紫外-可见分子吸收光谱法 Ultraviolet and Visible Absorption Spectrometry Ultraviolet and Visible Spectrophotometry UV-VIS
概述 通过测定分子对紫外-可见光的吸收对物质进行定性和定量分析。 λ :190~750nm
一、光吸收定律 1、朗伯-比尔定律 或
2、吸光度的加和性 当溶液中含有多种对光产生吸收的物质,且各组分之间不存在相互作用时,则该溶液对波长λ光的总吸光度 等于溶液中每一成分的吸光度之和,即吸光度具有加和性。可用下式表示:
3、比尔定律的局限性 当吸收池的厚度b恒定时,以吸光度对浓度作图应得到一条通过原点的直线。但在实际工作中,测得的吸光度和浓度之间的线性关系常出现偏差,即不再遵守比尔定律。
引起偏离比尔定律的原因 (1)比尔定律本身的局限性 严格的说,比尔定律只适用于稀溶液(c<0.01mol/L);
引起偏离比尔定律的原因 (2)化学偏离 分析物与溶剂发生缔合、解离、溶剂化反应,产生的生成物与分析物具有不同的吸收光谱,出现化学偏离。 这些反应的进行,会使吸光物质的浓度与溶液的示值浓度不成比例变化,因而测量结果将偏离比尔定律。 例如:未加缓冲剂的重铬酸钾溶液
引起偏离比尔定律的原因 (3)仪器偏离 是由单色光不纯引起的偏离
二、紫外-可见分光光度计 1、仪器的基本构造 由光源、单色器、吸收池、检测器、信号处理和读出装置五部分构成 2、仪器类型 主要有:单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计和多通道分光光度计
(1)单光束分光光度计 光源 单色器 参比池 检测器 试样池
(2)双光束分光光度计 光源 单色器 参比池 检测器 试样池 斩光器
(3)双波长分光光度计 光源 单色器1 检测器 试样池 单色器2 斩光器 只与待测物有关
(4)多通道分光光度计 以光极管阵列作检测器 光源 透镜 试样池 光栅 光二极管阵列
三、紫外-可见吸收光谱 吸收光谱又称吸收曲线,是以入射光的波长λ为横坐标,以吸光度A为纵坐标所绘制的A-λ曲线。 最大吸收峰
1、有机化合物的紫外-可见吸收光谱 从化学键的性质看,与紫外-可见吸收光谱有关的价电子主要有三种: σ电子 , π电子 , n 电子(孤对电子)。 根据分子轨道理论,这三种电子的能及高低为: σ<π<n <π*<σ*
三种价电子可能产生六种形式电子跃迁: σ→ σ*, σ→ π*, π→ σ*对应的吸收光谱处于远紫外区,研究少。
例如:CH3OH:λmax=183 nm 、CH3NH:λmax=213 nm 吸收光谱出现在远紫外光区和近紫外光区 某些含有氧、氮、硫、卤素等杂原子的基团(如—NH2、—OH、—SH、—X等)的有机物可产生n → σ* 跃迁。 例如:CH3OH:λmax=183 nm 、CH3NH:λmax=213 nm n → σ* 跃迁的摩尔吸光系数ε较小
(2) π→ π*跃迁: 吸收峰处于近紫外区,在200nm左右,摩尔吸收系数εmax > 104 L ·mol-1 ·cm-1 ,为强吸收带。 例如:含有π电子的基团:
近紫外-可见光区,ε<100 L ·mol-1 ·cm-1 (3) n → π*跃迁: 近紫外-可见光区,ε<100 L ·mol-1 ·cm-1 例如:含有杂原子的不饱和基团:
(4) 电荷转移跃迁: