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仪器分析

新疆农业大学

课程论文

题目:

紫外可见吸收光普法概述

课程:

仪器分析

姓名:

对山开勒得·热合木江

专业:

森林培育（经济林高效栽培）

学院:

林学与园艺学院

学号:

1333020426

2013年12月25日

紫外可见吸收光普法概述

对山开勒得·热合木江

摘要：

了解紫外可见吸收光普，并且学会紫外可见吸收光普法的运用。

采用紫外可见吸收光谱法监测各种物品质量及其它性能的过程。

分子与光子相互作用是一个相当复杂的过程。

分子的内部运动包括转动、振动和电子运动三部份,分子能级近似地就看成由转动能级、振动能级和电子能级构成。

紫外可见吸收光普法运用简单、根据分子对紫外区域辐射的吸收建立起来的分析方法。

关键词：

紫外光普；可见吸收光；紫外区域

紫外可见吸收光谱的产生原理和其它吸收光谱相似,根据量子理论,分子在入射光作用下,电子从低能级（E/）跃迁到高能级（E扩）,伴随着就要吸收光量子,所吸收的光量子的频率”由两个跃迁能级间的能量差决定。

实际上,分子与光子相互作用是一个相当复杂的过程。

分子的内部运动包括转动、振动和电子运动三部份,分子能级近似地就看成由转动能级、振动能级和电子能级构成[M]。

1.紫外可见吸收光普的概念

利用紫外可见分光光度计测量物质对紫外可见光的吸收程度（吸光度）和用紫外可见吸收光谱来确定物质的组成、含量，推测物质结构的分析方法，称为紫外可见吸收光谱法或紫外可见分光光度计法（Ultraviolet-VisibleAbsorptionSpectrometry）。

2.紫外可见吸收光普的产生

紫外可见吸收光谱的产生原理和其它吸收光谱相似,根据量子理论,分子在入射光作用下,电子从低能级（E/）跃迁到高能级（E扩）,伴随着就要吸收光量子,所吸收的光量子的频率”由两个跃迁能级间的能量差决定。

E//一E产=h”

（1）其中,h是普朗克常数（6.62义10一“7尔格·秒）。

因此,发生跃迁的两个能级间隔愈小,吸收光的频率愈低,也就是说波长愈长;反之,两个能级间隔愈大,吸收光的频率亦越高,即波长愈短。

实际上,分子与光子相互作用是一个相当复杂的过程。

分子的内部运动包括转动、振动和电子运动三部份,分子能级近似地就看成由转动能级、振动能级和电子能级构成。

分子吸收光量子后,根据光子能量的大小,可以几种方[M]：

（1）分子吸收光量子之后,增加分子的转动能。

（2）所吸收的光量子的能量还有一部份用于增加分子的振动能,并伴随着转动能级的改变,即以化学链连结的由原子组成的振动单元的伸缩振动和变形振动。

（3）吸收光量子之后,产生电子能级之间的跃迁,并伴随着整个分子的振动和转动

能级都要发生变化。

电子能级间的能量差一般在1至20个电子伏特（e的,如果算sve,那末相应的波长根据公式E二加就可求得,`=令二“·5`10一”厘米=2500埃=250毫微米。

因此,电子能级之间的跃迁产生的光谱位于紫外可见区,这种分子光谱称为电子吸收光谱或紫外可见光谱。

伴随着电子能级间的跃迁,当然要引起一系列振动能级间的跃迁。

振动能级间隔的能量一般在0.05一lev之间。

如果是0.lev,则相当于se。

的电子能级间隔的2%,所以电子能级间的跃迁并不是产生一条波长等于250毫微米的谱线,而是产生一系列的谱线,波长间隔约为2500xZ%=50埃。

实际上观察到的光谱还要复杂得多,这是因为还有转动能级跃迁叠加的缘故。

转动能级间隔一般小于0.osve,如果算o.005ev,则为se。

的0.1%,相当的波长间隔是2500埃x0.1%=2.5埃。

从上面简单讨论可以看到,电子能级间跃迁并不是产生一条谱线,而是许许多多靠得很近的光谱线,每一组谱线相对应于一组电子一振动一转动能级间跃迁,其包络的轮廓线即形成谱带。

图2-1是电子一振动一转动能级跃迁示意图。

这里要注意的是,上面所讲的电子能级间的跃迁是一种形象化的说法,不能理解为真正的单个电子在跳动,而应理解为电子能量组态发生量子化的变化[M]。

图2-1电子一振动一转动能级跃迁示意

最后,还有一点必须提及,并不是任意两个电子能级间都能产生跃迁,能级间的跃

迁要受到一定条件的限制,这些限制条件称为光谱迭律。

电子吸收光谱的迭律不象红外振动光谱那样严格,由于环境的影响,一些理论上禁止跃迁,亦常常呈现出来;但是它们的吸收强度较弱。

实验上,由光源发出的连续紫外可见光被单色器色散成不同波长的单色光,并依次照射到样品上,入射光与吸收介质分子作用,一部份吸收,一部份透射,透射光被检测器接收并测量,在记录仪上画出横坐标为波长、纵坐标为吸收强度的光谱曲线[M]。

图2-2是苯的紫外吸收光谱

3.影响紫外-可见吸收光谱因素

3.1共轭效应

当在一个分子中有多个生色团时，共轭原生色团的吸收带消失，新吸收带出现在较长的波长处，吸收强度增加。

如：

乙烯：

λmax185nm，（ε=10000）

CH2CH=CH=CH-2：

λmax=217nm，（ε=21000）

3.2助色效应

助色团的n电子与发色团的电子共轭，结果使吸收峰的波长向长波方向移动，吸收强度随之加强。

3.3超共轭效应

烷基的σ键与共轭体系的键共轭而引起的，效应同样是吸收峰向长波方向移动，吸收强度加强。

但超共轭效应的影响远远小于共轭效应的影响。

3.4溶剂的影响溶剂的极性的不同引起某些化合物的吸收光谱的红移或紫移。

（1）极性溶剂作用:

影响吸收的波长、强度、精细结构

（2）峰的形状改变：

随溶剂极性增加，吸收光谱变平滑，精细结构消失；

（3）峰的位置改变：

随溶剂极性增加，*红移,n*紫移

图3-3硝基苯的紫外吸收光谱

4.紫外可见吸收光普法的概念

紫外可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收10～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，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间的跃迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。

该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、分析速度好等特点。

5紫外可见光谱法的应用

一般紫外可见光谱法的应用定性（qualitativeanalysis），结构和定量（quantitativeanalysis）来进行分析。

UV针对对象：

不饱和共轭有机化合物。

（1）定性鉴别

方法1（比较吸收光谱曲线法）：

在相同的测定条件下，比较未知物与已知物的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线完全等同，则可以认为待测样品与已知化合物有相同的的生色团，有近似的结构。

方法2：

①利用标准物质或纯物质的吸收曲线比较

②利用标准谱图或光谱数据比较

谱图叠加比较

确定吸收峰的位置：

当通过其它方法获得一系列可能的分子结构式后，利用伍德沃德（Woodward-Fieser）和斯科特（Scott）经验规则求最大吸收波长，并与实测值对比。

伍德沃德规则：

它是计算共轭二烯、多烯烃及共轭烯酮类化合物π—π*跃迁最大吸收波长的经验规则。

斯科特规则：

是计算芳香族羰基化合物衍生物的最大吸收波长的经验规则。

（2）结构分析

确定一些化合物的构型和构象

1.某些特征基团的判别

2.共轭体系的判断

3.异构体的判断

①顺反异构体判别

②互变异构体判别

（3）定量分析

1.单组份定量方法

1）标准曲线法

条件：

浓度与吸光度关系符合Lambert-Beerlaw。

过程：

配制标准系列→固定条件→测定A→绘A-c曲线样品→同样条件→测定A→内插c或代入方程[J]。

6.仪器组成

紫外可见吸收光谱仪由光源、单色器、吸收池、检测器以及数据处理及记录（计算机）等部分组成普通紫外可见光谱仪，主要由光源、单色器、样品池（吸光池）、检测器、记录装置组成．为得到全波长范围（200～800-nm）的光，使用分立的双光源，其中氘灯的波长为185～395nm，钨灯的为350～800nm．绝大多数仪器都通过一个动镜实现光源之间的平滑切换，可以平滑地在全光谱范围。

图6-1双光束分光光度计的原理图

扫描．光源发出的光通过光孔调制成光束，然后进入单色器；单色器由色散棱镜或衍射光栅组成，光束从单色器的色散原件发出后成为多组分不同波长的单色光，通过光栅的转动分别将不同波长的单色光经狭缝送入样品池，然后进入检测器（检测器通常为光电管或光电倍增管），最后由电子放大电路放大，从微安表或数字电压表读取吸光度，或驱动记录设备，得到光谱图[J]。

紫外、可见光谱仪设计一般都尽量避免在光路中使用透镜，主要使用反射镜，以防止由仪器带来的吸收误差．当光路中不能避免使用透明元件时，应选择对紫外、可见光均透明的材料（如样品池和参考池均选用石英玻璃）。

仪器的发展主要集中在光电倍增管、检测器和光栅的改进上，提高仪器的分辨率、准确性和扫描速度，最大限度地降低杂散光干扰．目前，大多数仪器都配置微机操作，软件界面更贴近我们所要完成的分析工作[J]。

结论:

物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色团的特征，而不是整个分子的特征。

如果物质组成的变化不影响生色团和助色团，就不会显著地影响其吸收光谱，如甲苯和乙苯具有相同的紫外吸收光谱。

另外，外界因素如溶剂的改变也会影响吸收光谱，在极性溶剂中某些化合物吸收光谱的精细结构会消失，成为一个宽带。

采用紫外可见吸收光谱法监测各种物品质量及其它性能的过程。

分子与光子相互作用是一个相当复杂的过程。

分子的内部运动包括转动、振动和电子运动三部份,分子能级近似地就看成由转动能级、振动能级和电子能级构成。

紫外可见吸收光普法运用简单、根据分子对紫外区域辐射的吸收建立起来的分析方法。

参考文献：

[1]曾永昌，向主人.仪器分析[M].四川：

四川大学出版社，2004.

[2]姜春明,张汉昌＊,林祥钦,白如科.紫外-可见吸收光谱法现场监测聚苯胺的电化学降解[J].2005（5）,第25卷,第5期

[3]林科院.现代实用仪器分析方法[M].中国林业出版社，1994.

[4]徐海,于道永,阙国和,王宗贤.金属卟啉在不同溶剂中紫外可见吸收光谱的研究[J]2003,　第27卷,第2期　　

[5]黄晓兰.分析测试[J].1990

（1）

[6]欧文娟，孟耀勇，张小燕，孔猛.紫外可见吸收光谱结合主成分[J].第7期

[7]赵远征.色谱[J].1992（10）

[8]陈国珍.分光光谱[M].北京:

科学出版社.1991.

[9]　朱志昂,张智慧,江冬青,等.四苯基卟吩及取代四苯基卟啉铁配合物的紫外可见光谱研究[J].光谱学与光谱分析,1990,10

（1）:

15-20.