地描绘出染料激光器的装置示意图。说明各元件的基本作用。
4 根据若丹明6G吸收峰波长，如何选择泵浦光源？理由是什么？
参考文献
1 H。H威拉德等著，仪器分析法，第四章，机械工业出版社（1982）。
2 J。F拉贝克著，高分子科学实验方法（物理原理与应用）14.4科学出版社（1987）。
3 南开大学化学系《仪器编写器》编写组编，仪器分析，上册第三章，人明教育出
版社（1978）。
紫外可见吸收光谱习题集及答案(20200925103547)
专业资料 值得拥有 一、选择题(共85题) 1. 2 分(1010) 在紫外-可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰 () (1) 消失 (2) 精细结构更明显 (3) 位移 (4) 分裂 2. 2 分(1019) 用比色法测定邻菲罗啉-亚铁配合物时 ,配合物的吸收曲线如图 1所示,今有a 、b 、 c 、 d 、 e 滤光片可供选用，它们的透光曲线如图 2所示，你认为应选的滤光片为 () 3. 2 分(1020) 欲测某有色物的吸收光谱，下列方法中可以采用的是 () (1) 比色法 (2) 示差分光光度法 (3)光度滴定法 (4) 分光光度法 4. 2 分(1021) 按一般光度法用空白溶液作参比溶液，测得某试液的透射比为 10% ,如果更改参 比溶液，用一般分光光度法测得透射比为 20%的标准溶液作参比溶液，则试液的透 光率应等于 () (1) 8% (2) 40% (3) 50% ⑷ 80% 5. 1 分(1027) 邻二氮菲亚铁配合物，其最大吸收为 510 nm ,如用光电比色计测定应选用哪一种 滤光片？ () (1)红色 (2) 黄色 (3) 绿色 (4) 蓝色 6. 2 分(1074) 下列化合物中，同时有 n →d ， τ→d , C → 五、紫外可见分子吸收光谱法(277题) 一、选择题( 共85题) 1、 2 分(1010) 在紫外－可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰( ) (1) 消失(2) 精细结构更明显 (3) 位移(4) 分裂 2、 2 分(1019) 用比色法测定邻菲罗啉－亚铁配合物时,配合物的吸收曲线如图1所示,今有a、b、c、d、e滤光片可供选用,它们的透光曲线如图2所示,您认为应选的滤光片为( ) 3、 2 分(1020) 欲测某有色物的吸收光谱,下列方法中可以采用的就是( ) (1) 比色法(2) 示差分光光度法 (3) 光度滴定法(4) 分光光度法 4、 2 分(1021) 按一般光度法用空白溶液作参比溶液,测得某试液的透射比为10%,如果更改参 比溶液,用一般分光光度法测得透射比为20% 的标准溶液作参比溶液,则试液的透 光率应等于( ) (1) 8% (2) 40% (3) 50% (4) 80% 5、 1 分(1027) 邻二氮菲亚铁配合物,其最大吸收为510 nm,如用光电比色计测定应选用哪一种 滤光片？( ) (1) 红色(2) 黄色(3) 绿色(4) 蓝色 6、 2 分(1074) 下列化合物中,同时有n→π*,π→π*,σ→σ*跃迁的化合物就是( ) (1) 一氯甲烷(2) 丙酮(3) 1,3-丁二烯(4) 甲醇 7、 2 分(1081) 双波长分光光度计的输出信号就是( ) (1) 试样吸收与参比吸收之差(2) 试样在λ1与λ2处吸收之差 (3) 试样在λ1与λ2处吸收之与(4) 试样在λ1的吸收与参比在λ2的吸收之差8、 2 分(1082) 在吸收光谱曲线中,吸光度的最大值就是偶数阶导数光谱曲线的( ) (1) 极大值(2) 极小值(3) 零(4) 极大或极小值 9、 2 分(1101) 双光束分光光度计与单光束分光光度计相比,其突出优点就是( ) (1) 可以扩大波长的应用范围(2) 可以采用快速响应的检测系统 (3) 可以抵消吸收池所带来的误差(4) 可以抵消因光源的变化而产生的误差 五、紫外可见分子吸收光谱法（277题) 一、选择题 ( 共８5题) 1．２分（101０） 在紫外－可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰( ） （１）消失（２) 精细结构更明显 (３）位移 (4）分裂 ２。 2 分（1019） 用比色法测定邻菲罗啉-亚铁配合物时，配合物的吸收曲线如图1所示,今有a、b、 c、ｄ、e滤光片可供选用,它们的透光曲线如图2所示,你认为应选的滤光片为 ( ） ３。 2 分 (１０20) 欲测某有色物的吸收光谱,下列方法中可以采用的是（ ) (1) 比色法 (2) 示差分光光度法 （３) 光度滴定法 (4）分光光度法 4。２分 (1021） 按一般光度法用空白溶液作参比溶液，测得某试液的透射比为10％,如果更改参 比溶液,用一般分光光度法测得透射比为 2０％的标准溶液作参比溶液,则试液的透 光率应等于( ) （1）８% （2) ４0％ (３) 5０％ (4）８０% 5. 1 分（１027) 邻二氮菲亚铁配合物，其最大吸收为 510 nm，如用光电比色计测定应选用哪一种 滤光片？（ ) （1）红色(2) 黄色 (3）绿色 (4) 蓝色 6. 2 分（1０74) 下列化合物中,同时有ｎ→π*,π→π*，σ→σ＊跃迁的化合物是( ) (1) 一氯甲烷 (2) 丙酮(3) 1,3-丁二烯（４) 甲醇 7． 