紫外吸收光谱分析
第五章紫外吸收光谱分析
概述
电子跃迁与分子吸收光谱
物质分子内部三种运动形式：（1）电子相对于原子核的运动（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动（3）分子本身绕其重心的转动。
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级
三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。
分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er
即: E＝Ee+Ev+Er
ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
能级跃迁
电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。
电磁辐射的基本性质
电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传播的能量；c =λν =ν/σ
E = hν = h c /λ
c ：光速=2.998×1010cm·s；
λ：波长；ν：频率；σ：波数；E ：能量；
h ：普朗克常数＝6.624×10-34J·s
电磁辐射具有波动性和微粒性；
E = E2 - E1 = h = h c /λ
电磁γ射线：5～140 pm
X射线：10－3～10 nm
光学区：10～1000 μm
远紫外区：10～200 nm
近紫外区：200～380 nm
可见区：380～780 nm
近红外区：0.78～2.5μm
中红外区：2.5～50μm
远红外区：50～1000μm
微波：0.1 mm～1 m
无线电波：>1 m
幅射的波长分布无机络合物吸收带主要是由电荷转移跃迁和配位场跃迁而产生的。电荷转移跃迁的摩尔吸收系数很大，根据朗伯-比尔定律，可以建立这些络合物的定量分析方法。
应用：
1．定量分析：
有色物质→可见光区：340~800nm
对紫外线有吸收的无色物质→紫外光区：200~340nm
灵敏度ppm, 精密度RSD:0.5%
2．定性分析：提供某些分子的部分结构信息
例：苯的B带吸收（230~270nm间出现7个精细结构的峰）
不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收性吸收，因而具有不同的吸收光谱。而各种化合物，无机化合物或有机化合物吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。
电子跃迁所需能量大小为：σ→σ*＞ n →σ*＞π→π* ＞n →π
*
有机化合物吸收可见光或紫外光，σ、π和n 电子就跃迁到高能态，可能产生的跃迁有σ→σ*、n →σ*、π→π*和n →π*。各种跃迁所需要的能量或吸收波长与有机化合物的基团、结构有密切关系，根据此原理进行有机化合物的定性和结构分析。 第二节 吸收定律与光谱图 一·朗伯—比耳定律
㈠吸光度(A)的定义
当一束平行光通过均匀的溶液介质时，光的一部分被吸收，一部分被器皿反射。设入射光强度为I0，透射光强度为It 。
则吸光度(A)表示物质对光的吸收程度，其定义为:
t
I I A 0
lg
=㈡朗伯-比耳定律(Lambert-Beer)
是光吸收的基本定律，俗称光吸收定量分析的依据和基础。
⒈当C 采用重量单位时，吸收定律表达为: A=abc 式中： a ：吸光系数L/g*cm b ：光程，cm c ：浓度，g/L 可知：A 与c 呈线形关系，为定量分析的理论依据
2.当C 采用摩尔浓度时，吸收定律表达为: A=εb c ε:摩尔吸光系数，L/mol ·cm c: 摩尔浓度，mol/L ㈢透光率（T ）
定义为：
I I T t
=
则：
T
A 1lg
=
应用：仪器的调整 T （%）：0 ~ 100
（全吸收） （无吸收） A ： ∞ ~ 0 二、紫外吸收光谱的产生
电子跃迁时，伴随着分子振、转能级的改变，加之溶剂的作用，一般UV 谱图不会呈现尖锐的吸收峰，而是
一些胖胖的平滑的峰包
1.概述
紫外吸收光谱：分子中价电子能级跃迁。 波长范围：100-800 nm.
(1) 远紫外光区: 100-200nm (2) 近紫外光区: 200-400nm (3)可见光区:400-800nm 用于结构鉴定和定量分析。
电子跃迁同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状光谱。 2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M + h ν → M * 基态 激发态 E1 （△E ） E2
?E = E2 - E1 = h ν
用不同波长的单色光照射，测吸光度;
定义：固定试样浓度和吸收池厚度，以吸收度（或透光率）对波长所作的曲线. [例] 0.001mol ·L-1高锰酸钾和重铬酸钾光谱图。
250 300 350
1
2 3
4
ε
λ
几种有机化合物的吸收光谱图。
电子跃迁时，伴随着分子振、转能级的改变，加之溶剂的作用，一般UV谱图不会呈现尖锐的吸收峰，而是一些胖胖的平滑的峰包.
浓度与吸收曲线
紫外-可见
吸收光谱图的应用
定量：一般总有一最大吸收峰，其对应波长称为最大吸收波长（λmax）,往往以λmax作为定量分析时的单色光波长，可最大限度地提高灵敏度。
简单定性，回答“是不是”的问题。
紫外-可见光分光光度计
光分析的基本过程：
（1）能源提供能量；
（2）能量与被测物之间的相互作用；
（3）产生信号。
基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程；
（2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）；
（3）涉及大量光学元器件
（1）所有光分析法均包含三个基本过程；
（2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）；
（3）涉及大量光学元器件
二、基本光路图
三、主要部件（以单光束分光光度计为例）
1. 光源：提供稳定的复合光
可见光区：钨灯、碘钨灯。
其辐射波长范围在320～2500 nm。
紫外区：氢灯、氘灯。
发射185～400 nm的连续光谱
2. 单色器
①色散元件
作用：将复合光分解成连续单色光
A. 棱镜（靠折射作用分光）
可以得到波长非均匀分布的的连续光谱，光强损失较大
棱镜（Prism）：
棱镜的色散作用是基于构成棱镜的光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。波长大的折射率小，波长小的折射率大。
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。提供波长均匀分布的连续光谱，可用于吸收光谱的自动扫描。
原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光. 光栅
