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第九章紫外可见吸取光谱法9-1概述利用紫外可见分光光度计测搔物质对紫外可见光的吸取程度（吸光度）和紫外可见吸取光谱来确定物顺的组成、含量，推想物质构造的分析方法，称为紫外可见吸收光谱法或紫外可见分光光衣法（u1.travio1.etandvisib1.eSpectrophotometryjUV-VIS)它具有如下特点:（1）灵岐度高适于微盘组分的测定,一般可测定10.g级的物质,其原尔吸取系数可以到达<2）准确度较高<3）方法简使1缶、10数旦级.5%之内.其相时误差一般在1%操作简洁、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构造分析（签定有机化合物中的官能团）.可时同分异构体进展鉴别，此外,还可用于协作物的组成和枪定常数的测定.紫外可见吸取光谱法也有肯定的局网性，有些有机化合物在紫外可见光区没有吸取谱带有的仅有较简洁而宽阔的吸取光谱,更有个别的紫外可见吸取光谱大体相像。例如，甲苯和乙苯的紫外吸取光漕根本样，因此，单依据紫外可见吸取光潜不能完全打算这些物质的分子构造,只勺与红外吸取光说、核磁共振波谱和质讲等方法协作起来，得出的结论才会更牢靠。§9-2紫外可见吸取光谱法的根本原理当一束紫外可见光（波长范国200'76Onm）通过一透亮的物质时，具有某种健量的光子被吸取，而另一些能最的光子则不被吸取，光子是否被物质所吸取既打算于物质的内就构造，也打鸵于光子的健业，当光子的能量等于电子能线的能此差时（即4E.=hf）,则此能肽的光子被吸取.并使电子由基态所迁到激发态。物质对光的吸取特征，可用吸取曲线来描述.以波长入为横坐标,吸光度A为纵坐标作图，得到的A-入曲线即为紫外可见吸取光讷（或紫外可见吸取曲跳）.它能更清楚地描述物质时光的吸取状况（图9-1）.从图9-1中可以看出:物质在某一波特长对光的吸取最强,称为最大吸取峰,对应的波长称为最大吸取波长（入ma4低于高吸取蜂的蜂称为次蛛：吸取峥旁边的个小的曲折称为肩峰：曲线中的低谷称为波谷其所对应的波长称为最小吸收波长（A.in）：在W）羊的常夕卜出收低乙牌中1（b）TZJH的请外靠收：ti肌止境的中）119'31 .共辄效应共快效应他共施体系形成大n犍，结果使各能级间能敏差诚小，跃迁所需能玳减小.因此共挽效应使吸取的波长向长波方向移动，吸取强度也随之加强.防着共辄体系的加长.吸收峰的波长和吸取裕度呈现律地转变.2 .助色效应助色效应使助色团的n电子与发色团的电子共较，结果使吸取峰的波长向长波方向移动,吸取强度随之加强.3 .超共提效应这是由于烷基的。键与共轮体系的n键共辄而引起的，式效应同样性吸取峰向长波方向移动.吸取强度加强.但超共轨效应的影响远远小于共知效应的影哨.4 .溶剂的影响溶剂的极性强弱能影响紫外可见吸取光诺的吸取峰波长、吸取强度及外形.如转变溶剂的极性,会使吸取峰波氏发生变化.我9-1列出r溶剂对异亚丙基丙MQ®OCH=C（CH3）2紫外吸取光谁的影响。从表9T可以看出，溶剂极性越大，Ihnfn法迁所产生的吸取峥向短波方向移动（称为短移或紫移）,而-n跋迁吸取峰向长波方向移动（称为长移或红移）.