紫外光谱的应用

紫外光谱分析的应用

摘要：紫外吸收法是基于物质对不同波长的紫外光的吸收来测定物质成分和含量的方法。紫外光谱法能够适用于不饱和有机化合物，尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构，对从分子水平去认识物质世界，推动近代有机化学的发展是十分重要的。采用现代仪器分析方法，可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构。近年来紫外光谱在很多方面的研究与应用十分活跃，对实际工作取得了较好的效果。文章综述了近年来紫外光谱法的应用及发展动态。

关键词：紫外光谱；应用；检测

1、前言

光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。其后一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。

实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。

具有光学活性的化合物，在紫外—可见光区( 200 ～800 nm) 范围内，吸收一定波长的光子后，其价电子在分子的电子能级之间跃迁，由此而产生的分子吸收光谱被称为紫外—可见吸收光谱，简称紫外光谱[1]。紫外光谱与电子跃迁有关，在分子中用分子轨道来描述其中电子的状态，分子轨道可以看作是由对应的原子轨道以线性组合而成的，组成分子的两个原子其原子轨道线性组合，就形成了两个不同的分子轨道。其中轨道能量低的为成键分子轨道，是由两原子轨道相加而形成的，另一轨道能量高的为反键分子轨道，是由两原子轨道相减而成的。组成键的两个电子均在能量低的成键分子轨道中，一个自旋向上，一个自旋向下，此状态为分子的基态，但当成键的两个电子分别处在成键分子轨道和反键分子轨道时，分子便处在高能态。当分子受到紫外光的照射，并且紫外光的能量恰好等于分子基态与高能态能量的差额时，就会发生能量转移，从而使电子发生跃迁。当电子从基态向激发态某一震动能级跃迁时，通常我们由基态平衡位置向激发态做垂线，若与某一震动能级的波函数最大处相交，即说明在这个能级电子跃迁的概率最大。当电子能级改变时，振动能级和转动能级也不可避免地会有变化，即电

子光谱中不但包括电子跃迁产生的谱线，也有振动谱线和转动谱线，由于溶液中分子间的相互作用，使不同振动—电子跃迁引起的精细结构平滑化，所以得到的宽的紫外光谱峰。

2、紫外光谱定量测定木质纤维预水解液中溶解性木素和糠醛含量

在传统制浆之前增加预水解段提取木质纤维半纤维素，通过进一步转化可生产高附加值产品，如木糖醇、燃料乙醇等[2]，预水解后物料可分离制备木素并获得纸浆。该技术路线复合生物质精炼发展理念，具有技术基础和成本优势。研究发现预水解分离半纤维素过程中，部分木质素也发生降解转化成低分子酚类物质进入到水解液中，这部分物质在半纤维素水解液的生物转化过程中对微生物的发酵行为有很强的活性抑制作用。而且这部分木素酚类物质分子量小，溶解性强，去除困难[3]。准确快速地定量测定预水解液中的溶解性木素酚类物质含量，是预水解液的脱毒处理和降低木素降解溶出新技术研发过程中亟待解决的一个问题。

木质纤维原料和纸浆中木素定量通常采用克拉森法和酸溶木素测定法。目前水溶解性木素、借鉴酸溶木素方法，采用紫外分光光度计测定。与原料木素分析法不同，预水解过程是在高温热水体系中进行，预水解液中除了溶解性木素酚类物质外，还含有源于半纤维素和木素的降解产物，如糠醛、5-羟甲基糠醛

（5-HMF）、甲酸、乙酸和乙酰丙酸等物质。由戊糖和己糖单元脱水形成的糠醛和羟甲基糠醛（HMF）物质，在280 nm附近有紫外特征吸收，柴欣生等采用三波长紫外光谱技术对桉木热水提取液中糠醛和羟甲基糠醛进行了测定，证明方法的可行性。对阔叶材相思木和一年生芦苇在不同预水解条件下的水解液进行190～600 nm 范围内的紫外光谱扫描，研究其光谱特征和吸收峰位置；然后对水解液中可能影响木质素测定的物质进行了紫外光谱扫描[4]；最后通过硼氢化钠还原消除糠醛类物质的干扰，对水解液中溶解性木素进行了测定，同时依据该方法原理对预水解液中的糠醛类物质也进行了定量分析。

a、溶解性木素的定量测定

相思木木素的标准曲线

芦苇木素的标准曲线

相思木、芦苇预水解液提取木素不同浓度在280 nm 处吸光度工作曲线。由线性回归方程可知，提取木素NaOH 溶液浓度与吸光度之间线性相关性较高，分别达到0.9994 和0.9997，可用于外标法定量测定。根据水解液还原后280 nm 处的吸光度值和标准曲线计算各水解液中木素含量，并与传统酸溶木素测定结果

进行了比较。

b、糠醛的定量测定

糠醛标准曲线

糠醛标准物的最大吸收波长为276nm，由图可见该工作曲线的线性相关系数较高，达到0.9987在糠醛类物质和木素共存的溶液体系，由硼氢化钠还原前后紫外光谱特定波长处吸收的差异，根据朗伯-比尔定律，可以计算求得醛类化合物的含量。

利用紫外光谱法检测木质纤维预水解液中溶解性木素和糠醛含量，这能够更加准确的测定出木素和糠醛含量，并且通过不同条件的比较可以得出最佳方案，大大的提高了检测的精确度。

3、紫外光谱分析监测水质

水污染是当今世界水环境面临的最严峻的问题之一，如何有效控制水污染、合理利用和保护水资源已成为世界各国共同关注的热点之一。水质监测[5]可及时、准确、全面地反映水环境质量和污染源状况，是制定切实可行的污染防治规划和水环境保护的前提和基础。目前水质检测采用的主要技术有化学分析技术、原子光谱技术、色谱分离技术、电化学分析技术、生物传感技术以及分子光谱技术[6]。基于电化学分析技术和生物传感技术的水质分析仪虽然便携，但存在使用寿命短，维护成本高等问题。分子光谱分析技术是水环境监测中应用最广泛的技术[7]，而基于直接紫外光谱分析的水质监测是利用有机物及部分无机物吸收紫外光的特性建立紫外吸光度和水质参数浓度的相关模型来获得重要的水质参数，具有无需试剂、实时在线、体积小、成本低、多参数检测等优点，在对饮用水、地表水、工业废水等水体的在线监测中具有显著优势，满足现代水质监测对监测仪器提出的微型便携、现场实时、多参数、低成本等需求，成为水质监测仪器的重要发展方向。