例：7530型紫外—可见光分光光度计。
步进马达带动光栅，得到匀速变化的单色光。 光栅制作： 机刻 600～2880条/mm 复制光栅（照相，化学腐蚀）
2. 单色器 ②狭缝
由锐边金属片组成
A. 入射狭缝：位于光源与色散元件之间。
作用 ：是限制杂散光进入色散元件。 B. 出口狭缝：位于色散元件与吸收池之间。
作用：把额定波长单色光分离出单色器
2. 单色器
狭缝宽度可调
定性分析时，窄一点，单色光纯，但光强弱。 定量分析时，宽一点，灵敏度高。
例：7530型分光光度计 0.2nm ，1.0nm ，2.0nm 3. 吸收池（也可称为比色皿、样品池） 作用：盛放试液。 ①材料
A. 普通光学玻璃：用于可见光区，因为它吸收紫外光。
B. 石英玻璃：用于紫外光区，亦可用于可见光区。
入射狭缝
准直透镜
棱镜
聚焦透镜
出射狭缝
3. 吸收池（也可称为比色皿、样品池）
②宽度：0.5cm，1cm，2cm
③使用注意事项
固定使用同一比色皿，因为每个比色皿的壁厚、光程、吸光特性等不尽相同。
4. 检测器
一类光电转换元件。
常用类型有：①光电池②光电管③光电倍增管
4. 检测器
①光电池
对500~600nm光灵敏，用于可见光区。
容易产生疲劳效应，便易。72G型光电比色计。
②光电管
灵敏度比光电池大
例：721型可见光分光光度计
③光电倍增管
对光特别敏感，灵敏度比光电管高200倍。
对供电量要求高，需要达到0.01～0.05%的稳定性。
1个光子产生106~107个电子
5. 显示器
将检测器产生的光电流用直观的形式显示出来。 例： 72G 型 722型 7530型 电表指针显示 数字形式显示 屏幕形式显示 第四节 测试条件 一、分析波长
1.一般情况下，选λmax 作分析波长，以便获得最高的灵敏度。
抽真空 Grill
2.对于高浓度样品，为保证足够的工作直线的线形范围，可选用灵敏度较低的吸收峰波长。
3.λmax 受到其它波峰干扰时，可选用别的 吸收峰波长。 二、出口狭缝宽度
最佳宽度的选择方法：在A 不减小时的最大狭缝宽度。
（因为，在一定宽度范围内，A 不变；过大时，由于干扰谱带或非吸收光出现在光谱通带内，A 减小。） 合适的吸收度范围
根据吸收定律，A=0.4343时，吸收度测试量误差最小。实际工作中，将试样吸收度控制在0.2～0.8之间。 控制方法：选择合适的比色皿宽度，稀释待测样等 第五节 试样体系条件的选择 显色反应
在分光光度分析中，利用显色反应把待测组分X 转变为有色化合物，然后再进行测定。使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合物的反应叫显色反应。
mX （待测物）＋nR （显色剂）＝XmRn （有色化合物）
应，其中绝大多数是配位反应。 选择显色反应的一般标准
1、灵敏度高 选择ε 较大(104～105)的显色反应。
2、选择性好 显色剂仅与被测组分显色而与其它共存组分不显色。避免共存组分干扰。
3、有色物组成固定 如：
Fe3+ + 磺基水杨酸 → 三磺基水杨酸铁(黄色)
（组成固定） Fe3+ + SCN- → FeSCN2+、 Fe(SCN)2+ …… （组成不固定）
4、 有色物稳定性高 其它离子干扰才小。如三磺基水杨酸铁的Kf =1042 , F- 、H3PO4 对它无干扰。
5、显色过程易于控制 而且有色化合物与显色剂之间的颜色差别应尽可能大。 一、 酸碱度 ①影响显色剂的平衡浓度和颜色
HR ? H+ + R- nR- + Mn+ ? MRn ②影响被测物质的存在状态
pH 升高，M →M(OH)……M(OH)n 甚至↓ ③影响络合物的组成及颜色
在pH ＝2～3 Fe(ssal)+ 紫红色 在pH ＝4～7 Fe(ssal)22- 棕橙色 在pH ＝8～10 Fe(ssal)3 黄 色 在pH>12 Fe(OH)3 沉 淀
pH 会影响显色剂的解离，被测离子的水解等，所以，要选择最佳酸度，并用缓冲液来控制。
nm
R MR 60||max max >-=?λλλ
选择最佳pH 值方法：固定试液浓度，改变pH 值测A ，做A-pH 图，找出对A 影响最小的pH 值范围。 二 、显色剂浓度 1、显色剂的用量
显色反应一般可表示为M+R ? MR 显色剂用量 ，适当过量。 2、最佳浓度选择
作A-C 显色剂图，找出对A 影响最小的浓度范围 三 、显色时间
显色反应有快慢，有的有色配合物容易褪色，因此不同的显色反应需放置不同的时间，并在一定的时间范围内进行比色测定。 试液自加入显色剂等且定容后开始计时，测A ，制作A －t 曲线，(2)、(3)用秒表控时
试液颜色常随时间而变化。
1. 找到对颜色变化影响最小的时间段
2. 每个试液都要有相同的显色时间。 四、温度
有些反应需要加热。有些显色剂或有色配合物在较高温度下易分解褪色。此外温度对光的吸收及颜色深浅也有影响，要求标准溶液和被测溶液在测定过程中温度一致。 固定其它条件，改变T ，作 A ~ T 曲线，寻找适宜 反应温度。
温度能影响显色反应的速度，影响颜色的稳定性。据此可以找到最佳的温度。 有些显色反应受温度影响较大，这时候，要控制恒定的温度。
t-min
a
(2)
(3)
t-min
T
A T A T A T
A
T
A
5、溶剂：有机溶剂可降低有色化合物的离解度。合适的表面活性剂可增溶、增敏、增稳。
6、共存干扰离子的影响及消除：包括：正干扰（共存离子本身有色or 与显色剂反应，在测量条件下有吸收）和负干扰（共存离子引起显色反应不完全） 消除干扰的方法 (a) 控制酸度； (b) 加入掩蔽剂； (c) 改变干扰离子价态； (d) 分离干扰离子 实验：邻二氮菲分光光度法测定微量铁 铁盐标准溶液 0.0100mg/mL
0.1% 邻二氮菲（又称邻菲咯琳）水溶液 1% 盐酸羟胺水溶液
HAc-NaAc 缓冲溶液（ pH=4.6 ）称取 136g 优级纯醋酸钠，加120mL 冰醋酸，加水溶解后，稀释至500mL 橙红色配合物的最大吸收波长在508nm 处，摩尔吸光系数ε508=1.1×104，反应的灵敏度、稳定性、选择性均较好。此反应可用于微量Fe2+的测定，如果铁以Fe3+的形式存在，则应预先加入还原剂盐酸羟胺或对苯二酚将Fe3+还原成Fe2+。
4 Fe3++2NH2OH —→ 4Fe2++N2O+4H++H2O
羟胺显色，测定时的酸度是控制在pH=4-6。 Bi3+、Cd2+、Hg+、Zn2+、Ag +等离子与邻二氮菲生成沉淀；Cu2+、Co2+、Ni 2+等离子则形成有色配合物，因此，当这些离子共存时，应注意它们的干扰。
铝和磷酸盐含量大时，使反应速度慢，CN －存在将与Fe2+生成配合物，严重干扰测定，需预先除去。 酸度高时，反应进行慢；酸度太低，则Fe2+水解，影响 定量分析法
定量分析方法：标准曲线法
Blank Standard Sample
bc
A ε=
建立工作直线（ A →C ） ①作图法 ②回归法
⑷测量待测样品，得A
②由回归方程计算出C 2. ① 取若干份等体积待测
② 加入与待测液等体积的一系列标准溶液 作A-C 标曲线，此线与C 标轴交点即为C 样.