表91异亚丙基丙雨的溶剂效应溶剂正己烷氯仿甲理水n-n*n-u230nm329nm238nm315nm237nm309nm243nm305nm向长波移动向短波移动因此,测定紫外可见光谱时应注明所使用的溶剂,所选用的溶剂应在样品的吸取光诺区内无明显吸取,四、各类育机化合物的紫外可见特征吸取光洒1 .饱和有机化合物他和碳氢化合物只能产生C一°庆迁，所南能鼠较高，只有远紫外光的能量才行，在所争论的近修外、可见光区不产生吸取，因此常被用于做紫外可见光谙分析时的溶剂，2 .不饱和有机化合物（1） 含有孤立双键的化合物烯垃能产生n-n步迁,吸取峰位于远紫外区.当笳烧双便上的微原子被朵原子取代时（如）生C=0、C=S等基团）.可产nn*nn及nc跃迁.（2） 含有共规双键的化合物共貌二烯、多烯烬及共辄烯用类化合物中由于存在共匏效应,使nn版迁所需能属减小.从而使其吸收波长和吸取程度随着共匏体系的增加而增加.其最大吸收波长除可以用紫外可见分光光度计测此外，还可利用阅历公式推翼，有时将计算结果与试蛤结果相比较，可检定待测物质的构造.a,B-不饱和姓制等化合物的入Ba可依据进嵯计算:一Woodward-Fieser规举链状及环状共辄多烯的入破计算时，首先从母体得到一个最大吸取的根本值，然后对连接在母体n电子体系上的不同取代基以及其它构造因素加以修正.发9-2共知多烯类化合物以大吸取波长计匏法*（以己烷为溶剂）母体根本值链状共匏二烯单环共匏二烯异环共匏二烯同环共箱二烯亦“/nm217217214253举例说明OCO0增加值延长一个共加双链增加一个烷基或环+30+5从光源放射的复合光,通过样品吸取池后经全息光栅色敢,遹过一个可移动的反射段使光束通过几个吸取池,色敢后的单色光由光电二极管阵列中的光电二极管承受，光电二极管与电容桶合，当光电二极管受光照耀时，电容器就放电，电容器的带电该与照嫌到光电二极管上的总光段成正比,由于单色器的谱带宽度接近于光电二极管的间距，每个谱带宽度的光信号由一个光电二极管承受，一个光电二极管阵列可容纳40。个光电二极管，可掩盖200s800nm波长范国，区分率为IS2mn,其全部波长可同时被检测而且响应快，在极短时间内2s）给出（整个光谙的全部信息，§9-5紫外可见吸取光谱法的应用一、定性分析以紫外可见吸取光谱进展定性分析时，通常是依据吸取光谱的外形，吸取峰的数目以及最大吸取波长的位词和相应的摩尔吸取系数进展定性鉴定。一般承受比较光谐法，即在一样的测定条件卜比较待测物与标准物的吸取光谙曲线，假设它旬的吸取光潜曲浅完全等同（入“及相应的K均一样），则可以认为是同一物场.进展这ft比照法时,也可借助前人汇编的标准i普图进展比较。二、构造分析1 .依据化合物的紫外可见吸取光谱推想化合物所含的官能团例如.某化合物在紫外可见光区无吸取你,则它可能不含双健或环状共辄体系，它可能是饱和有机化合物.假设在200-250nm有强畋取峰，可能是含有两个双械的共利体系：在260-350nm有强吸取峰，则至少有3-5个扶血发色团和助色团.假设在270-350nm区域内有很弱的吸取峥,并且无其它强吸取峰时,则化合物含有带n电子的未共规的发色团OC=O,-NO2,-N=N-等），弱峰由n-n*跃迁引起的。如在26Onm四周有中吸取且有肯定的精细构造.则可能有芳香环构造（在230-270nm的精细构造是芳香坏的特征吸取）°2 .利用紫外可见吸取光谱来判别有机化合物的同分异构体0niCH3C-CH-C-例如,乙酰乙酸乙丽的互变异构体：(H1.OOO0cPYC1.1.C=OICOCHt336RH式烯静式«H式没有共规双tJ1.