水体中的有机污染物特别是不饱和有机物以及部分无机离子对紫外光存在吸收，所以可通过测量水体紫外吸收光谱并结合相关算法来得到相应水质监测数

据。水体中的污染物对特定波长紫外光的吸收遵循朗伯－比尔定律，如式（1）所示，当一束平行单色光通过均匀、非散射的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及吸收层厚度的乘积成正比。

A=logI0/I =KCL(1)

式中：A 为吸光度；I0为入射光强度；I为透射光强度；K 为摩尔吸收系数（L·(mol·cm)-1)；c为吸光物质的摩尔浓度(mol·L-1)；L 为吸收层厚度(cm)。

实际测量过程当中，式(1)中K 和L 皆为常数，吸光度A 与浓度c 成正比，且吸光度具有加和性特点，即溶液对某一波长光的吸收等于溶液中各个成分对该波长光的吸收之和，如式(2)所示

A=A1+A2+A3+.....+AN (2)

直接紫外光谱分析法按照检测方式主要有单光谱检测、连续光谱检测两种方式。单光谱检测主要利用朗伯－比尔定律，通过特定波长处的吸光度求解吸收物质浓度；连续光谱检测在朗伯－比尔定律及其加和性的基础上，结合多元分析方法测量各水质参数，其原理图如图所示：首先将训练样本经过国家标准分析方法和连续紫外光谱采集分别得到样本点浓度矩阵Y和吸光度矩阵X；把训练样本水样的吸光度矩阵X 和浓度矩阵Y 作为参数输入，运用多元分析方法建立水质参数定量检测模型；然后将未知水样的吸光度矩阵Xtest代入相应水质参数定量检测模型中，预测得到该水样水质参数的浓度值Xtest。

基于紫外光谱分析的水质监测主要用于监测水体中的如化学需氧量[8]（COD）、生化需氧量（BOD)、总有机碳(TOC)等有机物综合指标以及部分无机物如硝氮(NO3-N)含量指标。直接紫外光谱分析法按照检测方式主要有以下单光谱检测、连续光谱检测两种方式。

单光谱检测：单光谱检测通常采用单管探测器探测水质参数特征波长处的紫外光吸光度，通过对水样进行大量的测量分析，得出测量的吸光度值与水质COD/BOD等参数的回归曲线，即可根据相应关系计算出未知水样的COD/BOD 等参数值与传统测试方法相比，单光谱检测具有无需化学试剂、仪表结构简单、维护工作量小等优点。但对于不同性质的水体，由于单光谱法仅用单波长或双波长处吸光度值来反演COD/BOD等水质参数值，存在相关性差、测量精度低等问

题。

连续光谱检测：连续光谱检测方法为通过扫描水样连续紫外光谱区得到水样吸光度信息，运用多元分析方法提取水质参数光谱数据特征信息，并建立光谱数据和各水质参数浓度之间的校正模型，再根据校正模型演算未知水样的

COD/BOD等水质参数值。连续光谱检测方法可解决单光谱检测方法的相关性差、适用范围低、不适合复杂水样测量、精度低等问题，通常结合化学计量学方[9]进行快速分析，是近年来国际上研究的热点。

基于紫外光谱分析的水质监测[10]具有实时快速、微型便携、无需试剂、无二次污染、低成本及多参数监测的特点，可广泛应用于饮用水、地表水、工业废水等水体的在线监测。随着分析仪器的微型化发展和分析技术的自动化、网络化发展，基于微型紫外光谱仪和机器学习方法的多参数水质监测微系统网络将成为水质监测领域的一个重要发展方向。该微系统网络将更全面、快速地反映监测区域水质信息，并大大降低如试剂消耗及人工维护等成本，可广泛应用于工业水污染和流域水质监测各领域，具有广大的市场和重大的社会效益。

4、紫外光谱法监测阿司匹林合成体系中的阿司匹林和水杨酸

阿司匹林,即乙酰水杨酸,是一种常用的解热镇痛和抗风湿类药。阿司匹林由水杨酸和乙酸酐或乙酰氯催化反应制得。氨基磺酸催化合成阿司匹林经济环保、产品收率高、反应时间短，但依靠某一固定时刻来判断反应终点，存在一定的误差。目前，需要一种可实现实时或接近实时的方法保证合成阿司匹林的质量。

乙酰水杨酸易水解成水杨酸，以中性乙醇为溶剂、酚酞为指示剂，用NaOH 滴定其含量，步骤繁琐，误差较大。高效液相法(HPLC)[11]测量结果精确度高，但分析时间较长。王桂梅[12]提出近红外光谱法实时监控阿司匹林的合成过程，设备费用高。拉曼光谱法[13]可实现阿司匹林过程的监测，但背景干扰大，易受光学系统参数影响。紫外光谱法作为一种简便快速的分析测试方法，与化学计量学多元校正技术结合,能有效地解决紫外吸收光谱共线性现象。偏最小二乘法( PLS)[14]能在变量系统中提取若干对系统具有最佳解释能力的新综合变量即成分，能有效的克服多重相关性造成的信息重叠，区分系统的信息与噪声，提高系统建模的准确度。近年来，将PLS应用于光度法分析领域，在阿司匹林药片和制剂中多组分含量的同时测定方面有了一定的研究，不经分离即可实现多组分的同时测定，为多组分光谱响应重叠的解析提供了一种有效的分析方法。