2 分（1081) 双波长分光光度计的输出信号是 ( ） (1) 试样吸收与参比吸收之差 (２) 试样在λ1和λ２处吸收之差 （３) 试样在λ１和λ２处吸收之和 (４）试样在λ1的吸收与参比在λ２的吸收之差 8. ２分 (10８2) 在吸收光谱曲线中,吸光度的最大值是偶数阶导数光谱曲线的( ） (１) 极大值 (2) 极小值 (3) 零（4) 极大或极小值 ９。 2 分 (1101) 双光束分光光度计与单光束分光光度计相比,其突出优点是 ( ) (1) 可以扩大波长的应用范围 (2) 可以采用快速响应的检测系统 紫外-可见分光光度法标准操作程序 1 简述 紫外-分光光度法是通过被测物质在特定波长处或一定波长长范围内的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。本法的在药品检验中主要用于药品的鉴别、检查和含量测定。 定量分析通常选择物质的最大吸收波长处测出吸光度，然后用对照品或百分吸收系数求算出被测物质的含量，多用于制剂的含量测定；对已知物质定性可用吸收峰波长或吸光度比值作为鉴别方法；若化合物本身在紫外光无吸收，而杂质在紫外光区有相当强度的吸收，或杂质的吸收峰化合物无吸收，则可用本法作检查。物质对紫外辐射的吸收是由于分子中原子的外层电子跃迁所产生的。因此，紫外吸收主要决定于分子的电子结构，故紫外光谱又称电子光谱。有机化合物分子结构中如含有共轭体系、芳香环或发色基团，均可在近紫外区(200-400nm)或可见光区(400-850nm)产生吸收。通常使用紫外分光光度计的工作波长范围为 190-900nm，因此又称紫外-可见分光光度计。 紫外吸收光谱为物质对紫外区辐射的能量吸收图。朗伯－比尔（Lambert-beer）定律为光的吸收定律，它是紫外分光光度法定量分析的依据，其数学表达式为：Ａ=log1/T=ECL 式中Ａ为吸光度； Ｔ为透光率； Ｅ为吸收系数； Ｃ溶液浓度； Ｌ为光路长度。 如溶液的浓度（Ｃ）为1%（g/ml），光路长度(L)为1cm，相应的吸收系数为百分吸收系数，以E表示。如溶液的浓度(C)为摩尔浓度(mol/L)，液 层厚度为1cm时，则相应有吸收系数为摩尔吸收系数，以ε表示。 2 仪器 紫外-可见分光光度计：主要由光源、单色器，样品室、检测器、记录仪、显示系统和数据处理系统等部分组成。 可见光区全波长范围的测定，仪器备有二种光源，即氘灯-为了满足紫外 和碘钨灯，前者用于紫外区，后者用于可见光区。 单色器通常由进光狭缝、出光狭缝、平行光装置、色散元件、聚焦透镜或反射镜等组成。色散元件有棱镜和光栅二种，棱镜多用天然石英或熔融硅石制成，对200~400nm波长光的色散能力很强，对600nm以上波长的光色散能力较差，棱镜色散所得的光谱为非匀排光谱。光栅系将反射或透光经衍射而达到色散作用，故常称为衍射光栅，光栅光谱是按波长作线性排列，故为匀排光谱，双光束仪器多用光栅为色散元件。 检测器有光电管和光电倍增管二种。 紫外-可见分光光度计依据其结构和测量操作方式的不同可分为单光束和双光束 分光光度计二类。单光束分光光度计有些仍为手工操作，即固定在某一波长，分别测量比较空白、样品或参比的透光率或吸收度，操作比较费时，用于绘制吸收 江南大学实验报告 实验名称紫外吸收光谱法测定苯的含量 一、实验目的 1、了解紫外光谱法测定苯的原理及方法。 2、了解TU-1901双光束紫外可见分光光度计的使用。 3、学习利用吸收光谱曲线进行化合物鉴定和纯度检查。 二、实验原理 许多有机化合物或其衍生物，在可见光或紫外光区有吸收光谱，各种物质分子有其特征的吸收光谱。吸收光谱的形状和物质的特性有关，可作为定型鉴定的依据，而在某选定的波长下，测量其吸收光度即可对物质进行定量分析。紫外吸收光谱用于定量分析时，符合朗伯比尔定律，即A=κbc，式中A为吸光度，κ为摩尔吸收系数，b为液层厚度。 三、仪器和试剂 1、仪器 TU-1901型紫外-可见分光光度计，1cm石英比色皿，5ml吸量管，10ml容量瓶。 2、试剂 苯（色谱纯），乙醇（AR、95%），0.1g/L苯标准溶液。 四、实验步骤 1、吸收曲线的绘制 将装有参比溶液和标准试样的比色皿放入光路中，在紫外分光光度计上，从波长200-300nm，每隔0.5nm扫描出苯的吸收曲线。指出苯的B吸收带，找出B吸收带的最大吸收波长。2、试样中苯含量的测定 （1）苯标准曲线的绘制分别吸取1.0ml、2.0ml、3.0ml、4.0ml、5.0ml0.1g/l的苯标准溶液于5只10ml容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。用1ml石英比色皿，以乙醇做参比溶液，在最大吸收波长处分别测定其吸光度。 以吸光度为纵坐标，苯的含量为横坐标绘制标准曲线。 （2）测定乙醇试样中苯的含量准确吸取含苯的试样5ml于10ml容量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀，用1cm石英比色皿，以乙醇做参比溶液，在最大吸收波长处测定试样溶液的吸光度，根据苯标准曲线查的相应的样品浓度。 3、结束工作 （1）实验结束，关闭紫外工作软件、电脑电源。 （2）取出吸收池，清洗晾干放入盒内保存。 （3）清理台面，填写仪器使用记录。 五、实验结果 最大吸收波长λmax=254.50nm 实验一：紫外-可见吸收光谱 一、实验目的 1.熟悉和掌握紫外-可见吸收光谱的使用方法 2.用紫外-可见吸收光谱测定某一位置样品浓度 3.定性判断和分析溶液中所含物质种类 二、实验原理 紫外吸收光谱的波长范围在200~400，可见光吸收光谱的波长在400~800，两者都属于电子能谱，两者都可以用朗伯比尔（Lamber-Beer’s Law）定律来描述 A=ε bc 其中A为吸光度;ε为光被吸收的比例系数；c为吸光物质的浓度,单位mol/L； b为吸收层厚度，单位cm 有机化合物的紫外-可 见吸收光谱，是其分子中外 层价电子跃迁的结果，其中 包括有形成单键的σ电子、 有形成双键的π电子、有未 成键的孤对n电子。外层 电子吸收紫外或者可见辐 射后，就从基态向激发态（反键轨道）跃迁。主要有四种跃迁，所需能量ΔE 大小顺序为σ→σ*>n→σ*>π→π>n→π* 三、实验步骤 1、开机 打开紫外-可见分光光度计开关→开电脑→软件→联接→M（光谱方法）进行调节实验需要的参数：波长范围700-365nm 扫描速度高速；采样间隔：0.5nm 2、甲基紫的测定 （1）校准基线 将空白样品（水）放到比色槽中，点击“基线”键，进行基线校准 （2）标准曲线的测定 分别将5ug/ml、10ug/ml 、15ug/ml 、20ug/ml甲基紫溶液移入比色皿（大约2/3处），放到比色槽中，点击“开始”键，进行扫描，保存 （3）测定试样 将试样甲基紫溶液移入比色皿（大约2/3处），放到比色槽中，点击“开始” 键，进行扫描，保存 3、甲基红的测定 （1）校准基线 将空白样品（乙醇）放到比色槽中，点击“基线”键，进行基线校准 （2）测定试样 将试样甲基紫溶液移入比色皿（大约2/3处），放到比色槽中，点击“开始” 键，进行扫描，保存 四、实验结果 1.未知浓度的测定 分别测定了5μg/ml，10μg/ml，15μg/ml，20μg/ml和未知浓度的甲基紫溶液的紫外吸收光谱，紫外吸收谱图如下： 甲基紫在580nm是达到最大吸收见下表： 浓度/μg*ml-1吸光度 50.665 10 1.274 15 2.048 20 2.659 苯和苯衍生物紫外吸收光谱的测定 实验三苯和苯衍生物紫外吸收光谱的测定 一、实验目的 1．了解紫外可见光光度计的结构、用途及使用方法 2．了解紫外吸收光谱在有机化合物结构鉴定中的作用及原理。 3.了解溶剂极性及pH对吸收光谱的影响及原理。 4. 了解紫外-可见吸收光谱的产生及不同助色团对苯的紫外吸收光谱的影响,。 二、实验原理 作为有机化合物结构解析四大光谱之一，紫外吸收光谱具有方法简单、仪器普及率高、操作简便，紫外吸收光谱吸收强度大检出灵敏度高，可进行定性、定量分析的特点。尽管紫外光谱谱带数目少、无精细结构、特征性差，只能反映分子中发色团和助色团及其附近的结构特征，无法反映整个分子特性，单靠紫外光谱数据去推断未知物的结构很困难，但是紫外光谱对于判断有机物中发色团和助色团种类、位置、数目以及区别饱和与不饱和化合物，测定分子中共轭程度进而确定未知物的结构骨架等方面有独到之处。因此 苯、甲苯、苯酚、苯胺、硝基苯、苯甲醛、苯甲酸的环己烷溶液，用环己烷稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英吸收池，以环己烷作参比溶液，在紫外区200-400nm进行波长扫描，得8种物质的紫外吸收光谱。观察比较苯及其衍生物的吸收光谱，讨论取代基对苯原有的吸收带的影响。 3、溶剂极性对紫外吸收光谱 (1)溶剂极性对n →Π*跃迁的影响 在3个10mL 具塞比色管中各加0.04mL丁酮，分别用水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。用带盖的1cm石英吸收池相对各自的溶剂作参比在200-320nm波长范围内绘制紫外吸收光谱。观察比较不同极性溶剂对n →Π*跃迁的影响，讨论原因。 (2)溶剂极性对Π→Π*跃迁的影响 在3个10mL具塞比色管各加0.20 mL异亚丙基丙酮溶液，分别用正己烷、氯仿、水稀释至刻度摇匀。用带盖的1cm石英吸收池相对各自的溶剂做参比溶液，在200-320nm波长范围内绘制紫外吸收光谱。观察比较不同极性溶剂对Π→Π*跃迁的影响，讨论原因。 (3)溶剂极性对β-羰基化合物酮式和烯醇式互变异构体的影响： 在3个5 mL具塞比色管中分别加入0.5mL乙 紫外-可见吸收光谱与红外光谱 基本概念 紫外-可见吸收光谱：让不同波长的光通过待测物，经待测物吸收后，测量其对不同波长光的吸收程度(吸光度A)，以吸光度A为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到该物质的吸收光谱或吸收曲线，即为紫外—可见吸收光谱。 红外光谱：又称为分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。 两者都是红分了的吸收光谱图。 区别－－起源不同 1.紫外吸收光谱由电子能级跃迁引起紫外线波长短、频率高、光子能量大，能引起分子外层电子的能级跃迁。电子跃迁虽然伴随着振动及转动能级跃迁，但因后者能级差小，常被紫外曲线所淹没。除某些化合物蒸气（如苯等）的紫外吸收光谱会显现振动能级跃起迁外，一般不显现。