在206nm处有中吸取：而烯醇式存在共找双键.在245nn处有卷吸取伍=180001.mo1.m*)。因此依据它较的吸取无诺可推断存在与否。毁在极性溶剂中以阴式为主：非极性溶剂中以端静式为主。又如，1.2-二苯乙烯具有顺式和反式两种异构体：由于顺反异构体的入RX及K不同,可用紫外可见光谱推断顺式或反式构型.反式顺式II1I_然落SnmK=270001.mo1.cm入皿=280由K=14000I.11x>1.Cn1.紫外可见分光光度法用于定量分析的依据是朗伯-比尔定律，即物版在肯定波特长的吸光度与它的浓度呈线性关系。故通过测定溶液对泞定波长入射光的吸光度，便可求得溶液的浓改和含量,紫外可见分光光度法不仅用于测定微址组分，而且用于常盘组分和多组分混合物的测定.1.单级分物切的定晶分析(1) 比较法在样条件下配制样品溶液和标准溶液(与待测组分的浓度近似)，在一样的试验条件和H大波长入S处分别测得吸光度为A,和Aii,然后JS展比较,求出样品溶液中待测组分的浓度即CX=QNAxAs)。(2) 标准曲战法首先配制,系列浓度的玩准溶液，在人处分别测得标准溶液的吸光度,然后，以吸光度为纵坐标，标准溶液的浓度为横坐标作图，得A-C的校正曲跳图(抱负的曲战应为通过原点的直线)，在完全样的条件下测出试液的吸光度，并从曲线上求得相应的试液的浓度.2.多组分物场的定JB分析依据吸光度加和性原理，对于两种或两林以上吸光组分的混合物的定房分析，可不需分别而且接测定。依据吸取峰的相互干扰状况，分为以下三种，如图9-8所示。a.b的吸取峰(1)吸收光潜小电A如图9-8（八）,!i>,6相互不干就，即在h处，组分b处.无吸取.而在h处,组分a无吸取,因此,可按单组分的洌定方法分别在h和h处测得组分a和b的浓度.吸取光潜单向正亮如图A8(b)所示，在乃处冽定组分a,殂分b有干扰，在h处测定级分b,组分a无干扰，因此可先在尼处测定拊分b的吸光度A-OA：K>c»1.2由上式求得组分b的浓度,然后再在h处冽定组分H和组分b的吸光度A，0IAabA»AbK-*c1.I1.1.1.式中.A、A分别为组分ab在h处的摩尔吸取系数，它们可由各自的标准a溶液求得，从而可由上式求出组分的浓度，(3) 吸取光港双向重投如图9-8(C)所示，组分a,b的吸取光潜相互重AAfb叠同样做光度加和性原则在h和h处分刎得总的吸光度、A；A*bA>Abt.hm«bbhn,C1.KC1.式中K：为组分b在处的摩尔吸取系数,中出组分b的标准溶液求斛，故可式中，K,K,K、K分别为组分a、b在h、h处的摩尔吸取系数，它们同样可由各自的标准加液求得.因此.通过解方程求得组分a和b的浓度,和明显，有n个组分的混合物也可用此法测定，联立n个方程组便可求得各自组分的含好，但随着组分的增多，试验结果的误差也会增大，准确度降低.H）用双波长分光光度法进展定址分析对于吸取光谱相互电型的多组分混令物，除用上述解联立方程的方法测定外，还可用双波长法1定，旦能提高测定以敏度和准确度.M99刈段K=止我在冽定组分a和b的混合样品时一般承受作图法确定参比波长和测定波长，如图94，选组分a的最大吸取波长刀为测定波长，而参比波长的选择.