以氨基磺酸催化合成阿司匹林体系为研究对象，以均匀设计配比该混合体系,采集其紫外光谱[15]，结合PLS同时建立水杨酸和阿司匹林的紫外光谱定标模型。利用紫外光谱法结合PLS监测阿司匹林合成过程中的水杨酸和阿司匹林含量的可行性。利用阿司匹林和水杨酸在氨基磺酸催化合成阿司匹林[16]体系中的紫外

吸收光谱特性，通过对实验条件的研究和模型的优化，使阿司匹林和水杨酸在氨基磺酸催化合成阿司匹林体系中的吸收光谱得到较好的分辨，建立了快速同时定量分析水杨酸和阿司匹林的模型。该方法快速简便、准确可靠，样品不经处理即可满足阿司匹林和水杨酸的同时测定，实现阿司匹林合成监测，较好地判断反应终点; 并为氨基磺酸催化合成阿司匹林优化提供良好的研究基础，可推广应用到其他合成体系的过程监控。

5、紫外光谱分析食品

食品安全关乎人们健康和国计民生，由质量问题引起的食品安全事故越来越多，所以急需对农副食品品质进行快速无损检测。紫外光谱技术在检测食品中一些威胁人们健康的因素方面有着重要作用。近年来，利用紫外光谱法对食品领域[17]的研究与应用越来越多，因其具有灵敏可靠、实用性强、简便快捷的优点被推广应用。

5.1紫外光谱法在检测食品含量

孙延春[18]等建立了一种测定可乐饮料中咖啡因含量的紫外光谱分析方法，并将大相比离心萃取应用于仪器分析样品微制备过程。该方法将经过处理的可乐饮料进行了紫外光谱测定，操作方法简单而且快捷，重现性好，相对标准偏差小，在三种可乐饮料中加入不同浓度的咖啡因标准溶液，回收率在96.6% ～106.1%之间，线性范围为0.5 ～30 mg /t，相关系数为0.999 9；检出限为0.001 mg /L。将这种方法用于市场上出售的可乐饮料中咖啡因含量分析，取得了满意的结果。

蒋琦霞[19]等结合凝胶过滤色谱技术和紫外光谱技术研究了低聚木糖的生产原料以及生产过程中形成的色素。结果表明，聚木糖粗产品中主要有三类色素存在，第一类是来源于玉米芯材料的黑色素；第二类是主要来自于蒸煮过程中产生的焦糖色素；第三类是产生于玉米芯的稀酸预处理和蒸煮过程得到的糖类物质的酸降解产物。活性炭对三类色素均有一定的去除效果，但对相对分子质量为5 000 的黑色素的去除效果较差．阴离子交换树脂D301－G 对低聚木糖液色素的脱除很有效，几乎能够完全脱除低聚木糖液中的焦糖色素。董翠月等用纸色谱结合紫外光谱分析，对甘蓝型油菜种皮中黄酮类色素进行了分离及种类鉴定，发现甘蓝型黑、黄籽油菜种皮中均含有花色素、大量黄酮醇、少量的异黄酮苷及黄酮醇苷。不同之处在于，黑籽中除含有上述成分外还含有大量黄酮，而黄籽中含有大量异黄酮类色素。

5.2紫外光谱法在鉴别食品质量

叶旭君[20]等采用紫外—可见—近红外分光光度计UV －3600 获取菠菜叶片样本的光谱数据，并且用常规物理化学方法和萤火虫荧光素酶生物发光技术，制备和测定细胞原生质体悬浮液及其细胞原生质体的ATP 含量，并建立了基于

298 nm 紫外光和730 nm 近红外光两个特征波长菠菜叶片光谱反射率的细胞原生质体ATP 含量的预测模型。结果分析表明，298 nm 紫外光和730 nm 近红外光两个特征波长具有预测细胞原生质体ATP 含量的潜力( Ｒ2 = 0.802 9 和0.901) ，提出的基于光谱技术的蔬菜细胞ATP 含量检测方法为准确、快速、无损的蔬菜新鲜度评价提供一种新的技术途径。

李先端[21]等采用紫外光谱鉴别及国标规定方法，比较各种样品的变化情况，酿造白米醋在270 nm 下有吸收，配置白醋则没有; 酿造米醋灰分平均在2.00% 左右，酿造白米醋灰分在0.29% 左右，配置白醋灰分在0.02%左右，酿造米醋氨基态氮平均在0.121%左右，酿造白米醋氛基态氮在0.009%左右，配置白醋氛基态氮为0。试验方法操作简便、实用可靠，可以作为鉴别酿造醋和配置醋质量真伪的优劣指标。

杨研[22]在研究茶褐素的基本性质的基础上，建立了普洱茶中茶褐素的紫外光谱测定方法。结果显示，普洱茶中的茶褐素在270 nm 下有特征性吸收，可将270 nm 作为茶褐素的紫外测定波长。试验建立了茶褐素标准品的制样方法和标准曲线，测定结果表明，所建立的方法操作简单，结果也具有一定的可信度，可用于普洱茶及其制品中茶褐素的分析测定。

6、总结

随着科学技术的迅速发展，紫外光谱分析方法不断完善，新仪器的发展具有如下特点：分析测试的准确度和灵敏度不断提高，分析速度进一步加快。随着分析仪器的微型化发展和分析技术的自动化、网络化发展，基于微型紫外光谱仪和机器将适用于越来越多的检测。新领域、新方法不断出现，各学科的新成就被应用到分析中；联用分析技术已成为当前分析方法发展的方向。由于现代科学技术的发展，对信息量及分析速度的要求都在提高，采用一种分析技术已无法满足分析任务的要求，于是将几种分析技术结合组成联用技术，相互取长补短，从而提高方法的灵敏度、准确度以及对复杂物质的分辨能力。使操作和数据处理快速、准确和简便化、自动化，使分析方法大为改观，紫外光谱应用范围日益扩大，并已成为科学技术的先进领域和现代实验化学的重要支柱。