因此，紫外吸收光谱属电子光谱。光谱简单。 2.中红外吸收光谱由振—转能级跃迁引起? 红外线的波长比紫外线长，光子能量比紫外线小得多，只能收起分子的振动能级并伴随转动能级的跃迁，因而中红外光谱是振动—转动光谱，光谱复杂。 适用范围 紫外吸收光谱法只适用于芳香族或具有共轭结构的不饱和脂肪族化合物及某些无物的定性分析，不适用于饱和有机化合物。红外吸收光谱法不受此限，在中红外区，能测得所有有机化合物的特征红外光谱，用于定性分析及结构研究，而且其特征性远远高于紫外吸收光谱，除此之外，红外光谱还可以用于某些无机物的研究。 紫外分光光度法测定对象的物态以溶液为主，以及少数物质的蒸气；而红外分光光度法的测定对象比紫外分光光度法广泛，可以测定气、液、固体样品，并以测定固体样品最为方便。 红外分光光度法主要用于定性鉴及测定有机化合物的分子结构，紫外分光光度法主要用于定量分析及测定某些化合物的类别等。 特性 红外光谱的特征性比紫外光谱强。因为紫外光谱主要是分子的∏电子或n电子跃迁所产生的吸收光谱。因此，多数紫外光谱比较简单，特征性差。 UV-Vis主要用于分子的定量分析，但紫外光谱(UV)为四大波谱之一，是 紫外可见吸收光谱仪 分光光度法分析的原理是利用物质对不同波长光的选择吸收现象来进行物质的定性和定量分析，通过对吸收光谱的分析，判断物质的结构及化学组成。本仪器是根据相对测量原理工作的，即选定某一溶剂（蒸馏水、空气或试样）作为参比溶液，并设定它的透射比（即透过率T）为100%，而被测试样的透射比是相对于该参比溶液而得到的。透射比（透过率T）的变化和被测物质的浓度有一定函数关系，在一定的范围内，它符合朗伯—比耳定律。 T=I/Io A=KCL=‐㏒I/Io 其中T 透射比（透过率） A 吸光度 C 溶液浓度K 溶液的吸光系数L 液层在光路中的长度 I 光透过被测试样后照射到光电转换器上的强度 Io 光透过参比测试样后照射到光电转换器上的强度 1. 液晶显示器：用于显示测量信息、参数及数据。 2. 键盘：共有八个触摸式按键，用于控制和操作仪器 3. 样品室：用于放置被测样品。 基本操作步骤： 连接仪器电源线，确保仪器供电电源有良好的接地性能。接通电源，使仪器预热30分钟。若要实现精确测试或作全性能检查，请再执行一次自动校正功能。在仪器与电脑非连接状态时，按<方式>键5秒左右，待显示器显示“SELFTESTING FILTER”后松手，至仪器自动校正后，显示器显示“XXX..Xnm 0.000A”即可进行测试。用<方式>键设置测试方式，透射比（T），吸光度（A）用<设置>键和<∧>键或< ∨>键设置您想要的分析波长。如没有进行上步操作，仪器将不会变换到您想要的分析波长。根据分析规程，每当分析波长改变时，必须重新调整0ABS/100%T。 UV-2102C/PC/PCS型紫外可见分光光度计根据这一规程，特别设计了防误操作功能：当波长改变时，显示器第二列会显示“WL=×××.×nm”字样，（设置波长）与第一列左侧显示“×××.×nm”（当前波长）不一致时，提示您下步必须按<确认>键，显示器第一列右侧会显示“BLANKING”，即仪器变换到您所设置的波长及调0ABS/100%T。 根据设置的分析波长，选择正确的光源。光源的切换位置在340.0nm处。正常情况下，仪器开机后，钨灯和氘灯同时点亮。为延长光源灯的使用寿命，仪器特别设置了光源灯开关控制功能，当您的分析波长在340.0nm-1000nm时，应选用钨灯。将您的参比样品溶液和被测样品溶液分别倒入比色皿中，打开样品室盖，将盛有溶液的比色皿分别插入比色皿槽中，盖上样品室盖。一般情况下，参比样品放在第一个槽位中。仪器所附的比色皿，其透射比是经过配对测试的，未经配对处理的比色皿将影响样品的测试精度。比色皿透光部分表面不能有指印、溶液痕迹，被测溶液中不能有气泡、悬浮物，否则也将影响样品测试的精度。将参比样品推（拉）入光路中，按<0ABS/100%T>键调0ABS/100%T。此时显示器显示的“BLANKING”，直至显示“100.0”%T或“0.000A”为止。 当仪器显示器显示出“100.0%T”或“0.000A”后，将被测样品推（或拉）入光路，这时，您便可以从显示器上得到被测样品的测试参数。根据您设置的方式，可得到样品的透射比或吸光度参数。 第九章紫外可见吸收光谱法 §9-1 概述 利用紫外可见分光光度计测量物质对紫外可见光的吸收程度（吸光度）和紫外可见吸收光谱来确定物质的组成、含量，推测物质结构的分析方法，称为紫外可见吸收光谱法或紫外可见分光光度法（ultraviolet and visible spectrophotometry,UV-VIS）。它具有如下特点： （1）灵敏度高适于微量组分的测定，一般可测定10-6g级的物质，其摩尔吸收系数可以达到104~105数量级。 (2) 准确度较高其相对误差一般在1% ~ 5%之内。 (3) 方法简便操作容易、分析速度快。 (4) 应用广泛不仅用于无机化合物的分析，更重要的是用于有机化合物的鉴定及结构分析（鉴定有机化合物中的官能团）。可对同分异构体进行鉴别。此外，还可用于配合物的组成和稳定常数的测定。 紫外可见吸收光谱法也有一定的局限性，有些有机化合物在紫外可见光区没有吸收谱带，有的仅有较简单而宽阔的吸收光谱，更有个别的紫外可见吸收光谱大体相似。