第二章 紫外—可见分光光度法
2.1 引言 2.2 紫外－可见吸收光谱 2.3 光吸收定律－Lambert-Beer定律 2.4 紫外－可见分光光度计 2.5 分析条件的选择 2.6 UV-Vis光度法的应用
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2.1 引言
光谱分析法：利用物质与光（辐射能）相互作用 而建立起来的定性、定量和结构分析方法。
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光子的能量与波长的关系（反比）
频率，Hz
光速 2.998 ×108 m/s
1eV=1.602 ×10-19 J ＝96.55kJ/mol
E
h
hc
能量
Planck常数
J或eV 6.626×10-34 J·s
波长 nm
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例：计算波长为200 nm的光子的能量
解： E hc
6.626 10 34 J s 2.998 108 m/s
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末端吸收
吸收峰 肩峰
谷
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吸收曲线的讨论：
①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最大吸
收波长λmax
②不同浓度的同一种物质，
其吸收曲线形状相似λmax
不变。而对于不同物质，它
们的吸收曲线形状和λmax
则不同。
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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之一(分子内部能级分布 状况)。
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2.2 紫外－可见吸收光谱
一.吸收光谱的产生 分子内三种运动对应三种能级： 电子运动－电子能级(Electron energy level 原子之间的相对振动－振动能级(vibration) 分子转动－转动能级(rotation) 分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
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当有一频率v , 如果辐射能量hv恰
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将两种适当颜色的光按一定的强度比例混合 可形成白光，这两种光称为互补色光。
黄绿
黄
560～580
绿
580～600
500～560
橙
600～650
白光
绿蓝
480～500
红
650～750
紫
400～450
蓝
450～480
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物质呈现的颜色与吸收光颜色是互 补色关系。 若物质对白光中所有颜色的光全部 吸收，它就呈现黑色。 若反射所有颜色的光则呈现白色
n
2.吸收波长短<200nm
3.不易检测
例子：甲烷125nm，乙烷135nm
→* → *
n→* n→ *
反键 反键
未成键 成键 成键
成键作用越强，反键轨道能量越高。
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2. → *跃迁
*
*
键类型：碳碳双键、三
键、共轭双键等
能 量
特收波长
<200nm，如乙烯为
165nm。共轭双键吸
收波长>200nm,如1，
3-丁二烯210nm
→* → *
n→* n→ *
反键 反键 未成键 成键 成键
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3. n→ *跃迁
*
*
键类型：连有杂原子（N、
较高的灵敏度和准确度，检出限可达10-7 g/ml，相对误差通常为1%～5%。 该方法仪器设备简单、操作方便、易于掌握和 推广，是常用分析方法之一。
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光是一种电磁波
整个电磁波包括：
无线电波微波 红外光 可见光
紫外光 X射线 射线
共同特点：横向电磁波，在真空中的传播速度
等于光速，即 c
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光的特性 光具有波粒二象性，即波动性和粒子性。 波动性：折射、衍射、偏振及干涉等性质。 粒子性：具有动量，光电效应。
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溶液颜色的深浅，决定于溶液吸收光的量， 即取决于吸光物质浓度的高低。 如CuSO4溶液的浓度愈高，对黄色光的吸收 就愈多，表现为透过的蓝色光愈强，溶液的 蓝色愈深。 因此，人眼可以通过比较溶液颜色的深浅来 确定溶液中吸光物质的浓度大小。
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三、吸收光谱
吸收光谱（吸收曲线）：不同波长的单色光 依次照射溶液，并测量在每一波长处对光的 吸收程度的大小（吸光度），并以波长（） 为横坐标，吸光度（A）为纵坐标作图，即 可得一条吸光度随波长变化的曲线，。 它反映物质对各种不同波长光的吸收情况。
200 10 9 m
9.932 1019 J 6.20 eV
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各种电磁波谱波长范围：
无线电波 1～1000 m 微波 10-3～1 m 红外 0.76～1000 m
本章重点 讨论
可见 400～800 nm 紫外 100～400 nm 近紫外200～400
X射线
0.01～10 nm 远紫外100～200
用紫外—可见光照射分子时，会发生电子能 级的跃迁，对应产生的光谱，称为电子光谱 ，通常称为紫外—可见吸收光谱。
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UV-Vis是带 状光谱？
电子能级跃迁伴随分子振动和转动能级的跃迁， 因此得到光谱是带状光谱。
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二、 物质的颜色与吸收光的关系
当一束白光通过棱镜后就色散成红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫等颜色的光，它们具有 不同的波长范围。反之，这些不同颜色的光 按一定的强度比混合后便又形成白光。
好等于该分子较高能级与较低能级 的能量差时，即有：
E E2 E1 hv
分子从基态能级跃迁到激发态能级
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激发态 基态
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ΔE电=1-20eV ΔE转=0.05-1eV ΔE振=0.005-0.05eV 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃 迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要 在区紫外—可见区。
若透过所以颜色的光，则为无色。
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物质不同颜色是对光的选择性吸收
M＋hν M* 。由于△E＝hν，所以能 级差决定只能吸收特定波长的光。
不同物质的分子组成和结构不同， E不
同，△E也不同。
人眼可以比作是定性分析可见光区 分光光度计。
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例： KMnO4溶液吸收 525 nm绿青色光( 互补光的400 nm 附近的紫色光), 所以KMnO4溶液呈 紫红色。
作用粒子：原子光谱法
分
分子光谱法和核磁共振波谱法
吸收和发射光：吸收光谱和发射光谱
类
光的能量：射线光谱法、x射线光谱法、
紫外可见光谱法、红外光谱法 等
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紫外可见分光光度法
定义：（又称：紫外可见吸收光谱法）是根据 溶液中物质的分子或离子对紫外——可见光谱 区的辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的 方法。
不同浓度的同一种物质，在λmax处吸光度A
的差异性可作为物质定量分析的依据。
在λmax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。
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四.有机化合物的吸收光谱 a.有机分子的轨道类型及跃迁类型
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1. →*跃迁
*
键类型：饱和键。
*
能
特点：1.所需能量高 量