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紫外吸收光谱的应用

紫外吸收光谱的应用

第九章紫外吸收光谱分析ultraviolet spectro-photometry, UV 第三节紫外吸收光谱的应用applications of UV 一、定性、定量分析qualitative and quantitative analysis 1. 定性分析 εmax：化合物特性参数，可作为定性依据； 有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，不完全反映分子特性； 计算吸收峰波长，确定共扼体系等 甲苯与乙苯：谱图基本相同； 结构确定的辅助工具； εmax ，λmax都相同，可能是一个化合物； 标准谱图库：46000种化合物紫外光谱的标准谱图 ?The sadtler standard spectra ,Ultraviolet?2. 定量分析 依据：朗伯-比耳定律 吸光度：A= ε b c 透光度：-lg T = ε b c 灵敏度高：

εmax：104～105 L· mol-1 · cm -1；（比红外大） 测量误差与吸光度读数有关： A=0.434，读数相对误差最小； 二、有机化合物结构辅助解析structure determination of organic compounds 1. 可获得的结构信息 （1）200-400nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2）270-350 nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮n →π* 跃迁产生的R带。 （3）250-300 nm 有中等强度的吸收峰（ε=200-2000），芳环的特征吸收（具有精细解构的B带）。 （4）200-250 nm有强吸收峰（ε≥104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（~230 nm）；?β,α不饱和醛酮：K带~230 nm ，R带~310-330 nm 260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。 2.光谱解析注意事项 (1) 确认λmax，并算出㏒ε，初步估计属于何种吸收带；

紫外吸收光谱的基本原理

紫外吸收光谱的基本原理，应用与其特点 紫外吸收光谱的基本原理 吸收光谱的产生 许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱 紫外光谱的表示方法 通常以波长入为横轴、吸光度 A (百分透光率T% )为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(l0/I1), 10 入射光强度， 11透过光强度； 透光率也称透射率T,为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0 透光率T与吸光度A 的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A= b e &为摩尔吸光系数，它是浓度为 1mol/L的溶液在1em的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；e为物质的浓度，单位为mol/L ; b为液层厚度，单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长加ax和该波长下的摩尔吸收系数 max来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具 有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的 分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱?通常以波长入为横轴、吸光度 A (百分透光率T% )为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0 入射光强度， I1透过光强度； 透光率也称透射率T,为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0 透光率T与吸光度A 的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度e成正比A= b e &为摩尔吸光系数，它是浓度为 1mol/L的溶液在1em的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；e为物质的浓度，单位为mol/L ；b为液层厚度，单位为em。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长加ax和该波长下的摩尔吸收系数 max来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的形状、?max和max与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合形状、?max 和max与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合物的?max和max都有定值， 同类化合物的e max比较接近，处于一个范围。 紫外吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁所产生的。由于电子能级跃迁往往要引起分子 中核的运动状态的变化，因此在电子跃迁的同时，总是伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁。考虑跃迁前的基态分子并不是全是处于最低振动和转动能级，而是分布在若干不同的

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 →

紫外可见光谱及其应用(结合文献)

紫外-可见吸收光谱法 UV-Vis Spectrophotometer UV-Vis Spectrophotometer 主要内容 紫外-可见吸收光谱法的原理 紫外-可见吸收光谱法 紫外-可见分光光度计构造 紫外-可见分光光度计的应用 UV-Vis Spectrophotometer 基本原理：光的选择性吸收 紫外-可见吸收光谱法 分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后，发生了电 子能级跃迁，而产生了相应的吸收光谱。属分子吸收光谱。分子吸收光谱的分析方法。 紫外-可见吸收光谱分析是研究物质在紫外-可见光波下的 紫外-可见区可细分为： （1）10-200nm；远紫外光区（2）200-400nm；近紫外光区（3）400-800nm；可见光区 UV-Vis Spectrophotometer 光的吸收定律 1.朗伯比尔定律：A＝kbc。 紫外-可见吸收光谱法 表明：一定温度下，一定波长的单色光通过均匀的、非散射的溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。 入射光 I0 透射光 It A＝kbc 式中: A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度； k：摩尔吸光系数，单位 L mol－１ cm－１； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位 mol L－１； UV-Vis Spectrophotometer

紫外-可见吸收光谱法 紫外－可见吸收光谱与分子结构 （一）电子跃迁类型 （1）电子类型 形成单键的σ电子形成双键的π电子未成对的孤对电子n电子 C-H C-C C=C C=O C=O s H C H O p n UV-Vis Spectrophotometer 紫外-可见吸收光谱法 π*、n 能量高低σ＜π＜n＜π*＜σ* 分子轨道有σ、σ*、π、 σ* π* n →σ* π→π* n→π*跃迁 n π 能量 σ→σ* 其中σ-σ* 跃迁所需能量最大，n-π*及配位场跃迁所需能量最小，因此，它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区。从图中纵坐标可知π-π*及电荷迁移跃迁产生的谱带强度最大，π-π*、nσ*跃迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱带强度最小。

紫外光谱仪的原理及应用

紫外光谱仪的原理及应用 一、基本原理 利用紫外－可见吸收光谱来进行定量分析由来已久，可追溯到古代，公元60年古希腊已经知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量，这一古老的方法由于最初是运用人眼来进行检测，所以又称比色法。到了16、17世纪，相关分析理论开始蓬勃发展，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，这就是著名的朗伯－比尔定律。 紫外－可见吸收光谱的形成 吸光光度法也称做分光光度法，但是分光光度法的概念有些含糊，分光光度是指仪器的功能，即仪器进行分光并用光度法测定，这类仪器包括了分光光度计与原子吸收光谱仪（AAS）。吸光光度法的本质是光的吸收，因此称吸光光度法比较合理，当然，称分子吸光光度法是最确切的。 紫外－可见吸收光谱是物质中分子吸收200-800nm光谱区内的光而产生的。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跃迁（原子或分子中的电子，总是处在某一种运动状态之中。每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。这些电子由于各种原因（如受光、热、电的激发）而从一个能级转到另一个能级，称为跃迁。）当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃迁到一个能量较高的能级。因此，每一跃迁都对