例如，甲苯和乙苯的紫外吸收光谱基本相同。因此，单根据紫外可见吸收光谱不能完全决定这些物质的分子结构，只有与红外吸收光谱、核磁共振波谱和质谱等方法配合起来，得出的结论才会更可靠。 §9-2 紫外可见吸收光谱法的基本原理 当一束紫外可见光（波长范围200~760nm）通过一透明的物质时，具有某种能量的光子被吸收，而另一些能量的光子则不被吸收，光子是否被物质所吸收既决定于物质的内部结构，也决定于光子的能量。当光子的能量等于电子能级的能= h f），则此能量的光子被吸收，并使电子由基态跃迁到激发量差时（即ΔE 电 态。物质对光的吸收特征，可用吸收曲线来描述。以波长λ为横坐标，吸光度A 为纵坐标作图，得到的A-λ曲线即为紫外可见吸收光谱（或紫外可见吸收曲线）。它能更清楚地描述物质对光的吸收情况（图9-1）。 从图9-1中可以看出：物质在某一波长处对光的吸收最强，称为最大吸收峰，对应的波长称为最大吸收波长（λmax）；低于高吸收峰的峰称为次峰；吸收峰旁 紫外可见吸收光谱法 开放分类：化学科学 收藏分享到顶[1]编辑词条 目录 ? 1 概述 ? 2 基本原理 ? 3 特点 ? 4 仪器组成 ? 5 应用 ? 6 影响因素 ?展开全部 摘要 紫外可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收10～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、分析速度好等特点。 紫外可见吸收光谱法-概述 图4.3 分子的紫外可见吸收光谱法是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析法。分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关。紫外光谱的研究对象大多是具有共轭双键结构的分子。如（图4.3），胆甾酮（a）与异亚丙基丙酮（b）分子结构差异很大，但两者具有相似的紫外吸收峰。两分子中相同的O=C-C=C共轭结构是产生紫外吸收的关键基团。 紫外-可见以及近红外光谱区域的详细划分如图4.4所示。紫外-可见光区一般用波长（nm）表示。其研究对象大多在200-380 nm的近紫外光区和/或380-780 nm的可见光区有吸收。紫外-可见吸收测定的灵敏度取决于产生光吸收分子的摩尔吸光系数。该法仪器设备简单,应用十分广泛。如医院的常规化验中，95%的定量分析都用紫外-可见分光光度法。在化学研究中，如平衡常数的测定、求算主-客体结合常数等都离不开紫外-可见吸收光谱。[1] （图）图4.4 紫外可见吸收光谱法-基本原理 紫外可见吸收光谱的基本原理是利用在光的照射下待测样品内部的电子跃迁，电子跃迁类型有： （1）σ→σ* 跃迁指处于成键轨道上的σ电子吸收光子后被激发跃迁到σ*反键轨道 （2）n→σ* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁 （3）π→π* 跃迁指不饱和键中的π电子吸收光波能量后跃迁到π*反键轨道。 （4）n→π* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向π*反键轨道的跃迁。 实验10紫外可见吸收光谱测试 140604班 C组胡晓玲 3214001700 【实验目的】 本实验的目的是利用紫外光区和可见光区的光学特性的检测方法测试甲基橙的光学特性，同时培养分析和运用材料紫外光区和可见光区光谱特性的能力。 【仪器用具】 UV-2550岛津紫外可见分光光度计 【实验原理】 研究甲基橙在紫外-可见光区的分子吸收光谱的。其中所利用的紫外-可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200~900 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，这种方法广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。 当光作用在物质上时，一部分被表面反射，一部分被物质吸收。改变入射光的波长时，不同物质对每种波长的光都有对应的吸收程度（A）或透过程度（T），可以做出这种物质在实验波长范围内的吸收光谱曲线或透过光谱曲线。用紫外-可见分光光度计可以作出材料在紫外光区和可见光区的对紫外光和可见光的吸收光谱曲线或透过光谱曲线。利用的是朗伯-比尔定律： （10-1） A abc A为吸光度，a为吸光系数，b为光路长度，c为物质浓度。 通过吸收光谱曲线或透过光谱曲线可以判断材料在紫外光区和可见光区的光学特性，为材料的应用作指导。例如，具有较高的紫外光吸收性能，可作为保温吸热等材料；如具有较高的紫外光反射特性，则可作为好的抗老化材料。除此以外，紫外-可见吸收光谱还可用于物质的定量分析、定性分析、纯度鉴定和结构分析等。 【实验步骤与结果分析】 1.实验步骤 ①以去离子水为测试参比溶液进行基线校正。 ②以去离子水为参比液，不同浓度的甲基蓝溶液为测试样品，测试不同浓度的溶液的紫外 可见吸收光谱图。 2.实验结果分析 紫外可见光谱分析技术及其发展和应用 医学院宋宗辉2016201632 紫外-可见吸收光谱法概述 分子的紫外-可见吸收光谱法是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析法。