C0=0（试剂空白） 理论依据：A=εbc=εb(C 样+C 标) 当A=0时，C 样=-C 标
方法特点：适用于组成较复杂的样品，对于批量样品较麻烦。 二、 多组分同时测定（同时测定一个样品中的几个组分） 溶液的总吸光度等于各组分的吸光度之和： A=A1+A2+A3+……+An 吸收峰互不重叠
A 、
B 两组分的吸收峰相互不重叠，则可分别在A 、B 处用单组分含量测定法测定组分A 和B 原理：吸光度加和性
（1）n 个波长处分别测定样品的吸光度。
（假设测定n 个组分，一般选择各个组分的λmax ） （2）根据吸光度的加和性建立n 个方程，解联立方程， 可得n 个组分的浓度。 例：同时测某样品中二个组分
分别在λ1、λ2处测样品的吸光度A1、A2。（设定光程b=1cm ）
Blank Standard Sample
等体积标液 等体积待测液
C 0
C 3 C 2
C 1 C 4
bc
A ε=
λ1: A1 =ε11C1 +ε12C2 λ2: A2 =ε21C1 +ε22C2
εij ：波长i 处，j 组分的摩尔吸光系数。
文献，也可通过纯组分的工作直线的斜率求得。 例：同时测某样品中三个组分
分别在λ1、λ2、λ3处测样品的吸光度A1、A2、A3。 （设定光程b=1cm ）
λ1: A1 =ε11C1 +ε12C2+ε13C3 λ2: A2 =ε21C1 +ε22C2+ε23C3 λ3: A3 =ε31C1 +ε32C2+ε33C3 第七节 双光束分光光度计的应用 应用：能克服光源不稳定造成的误差 一、光路图
单波长双光束分光光度计
二、工作原理
参比：
I 0
样品
参比
切光器
光源
单色器
吸收池
检测器
显示
光束分裂器
1
01lg
I I A
样品： 则：
作ΔA-C 工作直线，定量。 由于ΔA 与I0无关，所以，能够克服I0不稳定所造成的误差。
第八节 双波长分光光度计的应用
特点：能消除共存干扰组分的影响；能消除浑浊试样的干扰； 能用于高浓度试样的测量。 属于背景吸收 一、光路图
二、工作原理
样品
切光器
结构特点：二个单色器
切光器（使光束交替通过）
2
2lg I I
A =21
102
012lg lg lg I I I I I I A A A =-=-=?112A bc A A A -=-=?ε
λ1：A1=ε1bc+As1 （As1：λ1处的背景吸收） λ2：A2=ε2bc+As2 （As2：λ2处的背景吸收） 如果As1=As2
则 △A=A2-A1=ε2bc-ε1bc+As2 -As1=（ε2-ε1）bc △A 与c 呈线性关系，可定量。 三、双波长分光光度法
对于吸收曲线有重叠的单组分(显色剂与有色络合物的吸收光谱重叠)或多组分(两种性质相近的组分所形成的有色络合物吸收光谱重叠)试样、混浊试样以及背景吸收较大的试样，由于存在很强的散射和特征吸收，难以找到一个合适的参比溶液来抵消这种影响。
利用双波长吸光光度法，使两束不同波长的单色光以一定的时间间隔交替地照射同一吸收池，测量并记录两者吸光度的差值。这样就可以从分析波长的信号中扣除来自参比波长的信号，消除上述各种干扰，求得待测组分的含量。 四、选择λ1和λ 2
（目的是为了使λ1和λ2下背景吸收As1和As2相等。） 1. 已知干扰组分
注意波长的选择
原则
△A = A2-A1=(ε2bc+ As2)-(ε1bc+As1)=(ε2-ε1)bc 关键问题
测量波长λ2和参比波长λ1的选择与组合 以两组分x 和y 的双波长法测定为例：
设：x 为待测组分，y 为干扰组分，二者的吸光度差分别为:
x （干扰组分）
A
λ
y
ΔAx和ΔAy，则该体系的总吸光度差ΔAx+y为：
ΔAx+y = ΔA x + ΔA y
如何选择波长λ1 、λ2有一定的要求。
A
y
x
λ
2、未知干扰组分
选择两波长十分接近但△A差值较大的λ1和λ2。（λ1和λ2十分靠近，可以认为As1和As2相等；△A尽可能大，可提供较高的灵敏度。）
分光光度法练习题：
1、以邻二氮菲光度法测定Fe(Ⅱ)，称取试样0.500g，经处理后，加入显色剂，最后定容为50.0mL。用1.0cm 的吸收池，在510nm波长下测得吸光度A=0.430。计算试样中铁的百分含量。(ε510＝1.1×104L·mol－1·cm －1)答案：0.0218%
2、以丁二酮肟光度法测定微量镍，若配合物NiDx2的浓度为1.70×10－5mol/L，用2.0cm吸收池在470nm 波长下测得透射比为30.0%。计算配合物在该波长的摩尔吸光系数。（lg3=0.4771）
3、1.00×10－3mol/L的K2Cr2O7溶液及1.00×10－4 mol/L的KMnO4溶液在在450nm波长处的吸光度分别为0.200及0，而在530nm波长处的吸收分别为0.050及0.420。今测得两者混合溶液450nm和530nm波长处的吸光度为0.380和0.710。试计算该混合溶液中K2Cr2O7和KMnO4浓度。（吸收池厚度为10.0mm
分子的紫外－可见吸收光谱呈带状光谱，其原因是什么？
A．分子中价电子运动的离域性质；
B．分子中价电子能级的相互作用；
C．分子振动能级的跃迁伴随着转动能级的跃迁；
D．分子电子能级的跃迁伴随着振动、转动能级的跃迁。
用分光光度法同时测定混合物中吸收曲线部分重迭的两组分时，下列方法中较为方便和准确的是哪一种？
A. 解联立方程组法；
B. 导数光谱法；
C. 双波长分光光度法；
D. 视差分光光度法。
思考题及习题
一、概念：紫外-可见光吸收光谱图
什么是紫外-可见光吸收光谱图？从中可以得到哪些有用的信息？
画出紫外-可见光分光光度计的光路图，并说明其主要部件和功能。
棱镜和光栅的分光原理及分光效果有哪些不同？
比色皿（或吸收池）有哪些不同的材料，在使用上有何不同，为什么？在定量分析中使用比色皿应当注意哪些事项，为什么？
试述紫外-可见光分光光度分析中，如何选择测试条件（分析波长、出口狭缝宽度、吸光度范围）？
试述紫外-可见光分光光度分析中，如何确定试样体系的条件（酸碱度、显色剂浓度、显色时间、温度）？试述吸收光谱分析中工作直线法的基本测量步骤。并回答与增量法在应用上有何不同？
试述吸收光谱分析中增量法的基本测量步骤。并回答与工作直线法在应用上有何不同？
某两个化合物x和y的吸收曲线如下图。试说明用双波长光度法定量分析x时，为消除y的干扰，如何选择两个波长点（标注于下）。并用公式推证如何消除y的干扰。
可见光分光光度分析通常选用哪个波长作分析波长？为什么？
画出双光束分光光度计的光路图，并说明该种仪器为什么能消除光源带来的误差（用公式推证）。
各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法!!!紫外吸收光谱UV分析