应着吸收一定的能量辐射。具有不同分子结构的各种物质，有对电磁辐射显示选择吸收的特性。吸光光度法就是基于这种物质对电磁辐射的选择性吸收的特性而建立起来的，它属于分子吸收光谱。跃迁所吸收的能量符合波尔条件： 二、应用范围 紫外－可见分光光度计可用于物质的定量分析、结构分析和定量分析。而且还能测定某些化合物的物理化学参数，如摩尔质量、配合物的配合比例和稳定常熟、酸碱电离常数等。 1．定性分析 紧外－可见分光光度法对无机元素的定性分析应用较少，无机元素的定性分析可用原子发射光谱法或化学分析的方法。在有机化合物的定性鉴定和结构分析中，由于紫外－可见光谱较简单，特征性不强，因此该法的应用也有一定的局限性。但是它适用于不饱和有机化合物。尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。此外，可配合红外光谱、核磁共振波谱法和质谱法进行定性鉴定和结构分析，因此它仍不失为是一种有用的辅助方法。 一般有两种定性分析方法，比较吸收光谱曲线和用经验规则计算最大吸收波长λmax，然后与实测值进行比较。 2．结构分析

紫外光谱法在线测量连串反应动力学过程1

实验名称：紫外光谱法在线测量连串反应动力学过程 一. 目的 (1) 学习并掌握用紫外光谱仪在线测量反应过程的方法。 (2) 了解化学计量学基本方法在光谱动力学矩阵数据解析中的应用。 二. 原理 邻苯二甲酸二甲酯(DMP)在碱性条件下的水解反应为典型的连串反应： COOCH 3 COOCH 3 OH - H 2O COO -COOCH 3 H 2O OH -COO -COO - (4) 三种成分DEP 、邻苯二甲酸单乙酯、邻苯二甲酸根均有紫外吸收，且光谱重叠严重。每个时间测量到的光谱均可视作三种成分的混合光谱。在线测量的一系列反应时间(设为nt 个)的紫外吸收光谱(设波长数为nw 个)可记作数据矩阵Y ，其维数为nw ×nt 。它可分解为各组分的纯光谱矩阵S 和动力学谱矩阵Q t ，即Y = SQ t +E 。式中上标“t ”表示矩阵或向量的转置；E 为量测误差矩阵。如果能知道S 或Q t 中任一个，则另一个矩阵利用最小二乘回归法能直接解出。而实际测定的如邻苯二甲酸二乙酯的碱性水解一类的反应，各组分的光谱重叠严重，各组分的纯光谱预先也不知道。但化学反应有确定的模式。尝试设定一组包括反应级数和速率常数的动力学参数，则根据动力学方程可计算出动力学谱t test Q ，并进一步 按式(5)算出此时的光谱矩阵： t 1test test test test ()-=S Y Q Q Q (5) 所获得的光谱和动力学矩阵可重构数据矩阵，并计算出原始数据矩阵的残余矩阵Y res ： Y res =Y - S test t test Q (6) 以残余矩阵Y res 中各元素的平方和SSQ 为目标函数，当SSQ 达到最小值时，此时的S test 和t test Q 就可视作实际的光谱及动力学谱矩阵，反应的动力学模型（包括 反应级数及速率常数）也就被确定。为便于与实际测量误差相比较，把SSQ 转化为残余标准偏差RSD ，两者的关系为：

紫外光谱分析法习题答案

紫外光谱分析法习题 班级姓名分数 一、选择题 1. 在紫外－可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰 ( 3 ) (1) 消失 (2) 精细结构更明显 (3) 位移 (4) 分裂 2. 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 ( 4 ) (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 3. 许多化合物的吸收曲线表明，它们的最大吸收常常位于 200─400nm 之间，对这一光谱区应选用的光源为 ( 1 ) (1) 氘灯或氢灯 (2) 能斯特灯 (3) 钨灯 (4) 空心阴极灯灯 4. 助色团对谱带的影响是使谱带 ( 1 ) (1)波长变长 (2)波长变短 (3)波长不变 (4)谱带蓝移 5. 指出下列哪种是紫外-可见分光光度计常用的光源？ ( 4 ) (1) 硅碳棒 (2) 激光器 (3) 空心阴极灯 (4) 卤钨灯 6. 指出下列哪种不是紫外-可见分光光度计使用的检测器？ ( 1 ) (1) 热电偶 (2) 光电倍增管 (3) 光电池 (4) 光电管 7. 紫外-可见吸收光谱主要决定于 ( 2 ) (1) 分子的振动、转动能级的跃迁; (2) 分子的电子结构 (3) 原子的电子结构; (4) 原子的外层电子能级间跃迁 8. 基于发射原理的分析方法是 ( 2 ) (1) 光电比色法 (2) 荧光光度法 (3) 紫外及可见分光光度法 (4) 红外光谱法 9. 基于吸收原理的分析方法是 ( 4 ) (1) 原子荧光光谱法;(2) 分子荧光光度法; (3) 光电直读光谱法; (4) 紫外及可见分光光度法 10.在紫外-可见分光光度计中, 强度大且光谱区域广的光源是

实验1紫外-可见吸收光谱实验报告

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

紫外可见吸收光谱仪原理及使用

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。

紫外光谱法与红外光谱法

部分一紫外光谱法与红外光谱法 摘要：光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法，紫外光谱法(UV)，红外光谱法(IR)都是属于光谱法。 一、原理不同 1、紫外光谱(UV) 分子中价电子经紫外光照射时，电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫紫外光谱。紫外光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm(纳米), 其中100-200nm 为远紫外区，200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。 2、红外光谱法（IR） 分子与红外辐射的作用，使分子产生振动和转动能级的跃迁所得到得吸收光谱，属于分子光谱与振转光谱范畴。利用样品的红外吸收光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法称之红外光谱法。 红外光区的波长范围是0.76—500 μm，近红外0.76—2.5μm中红外 2.5—25μm远红外波长25—500μm 。 二、仪器对比

三、分析目的 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。 3、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 4、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，是鉴定许多化合物，尤其是有机化合物的重要定性工具之一。红外光谱主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。

