仪器分析 第四章 中国矿业大学 化工学院 应化系 紫外吸收光谱分析.

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1 仪器分析 第四章 中国矿业大学 化工学院 应化系 紫外吸收光谱分析

2 Ultraviolet Spectrophotometry, UV 基本要求：
仪器分析 第四章 紫外吸收光谱分析 Ultraviolet Spectrophotometry, UV 基本要求： 1.理解紫外—可见吸收光谱的产生 2.掌握溶剂极性对紫外吸收光谱的影响 2.了解紫外—可见吸收光谱仪基本构成部件 及其作用 3.掌握紫外—可见吸收光谱的应用 中国矿业大学 化工学院 应化系

3 仪器分析 4.1 紫外光谱产生 4.2 有机化物紫外吸收光谱 4.3 无机化合物紫外吸收光谱 4.4 溶剂对紫外光谱影响
紫外光谱产生 中国矿业大学 化工学院 应化系 有机化物紫外吸收光谱 无机化合物紫外吸收光谱 溶剂对紫外光谱影响 紫外吸收光谱的应用 紫外及可见光分光光度计

4 仪器分析 4.1 紫外光谱的产生 e 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.
4.1 紫外光谱的产生 中国矿业大学 化工学院 应化系 1.概述 紫外吸收光谱：分子价电子能级跃迁。 波长范围： nm. (1) 远紫外光区: nm (2) 近紫外光区: nm (3)可见光区: nm nm 1 2 3 4 e λ 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。

5 仪器分析 2 电子跃迁与分子吸收光谱 价电子运动——电子能级 分子内原子在平衡位置附近的振动 -----振动能级 分子内部运动
2 电子跃迁与分子吸收光谱 中国矿业大学 化工学院 应化系 价电子运动——电子能级 分子内原子在平衡位置附近的振动 -----振动能级 分子内部运动 分子绕其重心的转动——转动能级 分子的总能量 E= Ee + Ev + Er 电子能级 振动能级 转动能级

6 所需能量较大，其能量一般在1—20eV，相应波长1240nm-62nm，实际上研究200-800nm光谱——紫外可见光谱。
仪器分析 电子能级： 所需能量较大，其能量一般在1—20eV，相应波长1240nm-62nm，实际上研究 nm光谱——紫外可见光谱。 因为 nm属于紫外区（远紫外区，真空紫外区），能被大气吸收，不易利用（用前须抽成真空，再充惰性气体。） 中国矿业大学 化工学院 应化系

7 仪器分析 振动能级（红外光谱） 分子振动能级差一般在0.05-1ev，波长：25-1.25um红外光。
吸收能量属于红外光区，故又称红外光谱或振动转动光谱。 中国矿业大学 化工学院 应化系 转动光谱(远红外光谱): 分子转动能级差一般在 ev，波长250-25um的远红外光

8 仪器分析 能级跃迁 中国矿业大学 化工学院 应化系 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。

9 4.2有机化合物的紫外吸收光谱 4.2.1紫外吸收光谱的产生 仪器分析
中国矿业大学 化工学院 应化系 紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 因此,分子中价电子的分布和结合情况决定了这种光谱。 分子轨道理论：有机物分子中有几种不同性质的价电子①形成单键的σ电子； ②形成双键的π电子；③未成键的n电子。

10 仪器分析 １.成键轨道向反键轨道之间的跃迁（包括σ →σ* π→π* ） 例如:① H2[(σ1s)2] σ →σ*
１.成键轨道向反键轨道之间的跃迁（包括σ →σ* π→π* ） 中国矿业大学 化工学院 应化系 当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。 例如:① H2[(σ1s)2] σ →σ* C C ② CH2=CH2（ sp2杂化） 能量低π，能量高π*，吸收能量后 π→π*

11 仪器分析 ２.非键电子向反键轨道跃迁. 包括n →σ*,n→π* 例如:HCHO C——O
中国矿业大学 化工学院 应化系 H C——O H 三个σ 和σ*,一个π 和π*外，还有两对未参与成键的价电子。这些价电子对在甲醛分子所占据的轨道 为非键轨道，常用n表示。 在非键轨道上的电子对称为孤电子对。表示为ｎ电子。非键轨道n电子跃迁到π* 反键轨道上去吸收能量最小，用n→π*表示

12 仪器分析 ３.电荷转移跃迁 σ →σ*>n →σ*≥π→π* > n→π* .
中国矿业大学 化工学院 应化系 有机化合物吸收能量后，除上述跃迁外， σ键电子逐步激发到高能级，最后电离成分子离子跃迁。 有机化合物价电子可能跃迁主要为 σ →σ*, n →σ*,n→π* π→π* 。 各种跃迁所需能量如图： s * p * 由图可见，电子能级能量次序 σ< π< n< π* < σ* σ →σ*>n →σ*≥π→π* > n→π* . E K R n E , B p s

13 仪器分析 一般说来：未成键的孤对电子较易激发。成键电子能级低,反键电子相反,n→π*跃迁需要能最低。所产生的吸收波长最长。 n →σ*, π→π*次之， σ →σ*出现在远紫外区，吸收波长<200nm.如图 中国矿业大学 化工学院 应化系

14 仪器分析 4.2有机化合物的紫外吸收光谱 １.饱和烃 紫外吸收光谱中常用作溶剂,如 己烷，庚烷等。
中国矿业大学 化工学院 应化系 １.饱和烃 饱和单键碳氢化合物只有σ键电子。σ键电子最不易激发。只有吸收很大能量后。才能产生σ→σ*跃迁。因此在远紫外区（10～200ｎｍ）有吸收带。 紫外吸收光谱中常用作溶剂,如 己烷，庚烷等。