分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关。紫外光谱的研究对象大多是具有共轭双键结构的分子。紫外-可见以及近红外光谱区域的详细划分如下图所示。紫外-可见光区一般用波长（nm）表示。其研究对象大多在200-380 nm的近紫外光区和/或380-780 nm的可见光区有吸收。紫外-可见吸收测定的灵敏度取决于产生光吸收分子的摩尔吸光系数。该法仪器设备简单,应用十分广泛。如医院的常规化验中，95%的定量分析都用紫外-可见分光光度法。在化学研究中，如平衡常数的测定、求算主-客体结合常数等都离不开紫外-可见吸收光谱。 紫外可见区域 1.1分子结构与吸收光谱 1.1电子能级和跃迁 从化学键性质考虑，与有机物分子紫外-可见吸收光谱有关的电子是：形成单键的σ电子，形成双键的π电子以及未共享的或称为非键的n电子。有机物分子内各种电子的能级高低次序下图所示，σ*>π*>n>π>σ。标有*者为反键电子。 电子能级及电子跃迁示意图 可见，σ→σ*跃迁所需能量最大，λmax<170 nm，位于远紫外区或真空紫外区。一般紫外-可见分光光度计不能用来研究远紫外吸收光谱。如甲烷，λmax =125 nm。饱和有机化合物的电子跃迁在远紫外区。 1.2生色团 π→π*所需能量较少，并且随双键共轭程度增加，所需能量降低。若两个以上的双键被单键隔开，则所呈现的吸收是所有双键吸收的叠加；若双键共轭，则吸收大大增强，波长红移，λmax和εmax均增加。如单个双键，一般λmax为150-200nm，乙烯的λmax = 185nm；而共轭双键如丁二烯λmax = 217nm，己三烯λmax = 258nm。 n→π*所需能量最低，在近紫外区，有时在可见区。但π→π*跃迁几率大，是强吸收带；而n→π*跃迁几率小，是弱吸收带，一般εmax<500。许多化合物既有π电子又有n 电子，在外来辐射作用下，既有π→π*又有n→π*跃迁。如-COOR基团，π→π*跃迁λmax=165 nm，εmax=4000；而n→π*跃迁λmax=205nm，εmax=50。π→π*和n→π*跃迁都要求有机化合物分子中含有不饱和基团，以提供π轨道。含有π键的不饱和基团引入饱和化合物中，使饱和化合物的最大吸收波长移入紫外-可见区。这类能产生紫外-可见吸收的官能团，如一个或几个不饱和键，C=C,C=O,N=N,N=O等称为生色团（chromophore）。某些生色团的吸收特性见下表。 某些生色团及相应化合物的吸收特性 紫外-可见分光光度法单元测验题参考答案 一、填空题（共20分，1分/空） 1、朗伯定律是说明在一定条件下，光的吸收与光径长度成正比；比尔定律是说明在一定条件下，光的吸收与溶液浓度成正比，二者合为一体称为朗伯-比尔定律，其数学表达式为A=Kbc。 2、摩尔吸光系数的单位是L·mol-1·cm-1，它表示物质的浓度为1mol·L-1，液层厚度为1cm时，在一定波长下溶液的吸光度，常用符号ε表示。 3、分子的运动包括三种，它们是电子运动、分子振动和分子转动。其中能量最大的是电子运动，能量最低的是分子转动。 4、多组分分光光度法可用解方程组的方法来求得各组分的含量，这是基于吸光度的加和性。 5、在紫外可见分光光度计中，在可见光区使用的光源是钨灯，用的棱镜和比色皿的材质可以是玻璃；而在紫外光区使用的光源是氢或氘灯，用的棱镜和比色皿的材质一定是石英。 6、影响有色配合物的摩尔吸收系数的因素是波长。 二、单选题(共20分，2分/题) 1、人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是（A）。 A.400～780nm B.200～400nm C.200～1000nm D.400～1000nm 2、物质吸收光辐射后产生紫外-可见吸收光谱，这是由于（C）。 A.分子的振动 B.分子的转动 C.原子核外层电子的跃迁 D.分子的振动和转动 3、物质的颜色是由于选择吸收了白光中的某些波长的光所致。CuSO 溶液呈 4 蓝色是由于它吸收了白光中的（C）。 A.蓝色光波 B.绿色光波 C.黄色光波 D.青色光波 4、符合吸收定律得溶液稀释时，其最大吸收峰波长位置（D）。 A.向长波移动 B.向短波移动 C.不移动 D.不移动，吸收峰值降低 5、当吸光度A=0时，τ为（C）。 A.0 B.10% C.100% D.∞ 6、高吸光度差示法和一般的分光光度法不同点在于参比溶液不同，前者的参比溶液为（D）。 A.溶剂 B.试剂空白 C.比被测试液浓度稍高的待测组分标准溶液 D.比被测试液浓度稍低的待测组分标准溶液 7、双波长分光光度计的输出信号是（B）。 A.试样在λ 1吸收和参比在λ 2 吸收之差 B.试样在λ 1 和λ 2 吸收之差 C.试样在λ 1和λ 2 吸收之和 D.试样在λ 1 吸收和参比在λ 2 吸收之和 8、在分光光度分析中，常出现工作曲线不过原点的情况，下列说法中不会引起这一现象的是（C）。 A.测量和参比溶液所用吸收池不对称 B.参比溶液选择不当 C.显色反应灵敏度太低 D.显色反应的检测下限太高 9、在符合朗伯-比尔定律的范围内，有色物的浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系是（B）。 