《生物仪器分析》课程教学课件（讲稿）第五章 紫外-可见吸收光谱分析（UV-VIS）

紫外-可见吸收光谱分析(UV-VIS) 1

5 紫外-可见吸收光谱分析（UV-VIS） 1

5.1概述 紫外-可见吸收光谱(Ultraviolet and Visible Spectroscopy,UV-VIS)统称为电 子光谱。 紫外-可见分光光度计测量物质对紫外一一可见 吸收程度和光谱来确定物质的组成、含量，推测物 质结构的分析方法，称为紫外一一可见分光光度法， 它属于分子吸光分析法 2

5.1 概述 紫外-可见吸收光谱（Ultraviolet and Visible Spectroscopy, UV-VIS）统称为电 子光谱。 紫外-可见分光光度计测量物质对紫外——可见 吸收程度和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——可见分光光度法， 它属于分子吸光分析法 2

一、分子吸光分析法 基于物质分子对光的选择性吸收而建立的分析方法，称为分子吸光 分析法。 1、比色法 基于比较待测溶液颜色的分子吸光分析法。 2、分子吸收分光光度法 理论基础是光的吸收定律 A Ig(Io/I)=Ig(1/T)=kcL 在一定温度下，摩尔吸光系数k越大，表示该物质对该波长的光吸 收能力越强，灵敏度越高。 产生偏离朗伯比尔定律偏离的原因： 入射光为复合光；溶液不均匀；溶液中发生了化学变化。 3

一、分子吸光分析法 基于物质分子对光的选择性吸收而建立的分析方法，称为分子吸光 分析法。 1、比色法 基于比较待测溶液颜色的分子吸光分析法。 2、分子吸收分光光度法 理论基础是光的吸收定律 A = lg(I0/I) = lg(1/T) = kcL 在一定温度下，摩尔吸光系数k越大，表示该物质对该波长的光吸 收能力越强，灵敏度越高。 产生偏离朗伯比尔定律偏离的原因： 入射光为复合光；溶液不均匀；溶液中发生了化学变化。 3

1紫外可见光谱法的特点 (1)灵敏度高 适用于微量组分的测定。 (2)准确度高 相对误差1o-5% (3)方法简便 操作容易、设备简单、分析速度快。 (4)应用广泛 主要用于物质的定量分析，也能用 于有机化合物的鉴定及结构分析

1 紫外-可见光谱法的特点 （1）灵敏度高 适用于微量组分的测定。 （2）准确度高 相对误差1%-5% （3）方法简便 操作容易、设备简单、分析速度快。 （4）应用广泛 主要用于物质的定量分析，也能用 于有机化合物的鉴定及结构分析。 4

5.2紫外吸收光谱的基本原理 紫外吸收光谱以波长入（nm)为横坐标，！ 以吸光度A 为纵坐标。 A 最大吸收峰 末端吸收 肩峰 次峰 波谷 入maN 入miN 入/nm 紫外一可见吸收曲线 5

紫外吸收光谱以波长λ（nm）为横坐标，以吸光度A 为纵坐标。 紫外—可见吸收曲线 5.2 紫外吸收光谱的基本原理 5

5.3 紫外吸收光谱与分子结构关系 1电子跃迁类型 (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)nσ*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 0米) 反键 (3)n→n*跃迁指不饱 和键中的口电子吸收光波能量 轨道 后跃迁到n*反键轨道。 能 (4)n→n*跃迁指分子 n非键轨道 中处于非键轨道上的n电子吸 兀}成键 收能量后向n*反键轨道的跃 迁。 0 轨道 电子能级跃迁示意图 6

5.3 紫外吸收光谱与分子结构关系 1 电子跃迁类型 （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。 6

2发色团、助色团和吸收带 (1)发色团 分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统叫做 发色团。像C=C、C=O、C≡C等都是发色团。发 色团的结构不同，电子跃迁类型也不同。 (2)助色团 含有未成键电子，本身不产生吸收峰，但与发 色基团相连时，能使发色团吸收峰向长波方向移动， 吸收强度增强的杂原子基团

2 发色团、助色团和吸收带 （1）发色团 分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统叫做 发色团。像C=C、C=O、C≡C等都是发色团。发 色团的结构不同，电子跃迁类型也不同。 （2）助色团 含有未成键电子，本身不产生吸收峰，但与发 色基团相连时，能使发色团吸收峰向长波方向移动， 吸收强度增强的杂原子基团。 7

(3) 吸收带分类 ⅰR吸收带 它是由门→n*跃迁产生的吸收带，该带的特点是吸 收强度很弱，max104。K吸收带是共轭分子的特征吸收带，因 此用于判断化合物的共轭结构。紫外-可见吸收光谱 中应用最多的吸收带

(3) 吸收带分类 i R吸收带 它是由n→π* 跃迁产生的吸收带，该带的特点是吸 收强度很弱，εmax＜100，吸收波长一般在200- 400nm。 ii K吸收带 K吸收带带（取自德文： konjuierte 共轭谱带）。 它是由共轭体系的π→π* 跃迁产生的。它的特点是： 跃迁所需要的能量较R吸收带大，摩尔吸收系数 εmax＞104 。K吸收带是共轭分子的特征吸收带，因 此用于判断化合物的共轭结构。紫外-可见吸收光谱 中应用最多的吸收带。 8

iiB吸收带 B吸收带（取自德文：benzenoid band,苯型谱带）。 它是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及→n* 重叠引起的。在230~270nm之间出现精细结构吸收， 又称苯的多重吸收。 ivE吸收带 E吸收带（取自德文：ethylenic band,乙烯型谱 带)。它也是芳香族化合物的特征吸收之一。E带可分 为E1及E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环中的 乙烯键和共轭乙烯键所引起的，也属→n*跃迁。 9

iii B吸收带 B吸收带（取自德文：benzenoid band, 苯型谱带）。 它是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及π→π* 重叠引起的。在230～270nm之间出现精细结构吸收， 又称苯的多重吸收。 iv E吸收带 E吸收带（取自德文：ethylenic band，乙烯型谱 带）。它也是芳香族化合物的特征吸收之一。E带可分 为E1及E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环中的 乙烯键和共轭乙烯键所引起的，也属π→π* 跃迁。 9

5.0 E E2 3. 20 0.d 180200 220240260280300 Jnm 苯的紫外吸收光谱（异辛烷） 10

苯的紫外吸收光谱（异辛烷） 10