应考虑能消退干扰物版的吸取，即使组分b在刀处的吸光度等于它在尼处的吸光度，即A：=A：,依据吸光段加和性原则，混合物在A1和尼处的吸光度分别为bA»ABII1.bA*Ab由双波长分光光度计测得AAhh尤AhA.AbI2IUt（t-FAnA所以AAA：Kc1.K：c1.i2«»A（K.KJ1.I2K、K.分别为加分a在乃和22处的摩尔吸取系数，可由组分a的标准溶液在2和2:处测汨的吸光度求得，由上式求得组分a的浓度，I可理，也可以冽得组分b的浓度.双波长法还可用于测定混浊样品、吸光度相差很小而干扰又多的样品及颜色较深的样品，测定的准确位和灵敏度都较岛.四、示差分光光度法（量程扩展技术）常规的分光光度法是承受空白溶液作参比的，对于高含相物质的测定，相对误差较大，示差分光光度法是以与试液浓度接近的标准溶液作参比，则由试验测得的吸光度为AK(CO1.KC1.XX按所选择的测吊条件不同，示差法可分以下两种,1.单标Jtt示差分光光度法(1)岛浓度试液法首先用纯溶剂调整仪器T=0；然后用个比试液浓度CX梢低的参比溶液CS调整仪器T=100%,再测定侍测物防的透射比或吸光度，如图卜10（八）所示.假设将标设溶液的透射比由T=104展到T=100v仪器的透射比相当于扩展了10倍，则待测物质的透射比由淄犷展到60%,使吸光度落入了读数误差较小的他眼，提高r测定准确度.(2)低浓度试液法和高浓度试液的测定不【可，低浓度是承受参比调零示差分光光度法。标准溶液的浓度G比Q稽大，先用CS调貂仪器T=0,用纯溶剂调节T=100%,然后测定待测物质的透射比和吸光度，如图970(b)所示。标尺扩展的结果将原来T=90%SIO0%之间的一段变为T=OS1001.透射比扩大了10倍，将恃测物质的透射比由95校为50%,同样吸光度落在了抱负区，比法适用于痕物粒的测定.2.双标准示差分光光度法这种方法承受两个标溶液迸展地程扩展，一个标准溶液的浓度Q比试液的浓度稍大.另一个标准溶液的浓度Ca比试液的浓发梢低.测定时，用Ciu调整仪器T=0,用c2调整T=IOSi.试液的透射比或吸光度总是处于两个标准溶液之间.此法适用于任何浓及区域差异很小的试液的测定，如图9-10(c)所示。五、动力学分光光度法利用反响速率与反响物、产物、催化剂浓度间的定段关系，通过测量吸光度对待测组分进展定属分析的方法，称为动力学分光光度法.下面以佛化显色吸光光改法为例介绍其根本原理及测定方法.假设在催化剂M的作用卜和通以卜显色反响：aA+bB-gG+hH假设G为有色化合物,并以G作为指示物质考虑到速率方程式上的指数与化学方程式的系数不衿定一样,G的显色(反响)速率可表示如卜.：tkc（八）c(B)cji(91)dt假设测定的是反响的起始速率，A.B的浓度较大，反响消耗的A和B可忽略不计.期c（八）和C(B)可视为常数。Nkcm92)dt由干,用变化很小,也可视为常数,上式积分得：c(G)k.cwt(9-3)格上式代入朗伯比尔定律：Ak>c(G)1.k.k.ctkc1.rt(9-4)上式说明,催化剂浓度愈大，催化显色反响时间愈长,则指示沏质G的吸光度值愈大.这就是动力学分光光度法的根本关系式,催化隘色吸光光度法通常可承受固定时间法、固定吸光度(浓度)法和斜率法三种定录法,固定时间法是依据反响溶液混合一固定时间后的吸光度来测定催化剂的含S1.M(9-5)以不同浓度的催化剂溶液.测得响应的反响体系的A值,作出Ac标准曲线.然后在一样条件和一样显色时间下测得试液的吸光度，即可从标准曲线上求得试液中催化剂®）的浓度.