A.增加，增加，增加 B.减小，不变，减小 C.减小，增加，增加 D.增加，不变，减小 10、双波长分光光度计与单波长分光光度计的主要区别在于（D）。 A.光源的种类 B.检测器的个数 C.吸收池的个数 D.使用的单色器的个数 三、简答题(共25分，5分/题) 1、紫外-可见分光光度法具有什么特点？ 答：①具有较高的灵明度，适用于微量组分的测定； ②分析速度快，操作简便； ③仪器设备不复杂，价格低廉； ④应用广泛，大部分无机离子和许多有机物质的微量成分都可以用这种方法测定。 1.概述 人们在实践中早已总结出不同颜色的物质具有不同的物理和化学性质。根据物质的这些特性可对它进行有效的分析和判别。由于颜色本就惹人注意，根据物质的颜色深浅程度来对物质的含量进行估计，可追溯到古代及中世纪。1852年，比尔(Beer)参考了布给尔(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的比尔朗伯定律。1854年，杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人将此理论应用于定量分析化学领域，并且设计了第一台比色计。到1918年，美国国家标准局制成了第一台紫外可见分光光度计。此后，紫外可见分光光度计经不断改进，又出现自动记录、自动打印、数字显示、微机控制等各种类型的仪器，使光度法的灵敏度和准确度也不断提高，其应用范围也不断扩大。 紫外可见分光光度法从问世以来，在应用方面有了很大的发展，尤其是在相关学科发展的基础上，促使分光光度计仪器的不断创新，功能更加齐全，使得光度法的应用更拓宽了范围。目前，分光光度法已为工农业各个部门和科学研究的各个领域所广泛采用，成为人们从事生产和科研的有力测试手段。我国在分析化学领域有着坚实的基础，在分光光度分析方法和仪器的制造方面国际上都已达到一定的水平［1］［2］ 2.原理 物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。 紫外可见分光光度法的定量分析基础是朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律。即物质在一定浓度的吸光度与它的吸收介质的厚度呈正比，其数学表示式如下： A=錬c 式中：A—吸光度(又称光密度、消光值)， ?—摩尔吸光系数(其物理意义为：当吸光物质浓度为1摩尔/升，吸收池厚为1厘米，以一定波长原光通过时，所引起的吸光值A)，b—吸收介质的厚度(厘米)，c—吸光物质的浓度(摩尔/升)。 物质的颜色和它的电子结构有密切的关系，当辐射(光子)引起电子跃迁使分子(或离子)从基态上升到激发态时，分子(或离子)就会在可见区或紫外呈现吸光，颜色的发生或变化是和分子的正常电子结构的变形联系的。当分子中含有一个或更多的生色基因(即具有不饱和键的原子基团)，辐射就会引起分子中电子能量的改变。常见的生色团有：CO，-N=N-，-N=O，-C N，CS 紫外-可见吸收光谱自测题 1．分子的紫外-可见吸收光谱呈带状光谱，其原因是[ ] A：分子中价电子运动的离域性；B：分子中振动能级的跃迁伴随着转动能级的跃迁；C：分子中价电子能级的相互作用；D：分子中价电子的跃迁伴随振动和转动能级的跃迁2．紫外-可见分子吸收光谱主要用于研究[ ] A：具有共轭双键的化合物；B：有颜色的化合物； C：有杂原子的化合物；D：极性分子 3、下列化合物能产生σ-σ*、π-π*、n-π*跃迁的是[ ] A：一氯甲烷；B：丙酮；C：丁二烯；D：二甲苯 4、下列跃迁能够在200nm以上产生一强吸收带（ε >100 L?mol-1?cm-1）的是[ ] A：σ-σ*；B：n-σ*；C：n-π*；D：π-π* 5、某化合物在正己烷中测得λmax = 305nm，在乙醇中测得λmax = 307nm，该吸收峰是由以下哪种跃迁引起的[ ] A：n→π*；B：π→σ*；C：π→π*；D：σ→σ* 6、以下分子中能同时产生R、K和B带吸收的是[ ] A：CH2=CH-CH=CH-CH=CH2；B：CH2=CH-CH=CH-CHO； C：；D： 7、下列化合物中，哪一个化合物的紫外吸收波长最长[ ] A：CH3(CH2)4CH3；B：CH2=CH(CH2)3CH3； C：CH2=CH(CH2)3CH=CH2；D：CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 8、比较下列化合物的紫外吸收波长（λmax ）的大小[ ] A：a>b>c；B：c>b>a；C：b>a>c；D：c>a>b 9、某化合物在220-400nm范围内没有吸收，该化合物可能属于以下哪一类[ ] A：芳香族化合物；B：含共轭双键化合物；C：醛类；D：醇类 一、实验目的 1、学会使用UV-2550型紫外-可见光分光光度计。 2、掌握紫外—可见分光光度计的定量分析方法。 3、学会利用紫外可见光谱技术进行有机化合物特征和定量分析 的方法。 二、实验原理 基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性建立起来的分析测定方法称为紫外—可见吸收光谱法或紫外—可见分光光度法。