紫外吸收光谱法

第二章：紫外吸收光谱法 一、选择 1. 频率（MHz）为4.47×108的辐射，其波长数值为 （1）670.7nm （2）670.7μ（3）670.7cm （4）670.7m 2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其 能级差的大小决定了 （1）吸收峰的强度（2）吸收峰的数目 （3）吸收峰的位置（4）吸收峰的形状 3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于 （1）紫外光能量大（2）波长短（3）电子能级差大 （4）电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 4. 化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高 （1）σ→σ*（2）π→π*（3）n→σ*（4）n→π* 5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收 波长最大 （1）水（2）甲醇（3）乙醇（4）正己烷 6. 下列化合物中，在近紫外区（200～400nm）无吸收的是 （1）（2）（3）（4） 7. 下列化合物，紫外吸收λ 值最大的是 max （1）（2）（3）（4） 二、解答及解析题 1.吸收光谱是怎样产生的？吸收带波长与吸收强度主要由什么因素决定？

2.紫外吸收光谱有哪些基本特征？ 3.为什么紫外吸收光谱是带状光谱？ 4.紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息？紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性？ 5.分子的价电子跃迁有哪些类型？哪几种类型的跃迁能在紫外吸收光谱中反映出来? 6.影响紫外光谱吸收带的主要因素有哪些？ 7.有机化合物的紫外吸收带有几种类型？它们与分子结构有什么关系？ 8.溶剂对紫外吸收光谱有什么影响？选择溶剂时应考虑哪些因素？ 9.什么是发色基团？什么是助色基团？它们具有什么样结构 或特征？ 10.为什么助色基团取代基能使烯双键的n→π*跃迁波长红移？而使羰基n→π*跃迁波长蓝移？ 11.为什么共轭双键分子中双键数目愈多其π→π*跃迁吸收带波长愈长？请解释其因。 12.芳环化合物都有B吸收带，但当化合物处于气态或在极性溶剂、非极 性溶剂中时，B吸收带的形状有明显的差别，解释其原因。 13.pH对某些化合物的吸收带有一定的影响，例如苯胺在酸性介质中它 的K吸收带和B吸收带发生蓝移，而苯酚在碱性介质中其K吸收带和 B吸收带发生红移,为什么？羟酸在碱性介质中它的吸收带和形状会 发生什么变化？ 14.某些有机化合物，如稠环化合物大多数都呈棕色或棕黄色，许多天 然有机化合物也具有颜色，为什么？ 15.六元杂环化合物与芳环化合物具有相似的紫外吸收光谱，请举几个 例子比较之，并解释其原因。 16.紫外光谱定量分析方法主要有哪几种？各有什么特点？ 17.摩尔吸光系数有什么物理意义？其值的大小与哪些因素有 关？试举出有机化合物各种吸收带的摩尔吸光系数的数值范围。

紫外光谱的应用

紫外光谱分析的应用 摘要：紫外吸收法是基于物质对不同波长的紫外光的吸收来测定物质成分和含量的方法。紫外光谱法能够适用于不饱和有机化合物，尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构，对从分子水平去认识物质世界，推动近代有机化学的发展是十分重要的。采用现代仪器分析方法，可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构。近年来紫外光谱在很多方面的研究与应用十分活跃，对实际工作取得了较好的效果。文章综述了近年来紫外光谱法的应用及发展动态。 关键词：紫外光谱；应用；检测 1、前言 光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。其后一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。 实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。 具有光学活性的化合物，在紫外—可见光区( 200 ～800 nm) 范围内，吸收一定波长的光子后，其价电子在分子的电子能级之间跃迁，由此而产生的分子吸收光谱被称为紫外—可见吸收光谱，简称紫外光谱[1]。紫外光谱与电子跃迁有关，在分子中用分子轨道来描述其中电子的状态，分子轨道可以看作是由对应的原子轨道以线性组合而成的，组成分子的两个原子其原子轨道线性组合，就形成了两个不同的分子轨道。其中轨道能量低的为成键分子轨道，是由两原子轨道相加而形成的，另一轨道能量高的为反键分子轨道，是由两原子轨道相减而成的。组成键的两个电子均在能量低的成键分子轨道中，一个自旋向上，一个自旋向下，此状态为分子的基态，但当成键的两个电子分别处在成键分子轨道和反键分子轨道时，分子便处在高能态。当分子受到紫外光的照射，并且紫外光的能量恰好等于分子基态与高能态能量的差额时，就会发生能量转移，从而使电子发生跃迁。当电子从基态向激发态某一震动能级跃迁时，通常我们由基态平衡位置向激发态做垂线，若与某一震动能级的波函数最大处相交，即说明在这个能级电子跃迁的概率最大。当电子能级改变时，振动能级和转动能级也不可避免地会有变化，即电

第九章 紫外光谱法

第九章紫外光谱法 主要教学目标：使学生了解紫外光谱的基本原理；了解紫外吸收和分子结构的内在联系；熟悉紫外检测的仪器装置并熟练掌握紫外光谱的实验技术；能用紫外吸收光谱解析有机化合物。 教学方法及教学手段：采用板书和教学课件及多媒体课件相结合，课堂上师生互动，采用启发式和提问式的教学方式，并且课堂上学习的表现记入学生的平时成绩。 教学重点及难点：了解紫外吸收和分子结构的内在联系；能用紫外吸收光谱解析有机化合物。 引言有机波谱学是表征有机化合物分子结构的重要手段。20世纪30年代发展了紫外光谱，40年代发展的红外光谱，50年代发展的核磁共振谱和质谱。称为“四大波谱”。 光是电磁波，其能量可以用波长来表示，也可以用频率和波数来表示。物质吸收紫外光和可见光引起分子中价电子跃迁，物质吸收红外光则引起分子振动。所以紫外－可见光又称为电子光谱，红外光谱又称为分子振动光谱。 9.1 紫外光谱的基本原理 9.1.1 紫外光谱的产生 紫外-可见吸收光谱是分子吸收紫外-可见光区10～800 nm的电磁波而产生的吸收光谱，简称紫外光谱(UV)。这个数量级能量的吸收，可以导致分子的价电子由基态(S0) 跃迁到高能量的激发态(S1, S2, …)。 紫外可见光可分为3个区域：远紫外区10～190 nm ，近紫外区190～400 nm ，可见光区400～800 nm。 紫外光谱是化学键的成键电子跃迁产生的吸收光谱。当一定波长（200~800nm)的紫外光通过样品分子时，分子从紫外光中吸收能量，即电子从E0跃迁到另一个具有高能态E1的反键轨道，称为电子跃迁（同时伴有振动能级和转动能级的跃迁），此时产生的吸收光谱称为紫外吸收光谱。