固定吸光度法是将反响溶液混合后,由吸光度上升至一周定数值所需时间来测定傕化剂的含状。这种方法实际上是固定浓度法，即当指示物质在定容液中的浓度到达固定值时，其吸光度必定为肯定值，此时式9-3）中的C（G）为一（常鼠qftk/t【可样可以作出Cwt工作曲戏，由试样体系中的I值求出催化剂（M）的含Ih斜率法是依据吸光度（八）防反响时间的变化速率来测定。依据式（9-4）,Akq.wt,在不同的q.卜测得At曲线分别求出其斜率值（kcft）作出kqC低工作曲线,在一样条件下测得试液的料率值,就能很快由工作曲线求出待测物（三）的浓度。此法利用了系列的试验数据，准确度较高，跳点是比其它方法麻烦.动力学分光光度法具有灵敬位高，选择性好，应用范围广等特点，尤其是的催化动力学分光光度法具有快速简便以及更好的特效性和准确度.已广泛用于生化、环境保护、色&I.生、医药及临床检验等方面.六、紫外可见吸取光谱法在农林水科学中的应用紫外可见吸收光谱分析法在农、林、水、牧等科学中应用广泛，用途较多，在提高品种的质疑和产做方面起着重要的作用.它可以测定样品中的赖缴酸、色氨酸、朱自廉、丹中、前的髓、果糊、色鞘、淀粉、叶绿素.农药等很多有机物,也可以测定能态氮、硝离氮、全磷、速效璘、K、FeCa、m、Si、S以及B、Mo.Cu,Zn,Co,Cr,A1.,Hg,As,Mn等数十种元素和很多无机物，涉及的测定对象有土城、肥料、农药、植物体、水、种子、食品、果祺、饲料、大气、粉尘等.1 .在土壤和植物分析中的应用农业和林业上的些有31要意义的元素（如N、P、K,Ca、Mg、S,Si）以及些跟址元素（陞、B、Mn,Zn,Cu等）都可用此法进展定址分析。（1） M利用粒的蓝法测定彼态越：NHr在强峨性介质中与次氯酸盐和和1.反响生成水溶性的最的蓝”皿=625叫K=4.3>10d.M1.1.CmD；禾U用的二碘酸法（MXFIOnm,K=9,4×0>1.mo1.CmD测定硝态氮：未用偶躯染料法测定亚硝酸盐：与4-熨基萃磷酸反晌生成重氮盐,再与I-奈胺偶联生成一种偶虱染料（亦m=520nm.K=4.0X。，1.moIIcm）a（2） 磷利用的饰抗法，以形成加悌蓝"（汕i1.j882nm）进履测定.近年来,利用在聚乙烯诩!存在下,磷铺铝酸与结晶紫形成可溶性的离了统合物（AnaX=550n®,K=1.3X。,1.mOIcm.）测定磷，操作简便、快速、灵敏度高、选择性好。（3序和筷钙可用隅氮氯横川试剂法A"=669nm,K2.8Xd.mo1.cm.）M定（±填和植物中钙的含量较低时）铁可承受达旦黄（哮叱黄）法或珞黑T法,达旦黄被Mg（OH）Z吸附形成有色协作物（ft1.4tx=545nm,K=3.6X。山mo1.1.CmJ；然黑T在世性介质中与Mg；反响生成红色处作物（Im=525nm,K=1.8XO1.mo1.>cm-）。（4）铁常用向红菲啰琳（I,7-二紫T,10邻二缸非）与Fe形成橙红色协作物进展测定（2IMX=535nm,K=2.2X1.mo1.cm）.2 .污染物的成分及含埴的测定紫外可见吸取光滑广泛用于水、土壤、空气、植物、粮食中污臾物的鉴定和定做分析.如农药残留量、大气中污染物的分析测定.3 .动、植物生物成分的分析紫外可见吸取光滑法广泛用于动、植物脂肪酸的分析,蛋白质、氨基酸、核酸的测定等.4 .应用实例（略）