各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法！！！ 紫外吸收光谱UV 分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息荧光光谱法FS 分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息红外吸收光谱法IR 分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率拉曼光谱法Ram 分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率核磁共振波谱法NMR 分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息电子顺磁共振波谱法ESR 分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息 质谱分析法MS 分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e 分离 谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e 的变化提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息气相色谱法GC 分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关反气相色谱法IGC 分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数裂解气相色谱法PGC 分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型凝胶色谱法GPC 分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布热重法TG 分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区热差分析DTA 分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化 谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息示差扫描量热分析DSC 分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化 谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息静态热―力分析TMA 分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线提供的信息：热转变温度和力学状态
紫外-可见光谱分析-----化合物结构鉴定剖析
化合物结构鉴定紫外-可见光谱分析作业
1.说明纳米Ru、Rh、Ir 等十种纳米材料的紫外可见光谱（附图） 2.说明马尾紫、孔雀绿、多氯代酚、苏丹、peo-ppo-peo、pvp等十种有机物或聚合物的紫外可见光谱（附图） 解答如下： 1（1）、纳米ZnS的紫外-可见光谱分析 紫外吸收光谱表征： 紫外-可见吸收光谱可观察能级结构的变化，通过吸收峰位置变化可以考察能级的变化。由图5可知，硫化锌在200~340 nm波长范围内对紫外光有较强的吸收。 1（2）、NiFeAu纳米材料的紫外-可见光谱分析 紫外吸收光谱表征：
上图比较了相关纳米粒子的紫外－可见吸收光谱．图ｂ是NiFeAu纳米粒子分散在正己烷中的紫外－可见吸收光谱可以看出NiFeAu纳米粒子在约557nm有一个较宽的吸收峰．对比用同样方法合成的NiFe图ａ在所测试的范围内无特征的吸收峰可以判断多功能性NiFeAu纳米粒子具有源于Ａｕ表面等离子共振吸收的光学性质．与用同样方法合成的纳米Ａｕ粒径８nm在可见光区526nm有强的吸收峰相比图ｃ NiFeAu纳米粒子的吸收峰形明显变宽并出现红移该观察说明除了粒径大小变化的因素Fe和Ni的存在影响了Au的表面等离子共振吸收也间接证明了NiFeAu纳米复合粒子的生成．Au的特征吸收峰的峰形和强度不同原因在于纳米粒子的组成发生了变化．根据纳米颗粒光学响应模型Mie理论表面等离子共振吸收是由入射光频率和金属纳米颗粒中的自由电子的集体发生共振时产生的而表面等离子共振吸收的共振条件对纳米颗粒周围的环境十分敏感纳米粒子的组成结构尺寸形状电解质或者粒子间的相互作用力不同特征吸收峰的强度和形状都会受到影响而不一样. 1（3）、TiO 纳米材料的紫外-可见光谱分析 2 紫外吸收光谱表征：
基于紫外_可见光谱分析的水质监测技术研究进展
第31卷,第4期 光谱学与光谱分析Vol 31,No 4,pp1074 1077 2011年4月 Spectro sco py and Spectr al Analysis A pril,2011 基于紫外 可见光谱分析的水质监测技术研究进展 魏康林,温志渝*,武 新,张中卫,曾甜玲 重庆大学新型微纳器件与系统国家重点学科实验室,微系统研究中心,光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044 摘 要 光谱分析在水质监测领域的应用是现代环境监测技术的一个重要发展方向。文章论述了基于紫外 可见光谱分析的现代水质监测技术的原理与特点,并从在线监测和原位监测两个方面论述了该技术的主要研究现状与进展,指出了尚需突破的关键技术问题,展望了基于集成化微型光谱仪的多参数水质监测微系统及水质监测微系统网络的技术发展趋势,对我国水资源环境监测技术的发展及现代科学仪器的研发具有一定的参考价值。 关键词 水质监测;光谱分析;微型光谱仪 中图分类号:T P27 文献标识码:A DOI :10 3964/j issn 1000 0593(2011)04 1074 04 收稿日期:2010 07 22,修订日期:2010 11 07 基金项目:科技部国际科技合作项目(2007DFC00040)和国家 863计划 项目(2007AA042101)资助 作者简介:魏康林,1976年生,重庆大学微系统研究中心博士研究生 e mail:zeyu anw ei@https://www.sodocs.net/doc/7e13095634.html, *通讯联系人 e mail:w zy@https://www.sodocs.net/doc/7e13095634.html,.en 引 言 基于光谱分析的水质监测技术是现代环境监测的一个重要发展方向,与传统的化学分析、电化学分析和色谱分析等 分析方法相比,光谱分析技术更具有操作简便、消耗试剂量小、重复性好、测量精度高和检测快速的优点,非常适合对环境水样的快速在线监测。