紫外可见吸收光谱在生物方面的应用

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

实验一 紫外吸收光谱法

实验一紫外吸收光谱法（UV） 一、实验目的 1．了解紫外吸收光谱法的原理 2．掌握紫外吸收光谱仪的操作以及测绘的方法 3．了解不同溶剂对紫外吸收光谱的影响 二、基本原理 紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm, 其中100-200nm 为远紫外区，200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。有机分子中可以跃迁的电子有：σ电子，π电子和n电子。跃迁的类型有：σ→σ*，n →σ*，π→π *，n→π *。既然一般的紫外光谱是指近紫外区，即200-400nm，那么就只能观察π→π *和n→π *跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。 紫外光谱主要通过谱带位置和吸收强度提供有机分子的结构信息，紫外光谱很宽，吸收强度常用最大吸收波长处的摩尔系数表示，由n→π*跃迁产生的吸收带称为R带，特征是吸收波长较长，270-300nm，吸收强度弱。由π→π *跃迁产生的吸收带称为K带，特点是吸收强度强，吸收波长与共轭体系的大小密切相关，一般每增加一个双键大约红移30nm。 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。 苯的特征吸收带为184nm（E1），204nm(E2)，254nm(B)。E1带、E2带和B 带式苯环上三个共轭体系中的π→π*跃迁产生的，E1带和E2带属强吸收峰带，

在230—270nm范围内的B带属弱吸收带，其吸收峰常随苯环上取代基的不同而发生位移。当苯环上有助色基团如—OH、—Cl等取代基时，由于n→π共轭，使E2吸收带向长波长方向移动，但一般在210nm左右。同时，n→π共轭还能引起苯吸收的精细结构消失。 溶剂极性对紫外光谱的影响较复杂，主要可分为两类：①对吸收强度和精细结构的影响。在非极性溶剂中，尚能观察到振动跃迁的精细结构。但若改为极性溶剂后，由于溶剂和溶质的分子作用力增强，使谱带的精细结构变得模糊，以致完全消失成为平滑的吸收谱带。②对最大吸收波长（λmax）的影响。n →σ*和n→π*跃迁的分子都含有非键的n电子，基态极性比激发态大，因此基态能够与溶剂之间产生较强的氢键，能量下降较大，而激发态能量下降较小，故跃迁能量增加，吸收波长向短波方向移动，即发生蓝移。而在π→π*跃迁的情况下激发态的极性比基态强，溶剂使激发态的能级降低的比基态多，当溶剂极性增大使π→π*跃迁所需能量减小发生红移。 三、仪器与试剂 1．仪器：紫外吸收光谱仪（TU-1901）、1cm石英比色皿、容量瓶（50mL）2．试剂：苯、正己烷、三氯甲烷、无水乙醇、去离子水 四、实验步骤 在室温条件下，以正己烷、三氯甲烷（氯仿）、无水乙醇和去离子水为溶剂，在紫外光谱200-400nm波长范围内扫描测定苯的紫外吸收光谱； 1．配制溶液：取5只分别标为1，2，3，4的50mL容量瓶。各加入0.025mL 苯，分别用正己烷、三氯甲烷、乙醇和去离子水定容至50ml，摇匀。 2．测定溶液：从200-400nm对混合溶液进行波长扫描，得到吸收光谱。 3．分析图样：观察各吸收谱的曲线，分析不同溶剂对苯的吸光度的影响。 五、实验结果

紫外光谱分析方法

第四章 紫外光谱、紫外－可见光分光光度法 §4-1紫外－可见吸收光谱的产生 一． 原因：分子中价电子跃迁产生的光谱吸收 二．电子跃迁类型 与有机化合物有关的价电子有σ、π和n 电子，主要跃迁有： 1．N －V 跃迁：由基态跃迁至反键轨道：σ-σ*、π-π* 2．N －Q 跃迁：非键电子跃迁到反键轨道：n-σ*、n-π* 3．N －R 跃迁：σ电子激发到更高能级或电离 吸收波谱： σσ σππ π －－－－>>远紫外 紫外 可见光 配位场跃迁电荷转移跃迁 ****、频率 此外，与分光光度法有关的跃迁还有： 4．电荷转移跃迁，常见过渡金属与有机配位体（显色剂）之间电子转移跃迁，大多在可见光区，吸收强度大，往往用于定量分析。 5.配位场跃迁，d-d 或f-f 轨道在配位场作用下简并，轨道分裂，产生d-d （Ⅳ、V 周期）、f-f （La 系、Ar 系）跃迁。此吸收能量少，吸收强度较小，多在可见光区。 三．辐射吸收的基本定律—朗伯-比尔定律 当一束平行光通过均匀的液体介质时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液，还有一部分被容器表面散射。

即I0＝It（吸收光）＋Ia（透射光）＋Ir 若散射光Ir→0 则I0＝It＋Ia 1．透光率T＝Ia/I0 T↑，吸收↓ 2．吸光度A＝lg1/T＝lgI0/Ia A↑，吸收↑ 3．朗伯－比尔定律 当入射光波长一定时（单色光），溶液吸光度A只与溶液中有色物质浓度和比色皿厚度有关，成正比，即 A∝LC => A＝kLC 式中：k－比例常数－系吸系数 L－比色皿厚度 C－溶液浓度 当C为摩尔浓度，令k＝ε，称为摩尔吸光系数。 4．吸光度的加和性，若溶液中有m种成分，其在某一波长下吸光系数分别为ε1、ε2…εm，浓度分别为C1、C2…Cm 则 ∑ ε C 入 入 总 A＝ 对于同一种物质，波长不同时ε(或K)不相同。 四、无机化合物的紫外-可见光谱 §4-2有机化合物的紫外－可见光谱一．吸收光谱表示方法（光谱图） 用A～λ或T％～λ作图称光谱图。 A T% λ() 或