紫外—可见吸收光谱是由分子外层电子能级跃迁产生，同时伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁，因此吸收光谱具有带宽。紫外—可见吸收光谱的定量分析采用朗伯-比尔定律，被测物质的紫外吸收的峰强与其浓度成正比，即： 其中A是吸光度，I、I0分别为透过样品后光的强度和测试光的强度，ε为摩尔吸光系数，b为样品厚度，c为浓度。 紫外吸收光谱是由于分子中的电子跃迁产生的。按分子轨道理论，在有机化合物分子中这种吸收光谱取决于分子中成键电子的种类、电子分布情况，根据其性质不同可分为3种电子：（1）形成单键的σ电子；（2）形成不饱和键的π电子；（3）氧、氮、硫、卤素等杂原子上的未成键的n电子。 图1. 基团中的σ，π，n成键电子 当它们吸收一定能量ΔE后，将跃迁到较高的能级，占据反键轨道。分子内部结构与这种特定的跃迁是有着密切关系的，使得分子轨道分为成键σ轨道、反键σ*轨道、成键π轨道、反键π* 轨道和n轨道，其能量由低到高的顺序为：σ<π 图2.分子轨道中的能量跃迁示意图 仪器原理是光源发出光谱，经单色器分光，然后单色光通过样品池，达到检测器，把光信号转变成电信号，再经过信号放大、模/数转换，数据传输给计算机，由计算机软件处理。 三、仪器与溶液准备 1、UV-2550型紫外—可见分光光度计 2、1cm石英比色皿一套 3、UVprobe电脑软件 4、配置好的10μg/mL、15μg/mL、20μg/mL以及未知浓度的甲基 紫溶液，甲基红溶液 5、仪器的基本构成： 紫外可见分光光度计的基本结构如下： 分析化学教研室 第十二章 紫外-可见吸收光谱法 【知识目标】 1．掌握：紫外-可见吸收光谱的产生及其特性，影响紫外-可见吸收光谱的因素。 2．熟悉：紫外-可见吸收光谱与分子结构的关系，电子跃迁类型和吸收带；定性分析方法，混合组分定量方法。 3．了解：电磁辐射和电磁波谱；光谱分析法的分类。 【能力目标】 1．识记：电磁辐射和电磁波谱，光谱分析法的分类；溶剂极性对紫外-可见吸收光谱的影响；仪器的类型；定性分析和纯度检查方法。 2．理解：紫外-可见吸收光谱的产生，电子跃迁类型和吸收带；仪器测量误差。 3．应用：测量条件的选择；定性分析方法和纯度检查，混合组分定量测定方法。 研究物质在紫外-可见光区（200 nm ～760 nm ）分子吸收光谱的分析方法，称为紫外-可见吸收光谱法（ultraviolet -visible absorption spectroscopy ，UV -vis ）。它广泛用于无机和有机物质的定性和定量分析，在药物、食品中应用也较多。 第一节 光谱分析法概述 一、电磁辐射和电磁波谱 表12-1 电磁波谱范围表 分析化学教研室 电磁辐射又称电磁波，是以巨大速度通过空间、不需要以任何物质作为传播媒介的一种能量。电磁辐射具有波粒二象性，即波动性和粒子性。 将电磁辐射按波长的长短顺序排列起来，称为电磁波谱。表12-1列出了各电磁波谱区的名称、波长范围、相应的能级跃迁类型及对应的光谱类型。 二、光谱分析法的分类 光学分析法分为非光谱法与光谱法。 非光谱法是指不以光波长为特征讯号，仅利用物质与电磁辐射的相互作用，测量电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等性质变化的分析方法。主要分析方法包括折射法、旋光法、比浊法、X射线衍射法等。 光谱法是基于电磁辐射能量与物质作用时，测定由物质内部发生量子化的能级之间跃迁而产生吸收、发射或散射的波长和强度，进行定性、定量和结构分析的方法。光谱法可分为吸收光谱法、发射光谱法等。 由气态原子或离子的外层电子在不同能级间跃迁而产生的光谱，称为原子光谱（atomic spectrum）。由分子外层电子跃迁或分子内部振动转动能级跃迁而产生的光谱，称为分子光谱（molecular spectrum）。 （一）吸收光谱法 利用物质的特征吸收光谱进行分析的方法，称为吸收光谱法（absorption spectroscopy）。根据吸收光谱所在光谱区不同，吸收光谱法可分为X射线吸收光谱法、原子吸收光谱法、紫外 可见吸收光谱法、红外吸收光谱法和核磁共振波谱法等。本章主要讨论紫外-可见吸收光谱法。 （二）发射光谱法 通过测量物质的特征发射光谱进行分析的方法，称为发射光谱法（emission spectroscopy）。根据发射光谱所在光谱区和激发方式不同，发射光谱法可分为γ射线光谱法、X射线荧光光谱法、原子发射光谱法、原子荧光光谱法、分子荧光光谱法和分子磷光光谱法等。 第二节紫外-可见吸收光谱与分子结构的关系 紫外-可见吸收光谱法是基于分子外层价电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的方法。它属于分子吸收光谱。分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构相关。 一、紫外-可见吸收光谱的产生和电子跃迁 （一）紫外-可见吸收光谱的产生 分子具有电子能级、振动能级和转动能级，这些能级都是量子化。在每一电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。若用ΔE电子、紫外可见吸收光谱习题集及答案
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