目前该技术主要有原子吸收光谱法、分子吸收光谱法以及高光谱遥感法,其中高光谱遥感法由于测量精度不高多数用于定性分析,而原子吸收光谱法精度虽高,但由于首先要把样品汽化,因而耗能较高,系统体积大,不适合广泛使用,比较而言,分子吸收光谱法是目前应用较为广泛的水质分析技术,其中紫外 可见光谱分析法可直接或间接地测定水中大多数金属离子、非金属离子和有机污染物的含量,具有灵敏、快速、准确、简单等优点,并可实现对多种水质参数的检测,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的技术优势,是国内外科研机构与主要分析仪表厂商竞相研发的现代水质监测技术。本文介绍了基于紫外 可见分子吸收光谱分析的现代水质监测技术的原理、特点和主要研究现状与进展,展望了该技术在多参数水质监测方面的发展趋势,并对需要解决的关键技术作了评述。 1 原 理 紫外 可见分子吸收光谱分析是根据物质的吸收光谱来分析物质的成分、结构和浓度的方法,其基本原理是是朗伯 比尔吸收定律(图1),即在一定的吸收光程下,物质的浓度与吸光度成正比,见式(1)。 A =lg I I 0 =kbc (1) 式中:A 为吸光度;I 0为入射光强度;I 为透射光强度;k 为摩尔吸光系数,单位为L (mol cm)-1;b 为液层厚度(吸收光程),单位为cm ;c 为吸光物质的浓度,单位为mol L -1。 Fig 1 Principle of spectrum measurement 在多组分共存的情况下,如各吸光组分的浓度均比较稀,可忽略相互之间的作用,这时体系的总吸光度等于各组 分的吸光度之和如式(2)所示 A =A 1+A 2+A 3+ +A N (2)式中A 为溶液总的吸光度,A i 式第i 个组分的吸光度,依据 吸光度的加和性,可以进行多组分分析和多参数测量。不同化学物质各自不同的特征吸收光谱是对水质进行定性、定量分析的基础。通过紫外/可见光谱仪,采集环境水样在紫外区或可见光区的全波段连续光谱,可以获得待测物质的特征
紫外-可见光谱分析方法
紫外—可见光谱分析方法在环境监测中的应用 紫外—可见光谱分析水质监测技术是现代环境监测的一个重要发展方向, 与传统的化学分析、电化学分析和色谱分析等分析方法相比, 光谱分析技术更具有操作简便、消耗试剂量小、重复性好、测量精度高和检测快速的优点, 非常适合对环境水样的快速在线监测。目前该技术主要有原子吸收光谱法、分子吸收光谱法以及高光谱遥感法, 其中高光谱遥感法由于测量精度不高多数用于定性分析, 而原子吸收光谱法精度虽高, 但由于首先要把样品汽化, 因而耗能较高, 系统体积大, 不适合广泛使用, 比较而言, 分子吸收光谱法是目前应用较为广泛的水质分析技术, 其中紫外—可见光谱分析法可直接或间接地测定水中大多数金属离子、非金属离子和有机污染物的含量, 具有灵敏、快速、准确、简单等优点, 并可实现对多种水质参数的检测, 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的技术优势, 是国内外科研机构与主要分析仪表厂商竞相研发的现代水质监测技术。 1、UV-VIS分光光度计的发展情况 紫外可见分光光度计的发展从历史上看,分光光度计按其光路可分为两类。第一类是单光束仪器,这类仪器的优点是光效率高,结构简单和价格便宜,缺点是稳定性差,漂移较大。第二类是双光束仪器,这类仪器具有稳定性高、漂移小的优点,但结构复杂、价格较贵、效率较低。后来开发的一种分光束系统吸取了单光束仪器光效率高的优点,它使初始光束的小部分直接导向光强检测器,大部分经过样品,从而可使仪器信噪比高、反应快。 随着计算机技术在分析仪器领域的广泛应用,单光束、双光束UV-VIS分光光度计均得到了极大的发展。如利用计算机技术在单光束型分光光度计上可实现波长自动扫描的功能。在微机控制下,这种仪器(如国内的721型)还可实现光门开闭、调零、透过率与吸光度测定的自动化及部分校正仪器漂移的功能。在实验室常规分析、在线分析及流动注射分析中均有应用。双光束型仪器在计算机控制下,可以任意选择单光束、双光束或双、单光束模式进行扫描。如有些仪器可进行固定波长分析、全波长扫描和时间动力学测定等,在固定波长方式下,最多可同时测定12个波长,同时读取相应波长下的吸光度或透过率,并可同时乘以相应的计算因子在波长扫描方式下,可以在全波长范围内任意选择所需要的扫描波段,并可计算拾取的峰、谷、点、一至多阶导数、对数光密度、散射光校正、光谱的相加、减、相乘和净吸收值,可完成多次重复的扫描并将光谱图显示在同一屏幕上,根据需要对图形进行电子图形放大、自动标尺处理、峰形平滑处理，时间动力学测定方式适用于测定不同反应时间样品光密度或透过率的动态变化。双光束型仪器可
紫外可见吸收光谱及荧光光谱分析
1. 简述荧光光谱法与紫外-可见光吸收光谱法的原理及两种方法的异同点。 ①荧光光谱法原理： 原子荧光光谱法(AFS)是原子光谱法中的一个重要分支，是介于原子发射(AES)和原子吸收(AAS)之间的光谱分析技术，它的基本原理就是：固态、液态样品在消化液中经过高温加热，发生氧化还原、分解等反应后样品转化为清亮液态，将含分析元素的酸性溶液在预还原剂的作用下，转化成特定价态，还原剂KBH4反应产生氢化物和氢气，在载气(氩气)的推动下氢化物和氢气被引入原子化器(石英炉)中并原子化。特定的基态原子(一般为蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射，其中部分受激发态原子在去激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光，检测器测定原子发出的荧光而实现对元素测定的痕量分析方法。 ②紫外-可见光吸收光谱法的原理： 紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收190-750nm的辐射来进行分析测定的方法，是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱。在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、有形成双键的π电子、有未成键的孤对n电子。当分子吸收一定能量的辐射能时，这些电子就会跃迁到较高的能级，此时电子所占的轨道称为反键轨道而这种电子跃迁同内部的结构有密切的关系。在紫外吸收光谱中，电子的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*四种类型，各种跃迁类型所需要的能量依下列次序减小：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*。 当某种物质受到光的照射时，物质分子就会与光发生碰撞，其结果是光子的能量传递到了分子上。这样，处于稳定状态的基态分子就会跃迁到不稳定的高能态，即激发态： M（基态）+hv------M*（激发态） 由于物质的能量是不连续的，即能量上一量子化的。只有当入射光的能量（hv）与物质分子的激发态和基态的能量差相等时才能发生吸收：△E=E2-E1= hv=hc/λ 而不同的物质分子因其结构的不同而具有不同的量子化能级，即△E不同，故对光的吸收也不同。这就是对光的吸收作用。 紫外-可见吸收光谱定性分析的依据：光吸收程度最大处的波长叫做最大吸