分享五大波谱解析步骤简述一紫外光谱解析UV应用时顾及吸收带

分享：五大波谱解析步骤简述 (一) 紫外光谱 解析UV应用时顾及吸收带的位置，强度和形状三个方面。从吸收带(K 带)位置可估计产生该吸收共轭体系的大小;从吸收带的强度有助于K带，B带和R带的识别;从吸收带的形状可帮助判断产生紫外吸收的基团，如某些芳香化合物，在峰形上可显示一定程度的精细结构。一般紫外吸收光谱都比较简单，大多数化合物只有一、两个吸收带，因此解析较为容易。可粗略归纳为以下几点： ①如果化合物在220～800nm区间无吸收，表明该化合物是脂肪烃、脂环 烃或它们的简单衍生物。 ②如果在220～250nm间显示强吸收(ε近10000或更大)，表明有R带吸 收，即分子结构存在共轭双烯或α，β—不饱和醛、酮。 ③如果在250～290nm间显示中等强度(ε为200～1000)的吸收带，且常 显示不同程度精细结构，表明结构中有苯环或某些杂芳环的存在。 ④如果在290nm附近有弱吸收带(ε<100)，则表明分子结构中非共轭羰基。 ⑤如果在300nm上有***度吸收，说明该化合物有较大的共轭体系;若***度 吸收具有明显的精细结构，说明为稠环芳、稠环杂芳烃或其衍生物。 (二)红外光谱 1. 解析红外光谱的三要素(位置、强度和峰形) 在解析红外光谱时，要同时注意红外吸收峰的位置，强度和峰形。吸收位置是红外吸收最重要的特点，但在鉴定化合物分子结构时，应将吸收峰的位置辅以吸收峰强度和峰形综合分析。每种有机化合物均显示若干吸收峰，对大量红外图谱中各吸收峰强度相互比较，归纳出各种官能团红外吸收强度的变化范围。只有熟悉各官能团红外吸收的位置和强度处于一定范围时，才能准确推断出官能团的 存在 2 .确定官能团的方法 对于任何有机化合物的红外光谱，均存在红外吸收的伸缩振动和多种弯曲振动。因此，每一个化合物的官能团的红外光谱图在不同区域显示一组相关吸收峰。 只有当几处相关吸收峰得到确认时，才能确定该官能团的存在。例1. 甲基(CH3)：2960cm-1和2870cm-1为伸缩振动，1460cm-1和1380cm-1为其弯曲 振动。 例2. 亚甲基(CH2)：2920cm-1和2850cm-1为其伸缩振动，1470cm-1和

紫外光谱法

第4章紫外光谱法（UV） Ultraviolet Spectrophotometry 4.1 紫外光谱的基本特点 4.1.1 紫外光区的波长范围及分类 紫外光是波长为10～380nm的电磁波，其中远紫外区波长为10～200nm，近紫外区波长为200～380nm。远紫外又叫真空紫外，近紫外也叫石英紫外。 4.1.2 分子的能级组成和紫外光谱 组成物质的分子总是处于不断地运动之中，分子的运动状态主要有四种：使分子从空间的一个位置移动到另一个位置的平动、分子中价电子的运动、分子内的原子在其平衡位置附近的振动、以及分子本身绕其重心的转动。每一种运动状态都具有一定的能量，属于一定的能级。分子的平动能级是连续的、非量子化的，它与吸收光谱无关。分子中的电子运动、振动和转动都属于分子内部的运动，它们所对应的能级都是不连续的、量子化的。 能量最低的能级状态叫基态，通常基态的稳定性最高；能量高于基态的能级状态叫激发态。当适当频率的光照射处于基态的原子或分子、且光子所具有的能量正好等于某激发态与基态的能级差时，光子的能量将向该原子或分子转移，使其由基态能级跃迁至激发态能级，同时产生吸收光谱。 分子的电子能包括电子运动产生的动能及电子与原子核和其他电子之间相互作用而产生的位能。分子的价电子的激发态与基态能级之差?E e约为1～20eV。利用式（4-1）的Planck 方程，可以求出其对应吸收光的波长范围。 E = hv = hc /λ （4-1）式中，E为光子的能量，单位为J或eV；h为Planck常数，h = 60626×10－34J·s =4.135×10－15eV·s；v 、λ分别为光的频率和波长。 当?E e = 1eV时， 1581 6 1 4.13510eV s 3.010m s 1.24010m1240nm 1eV e hc E λ -- - ????? ===?= ? 同理，当?E e= 20eV时，λ2 = 62nm。由此可见，电子能级跃迁所产生的吸收光谱主要位于紫外-可见区以及部分近红外区。 分子的振动能是分子振动过程中产生的位能和动能，其能级差?E v约为?E e的1/10，一般在0.05～1eV之间，其对应的吸收光波长约为1.24～25μm，属于近红外和中红外区。 分子的转动能是分子旋转运动时所具有的动能，其能级差?E r大约为?E v的1/10～1/100，它所对应的吸收光的波长范围在中红外、远红外和微波区。 分子的结构往往比较复杂，当它发生电子能级的跃迁的同时，必然会伴随着振动能级的跃迁和转动能级的跃迁，它们相互叠加的结果使得到的电子光谱中的谱线间隔大大缩小，甚至几乎连在一起，形成所谓的带状光谱。图4-1是双原子分子的能级示意图，图中E A和E B是电子能级，在每一电子能级中因振动能量的不同而分为若干个V = 0，1，2，…的振动能级，在同一电子能级和同一振动能级中，还因为转动能量的不同而分为若干个R = 0，1，2，…的转动能级。