第三张紫外吸收光谱分析习题及答案教学文案
第三张紫外吸收光谱分析习题及答案
一填空 1.紫外吸收光谱研究的是分子的（电子）能级跃迁，它还包括了（振动）和 （转动）能级跃迁。 2朗伯-比尔定律适用于（平行单色光）对（均匀非散射性）溶液的测定 3 .在朗伯—比尔定律I/I o = 10-abc中, I o是入射光的强度, I是透射光的强度, a是吸光系数, b是光通过透明物的距离, 即吸收池的厚度, c是被测物的浓度, 则透射比T =_I/I o________, 百分透过率T% =_I/I o ×100%_____, 吸光度A与透射比T的关系为____-logT___。 4 .振动能级间跃迁产生的光谱叫振动光谱，又叫红外光谱。 5紫外-可见光光谱中（最大吸收峰）所对应的波长称最大吸收波长。 二选择 1不需要选择的吸光度测量条件为（D） A入射光波长 B参比溶液 C吸收光读数范围 D测定温度 2某溶液的渗透率为30%，其吸光度为（A） A-lg0.3 B-lg7.0 C3-lg30 D-lg0.7 3指出下列化合物中，哪个化合物的紫外吸收波长最大（ A ）。 A. CH 3CH 2 CH 3 B. CH 3 CH 2 OH C. CH 2=CHCH 2 CH=CH 2 D. CH 3 CH=CHCH=CHCH 3 4电磁辐射的微粒性表现在哪种性质上（B）。 A. 能量 B. 频率 C. 波长 D. 波数 5测量某样品，如何测量时吸收池透光面有污渍没有擦干净，对测量结果有何 影响（D）
A影响不确定 B无影响 C偏高 D偏低 三判断 1溶液的透射比越大，表示物质对光的吸收越小（正确） 2在符合朗波比尔定律的范围内，有色物质的浓度增加，最大吸收波长不变，则透光度减小（正确） 3分光光度法既可以用于单组份测定，也可以用于多组分测定。（正确） 4不同物质吸收光谱的形状以及波长都不同。（正确） 5分子内部三种运动形式能量大小比较为电子能级>振动能级>转动能级。（正确） 四名词解释 1吸光度A：物质对光的吸收程度。 2透光率T：透射光的强度与入射光强度之比称为透射比与透光率。 3生色团：凡能使化合物在紫外可见光区产生吸收的基团不论是否显现出颜色都称为发色团，主要是带双键的基团。 4长移--吸收峰向长波方向移动的现象；深色效应-吸收峰强度增强的现象。 5跃迁：当分子吸收一定能量的辐射时，就发生相应能级间的电子跃迁。 五简答 1什么是紫外可见光谱法？ 答利用被测物质的分子对紫外可见光选择性吸收的特性而建立起来的方法，叫紫外可见光谱法。 2如何采用紫外分光光度发对有机物质进行定性分析。
实用文档之紫外-可见光谱法优缺点
实用文档之"紫外-可见光谱分析仪的优点：" 1.操作简单方便，不需要复杂的程序，可直接取待测样品置于比色皿中，并且能对待测液体或溶液进行直接测定，检测成本低。 2.分析速度快，一般样品可在1-2 min内完成，比较适用于现场分析或快速分析。 3.检测过程中不破坏样品，可称为无损检测，并可对改样品进行多次重复测量实验且重现性好。 4.检测范围广，根据物质分子对波长为200-760nm这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。 5.稳定性好，抗干扰能力强，易实现在线分析及监测，适合于生产过程和恶劣环境下的样品分析。 6.电子光谱的强度较大，灵敏度高，一般可达4 10-—8 10-g/ml主要用于微量分析。 7.准确度较高，浓度测量相对误差仅有1%左右。 8.分辨率高，在定量分析上，不仅可以进行单一组分的测定，而且还可以对多种混合物同时进行测定。 9.分析结果的准确性是建立在化学分析标样的基础上，因此分析的结果真实可靠。
紫外-可见光谱分析仪的缺点： 1.紫外-可见光谱仪仅适用于微量分析，对于高浓度（一般是指浓度>0.01mol/L）物质，物质的吸光度和浓度之间的关系发生偏离，因此朗伯比尔定律不适用。 2.影响比尔定律偏离的因素较多，如非单色光，杂散光，噪声，化学因素等。且影响光学系统参数等外部或内部因素较多，误差难以很好的修正，对检测结果的准确度影响较大。 3. 不是原始方法，是一种间接测定物质浓度的方式，不能作为仲裁分析方法，检测结果不能做为国家认证依据。 4. 受各企业产品相对垄断的因素，仪器购买和维护成本都比较高，性价比较低。 5. 需要大量代表性样品进行化学分析建模，并建立相应化学体系复杂，实验过程较为复杂，工作量大，并且对于显色剂的选择难度较大，已知文献中并无相关研究。
紫外可见光谱分析技术
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
紫外吸收光谱分析基本原理
第九章紫外吸收光谱分析ultraviolet spectrometry，UV 第一节紫外吸收光谱分析基本原理principles of UV 一、紫外吸收光谱的产生formation of UV 1.概述 紫外吸收光谱：分子价电子能级跃迁。 波长范围：100-800 nm (1) 远紫外光区：100-200nm (2) 近紫外光区：200-400nm (3)可见光区：400-800nm 可用于结构鉴定和定量分析。 电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁；带状光谱。 2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线 ?E = E2 - E1 = hν 量子化；选择性吸收 吸收曲线与最大吸收波长λ max 用不同波长的单色光照射，测吸光度 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。 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。 ④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λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。 ⑤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。 3.电子跃迁与分子吸收光谱 物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （3）分子本身绕其重心的转动。 分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 分子的内能：电子能量E e 、振动能量E v 、转动能量E r 即：E＝E e+E v+E r ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr 能级跃迁 电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。 讨论： （1）转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱； （2）振动能级的能量差ΔΕv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；
紫外吸收光谱分析
第五章紫外吸收光谱分析 概述 电子跃迁与分子吸收光谱 物质分子内部三种运动形式：（1）电子相对于原子核的运动（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动（3）分子本身绕其重心的转动。 分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即: E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr 能级跃迁 电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。 电磁辐射的基本性质 电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传播的能量；c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ c ：光速=2.998×1010cm·s； λ：波长；ν：频率；σ：波数；E ：能量； h ：普朗克常数＝6.624×10-34J·s 电磁辐射具有波动性和微粒性； E = E2 - E1 = h = h c /λ 电磁γ射线：5～140 pm X射线：10－3～10 nm 光学区：10～1000 μm 远紫外区：10～200 nm 近紫外区：200～380 nm 可见区：380～780 nm 近红外区：0.78～2.5μm 中红外区：2.5～50μm 远红外区：50～1000μm 微波：0.1 mm～1 m 无线电波：>1 m 幅射的波长分布无机络合物吸收带主要是由电荷转移跃迁和配位场跃迁而产生的。电荷转移跃迁的摩尔吸收系数很大，根据朗伯-比尔定律，可以建立这些络合物的定量分析方法。 应用： 1．定量分析： 有色物质→可见光区：340~800nm 对紫外线有吸收的无色物质→紫外光区：200~340nm 灵敏度ppm, 精密度RSD:0.5% 2．定性分析：提供某些分子的部分结构信息 例：苯的B带吸收（230~270nm间出现7个精细结构的峰） 不同物质具有不同的分子结构，对不同波长的光会产生选择性吸收性吸收，因而具有不同的吸收光谱。而各种化合物，无机化合物或有机化合物吸收光谱的产生在本质上是相同的，都是外层电子跃迁的结果，但二者在电子跃迁类型上有一定区别。
紫外吸收光谱分析
紫外吸收光谱分析 一、电磁波与分子吸收光谱 1.1 电磁波的特性 电磁波是一种横波，在真空中以光速传播。电磁波具有波粒二象性 波动性：电磁波是以波动的形式传播，具有衍射、干涉及偏振等现象，因此它具有波动性。 粒子性：电磁波由极小、密集的光量子（光子微粒）组成。电磁辐射的实质是光子的运动。电磁波在与物质相互作用时，主要表现为粒子性。 电磁波波粒二象性的明显程度与其波长有关：波长愈短，粒子性愈明显；波长愈长，波动特性愈明显。 1.2 电磁波谱 γ射线：具有最高能量的微粒。仅在核反应、高速粒子加速器、宇宙星体剧烈变化时产生 X－射线：具有软、硬之分。医学上所用的CT、X 透视仪均使用的软X 射线紫外光：包括远紫外（10～200nm）和近紫外（200～400nm）。远紫外能被空气中的氧吸收（臭氧层） 可见光（380 ～780 nm）：复合光与单色光（激光） 红外光：分为近红外、红外和远红外三个区域。 微波：能使物质分子“翻转”－微波加热的原理；微波通信等 无线电波：射频、视频、短波、中波、长波 电磁波波长、频率的关系：λ＝c / υ λ－波长（m）；c－光速（3×10 8m·s－1）；υ－频率（Hz） 1.3 电磁波的能量
光子作为一种物质微粒具有固有的能量： E＝hυ＝h· c /λ E－能量；h－普朗克常数；υ－频率(Hz) ；c－光速；λ－波长(m) 电磁波的能量： ◆显粒子性时，能量由光子能量的公式而定 ◆显波动性时，能量主要决定于电磁波振幅 1.4 分子的能级与能量 有机化合物分子的内部微观运动大致可分为三种，每一种微观运动都有许多种可能的状态，不同的状态具有不同的能量，对应不同的能级。分子内部的运动与对应的能量如下表所示。 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的转动，这些运动具有相应的能级。因此分子具有电子能级、振动能级和转动能级。分子的能量E等于这三种能级的能量之和： E＝Ee＋Ev＋Er 分子的各能级之间示意图下图。
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
紫外吸收光谱分析
紫外吸收光谱分析 摘要：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的转动。因此分子具有电子（价电子）能级、振动能级和转动能级。分子的能量等于三者能量之和。分子从外界吸收能量之后，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。分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只吸收等于两个能级之差的能量。由于三种能级跃迁所需能量不同，所以需要不同波长的电磁辐射使他们跃迁，即在不同的光学区出现吸收谱带。由于电子能级跃迁而产生的吸收光谱主要处于紫外及可见光区域（200-780nm），这种分子光谱称为电子光谱或紫外可见光谱。[1] 关键词：电子能级跃迁红移蓝移溶剂效应 一、形成原理 在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、有形成双键的л电子、有未成键的孤对n电子。当分子吸收一定能量的辐射能时，这些电子就会跃迁到较高的能级，此时电子所占的轨道称为反键轨道，而这种电子跃迁同内部的结构有密切的关系。 在紫外吸收光谱中，电子的跃迁有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*四种类型，各种跃迁类型所需要的能量依下列次序减小：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*。一般来说，未成键孤对电子较易激发，成键电子中π电子较相应的σ电子具有 较高的能级，而反键电子却相反。因此简单分子中n→π*跃迁、配位场跃迁需 最小的能量，吸收带出现在长波段方向，n→σ*、π→π*及电荷迁移跃迁的吸收 带出现在较短波段，而σ→σ*跃迁则出现在远紫外区。 二、紫外吸收光谱与分子结构的关系 当饱和单键碳氢化合物中的氢被氧、氮、卤素、硫等杂原子取代时，由于 这类原子中有n电子，n电子较σ键电子易于激发，使电子跃迁所需的能量减低，吸收峰向长波方向移动，这种现象称为深色移动或红移，此时产生n→σ* 跃迁。例如甲烷一般跃迁的范围在125~135nm(远紫外区)，碘甲烷（CH3I）的 吸收峰则处在150~210（σ→σ*跃迁）及259nm（n→σ*）。这种能使吸收峰波 长向长波方向移动的杂原子基团称为助色团。 不饱和脂肪烃中有孤立双键的烯烃和共轭双键的烯烃，它们含有π键电子 吸收能量后产生π→π*跃迁。若在饱和碳氢化合物中引入含有π键的不饱和基团，将使这一化合物的最大吸收峰波长移至紫外可见区范围内，这种基团称为 生色团。生色团是含有π→π*或n→π*跃迁的基团。
UV紫外可见吸收光谱-结构分析
课程名称： 实验名称：紫外可见吸收光谱法—结构分析 学院部门： 报告人： 同组人员： 实验时间： 提交时间： α( 阿而法) β( 贝塔) γ(伽马） δ（德尔塔） ε（艾普西龙） ζ（截塔） η（艾塔） θ（西塔） ι约塔） κ（卡帕） λ（兰姆达） μ（米尤） ν（纽） ξ（可系） ο（奥密克戎） π （派） ρ （若） σ （西格马）τ （套）υ （英文或拉丁字母）φ（斐）χ（喜）ψ（普西）ω（欧米伽）
一、实验目的 1、学习并掌握紫外可见分光光度计的使用方法； 2、了解并掌握不同的助色团对苯的紫外吸收光谱的影响； 3、了解并掌握溶剂极性对丁酮、三氯乙烯的紫外吸收光谱的影响； 4、了解并掌握pH对苯酚的紫外吸收光谱的影响。 二、实验原理 2.1 紫外吸收光谱产生的基本原理及相关概念 紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。因此，这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。按分子轨道理论，在有机化合物分子中有几种不同性质的价电子：形成单键的电子称为σ键电子；形成双键的电子称为π键电子；氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子，称为n电子。 当饱和单键碳氢化合物中的氢被氧、氮、硫、卤素等杂原子取代时，由于这类原子中有n 电子，n电子较σ电子易于激发，使电子跃迁所需能量降低，吸收峰向长波长方向移动，这种现象称为红移，此时产生n→σ* 跃迁。这种能使吸收峰波长向长波方向移动的杂原子基团称为助色团。 芳香族化合物π→π*跃迁在近紫外区产生3个特征吸收带。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。 生色基团为一类含有π键的不饱和基团，在饱和碳氢化合物或苯环上引入这些基团后其最大吸收波长将移至紫外及可见区范围内，产生红移效应。 2.2 影响化合物紫外吸收的因素 2.2.1 溶剂极性 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，吸收波长相短波方向移动，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，使π→π*跃迁所需能量减小发生红移。 2.2.2 pH值 在碱性条件下苯及某些其衍生物易形成盐离子，盐离子带负电荷对应的杂原子上孤对电子增加则n电子较原化合物增多。n电子较易激发，因此所需跃迁能量降低，其对应的3个吸收峰将发生红移。反之，在酸性条件下，化合物形成正离子，杂原子上孤对电子与氢结合，n 电子云密度降低，使跃迁所需能量增加，波长向短波方向移动。 2.2.3 紫外可见分光光度计工作原理 紫外可见分光光度法是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析, 所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称为紫外可见分光光度法。紫外可见吸收光谱除主要可用于物质的定量分析外，还可以用于物质的定性分析、纯度鉴定、结构分析。
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 ( 3 ) (1) 钨灯 (2) 氢灯 (3) 氙灯 (4) 汞灯 11. 物质的紫外-可见吸收光谱的产生是由于 ( 3 ) (1) 分子的振动 (2) 分子的转动 (3) 原子核外层电子的跃迁 (4) 原子核内层电子的跃迁 12. 阶跃线荧光的波长 ( 1 ) (1)大于所吸收的辐射的波长; (2)小于所吸收的辐射的波长 (3)等于所吸收的辐射的波长; (4)正比于所吸收的辐射的波长 13. 比较下列化合物的UV －VIS 吸收波长的位置（λmax ） ( 4 ) (C)CH 3 O CH 3O C (b)COOH O Cl (a)O (1) a>b>c (2) c>b>a (3)b>a>c (4)c>a>b
(整理)仪器分析紫外可见分光光度法
第7章紫外可见光谱分析 教学时数：5学时 教学要求： l、掌握有机化合物的紫外-可见吸收光谱。 2、理解分子吸收光谱与物质结构的关系。 3、理解紫外分光光度计的基本组成及主要性能和测定方法。 4、了解紫外-可见分光光度法在工业生产和科学研究中的应用。 教学重点与难点： 重点：分子吸收光谱原理，吸收定律（比耳定律），影响吸收谱带的因素，溶剂效应，有机化合物结构推断，单组分、多组分定量分析。 难点：用经验规则计算 max 7-1分析光谱概述 通常指的紫外光谱主要是近紫外（200-400nm）和部分可见光区（400-800nm）的光；这些光的能量相当于共价健电子和共轭分子的价电子跃迁，故又称电子光谱，或紫外可见光谱。 UV-VIS是研究物质在紫外，可见光区的分子吸收光谱的分析方法，由于价电子跃迁时所需能量在紫外，可见区，所以UV-VIS是研究推断化合物结构以及进行成分分析的重要手段。 一、分子光谱的产生 分子光谱包括电子光谱、振动、转动光谱。
E分子=Ee+Ev+Er+E平动+…… E≈Ee+Ev+Er 所以：1、紫外，可见光谱研究的是电子光谱。 2、其分析的基本原理是建立在Larmbet-Beer定律上。 其中λmax εmax 为定性分析的重要参数。 A=εbc 定量分析的依据 比吸收系数E1%=10×ε/M 二、UV-VIS主要研究对象 凡所产生π-π*，n-π*跃迁的有机化合物在紫外，可见都有吸收，故其主要是研究含共轭双键的化合物。 7-2 化合物电子光谱的产生 一、电子跃迁的类型 根据分子轨道理论，当原子形成分子时，原子轨道将重新进行线性组合而形成分析轨道。 *轨道的能量 σ<π