15 仪器分析 例如: CH4 σ →σ* 125―135nm(远紫外区） CH3I σ →σ* 150―210nm n →σ* (259nm)
中国矿业大学 化工学院 应化系 例如: CH4 σ →σ* 125―135nm(远紫外区） CH3I σ →σ* 150―210nm n →σ* (259nm) CH2I2 CHI3 吸收峰 292nm,349nm

16 仪器分析 例如:-NH2,-OH,-OR,-SR,-Cl,-Br,-I等。 ２.不饱和脂肪烃
这种能使吸收峰波长向长波方向移动的杂原子基因称为助色团. 中国矿业大学 化工学院 应化系 例如:-NH2,-OH,-OR,-SR,-Cl,-Br,-I等。 ２.不饱和脂肪烃 包括有孤立双键的烯烃(如CH2=CH2)和共轭双键烯烃,含有π键电子，吸收能量后产生π→π*跃迁 。

17 仪器分析 在饱和烃体系中引入含有π键的不饱和基团，最大吸收将向长波移动，这种基团称为生色团（or 发色团）。是一些双键或三键基团。主要是含n→π*, π→π*跃迁。 中国矿业大学 化工学院 应化系

18 仪器分析 ① 孤立双键烯烃 π→π*，最大吸收波长远紫外→近紫外 ②共轭双键的化合物
中国矿业大学 化工学院 应化系 π→π*，最大吸收波长远紫外→近紫外 如： CH2=CH2 λmax=171nm（ε=15530) ②共轭双键的化合物 如 ： CH2=CH- CH=CH2 λmax=217nm（ε=21000) 原因：π键与π键相互作用（π –π共轭），生成大π键。电子容易激发。 所以：吸收峰→长波移动，即生色团加强

19 仪器分析 Ｋ吸收带：由共轭双键中π→π* 跃迁所产生为吸收带。
特点：强度大εmax在104 ～20×104之间，吸收峰位置在 ２１７～２８０ｎｍ范围内。 中国矿业大学 化工学院 应化系 Ｋ吸收带波长、强度与共轭体系数目，位置，取代种类有关，即：共轭双键越多，深色移动越显著。 据此可判断共轭体系存在的情况，这是紫外吸收的重要应用。

20 仪器分析 共轭化合物不仅有共轭 与芳环共轭，K带很强。 B带: 苯型谱带.
烯烃，还有α,β不饱和酮。 还有α-β不饱和酸。芳烃 与双键或羰基共轭等。 如图： 乙酰苯紫外吸收 光谱（正庚烷为溶剂）。 中国矿业大学 化工学院 应化系 与芳环共轭，K带很强。 B带: 苯型谱带. R带（基团带）: n→π* 跃迁产生的（ εmax <100）,较弱，禁阻跃迁。

21 仪器分析 ３.芳香烃 环状共轭体系，如图 紫外区有三个吸收带。 都是π→π* 跃迁产生的。
中国矿业大学 化工学院 应化系 环状共轭体系，如图 紫外区有三个吸收带。 都是π→π* 跃迁产生的。 185nm处，εmax =68000 E1吸收带。 204nm处，εmax = E2吸收带。 230 ～270nm(254nm, ε=200)较弱的一系列吸收带，称为精细结构吸收带。——B带

22 仪器分析 ①在苯环上有取代基时 n→π*共轭, E2 向长波方向移动，一般210nm左右。 a：复杂的B带简单化，例如:乙酰苯的图
中国矿业大学 化工学院 应化系 a：复杂的B带简单化，例如:乙酰苯的图 b：连有助色团，如-OH,-Cl等取代，由于 n→π*共轭, E2 向长波方向移动，一般210nm左右。 c：连有生色团且与苯环共轭时（π- π共轭）， E2与E1合并且向深色移动（ K带） 注意：苯胺阳离子，λmax值与苯几于相等。 苯胺的 λmax值>苯的λmax 。

23 仪器分析 ②苯环上有两个取代基 间位 λmax 273.5nm 邻位 λmax 278.5 nm
中国矿业大学 化工学院 应化系 无论推电子取代基或吸电子基。都使Ｅ２带红移。 例如：硝基苯酚 当硝基于羟基处于对位λmax nm 间位 λmax nm 邻位 λmax nm

24 仪器分析 ③线型的多芳香烃 λmax 发生红移,εmax 也增大。 结合环越多。λmax红移越显著。 如 255nm 275nm 无色
③线型的多芳香烃　 中国矿业大学 化工学院 应化系 λmax 发生红移,εmax 也增大。 结合环越多。λmax红移越显著。 如 255nm 275nm 无色 骈四苯 橙色 λmax=460nm 骈五苯 λmax580nm 紫色

25 仪器分析 4.3 无机化合物紫外－可见光吸收光谱 中国矿业大学 化工学院 应化系 电荷转移跃迁：辐射下，分子中原定域在金属M轨道上的电荷转移到配位体L的轨道，或按相反方向转移，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。 Mn+—Lb- M(n-1) +—L(b-1) - h [Fe3+CNS-]2+ h [Fe2+CNS]2+ 分子内氧化还原反应； > 104 Fe2+与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此。

26 仪器分析 2.配位场跃迁 在配体的作用下过渡金属离子的d轨道和镧系、锕系的f轨道裂分，吸收辐射后，产生d一d、 f 一f 跃迁；
必须在配体的配位场作用下才可能产生也称配位场跃迁； 摩尔吸收系数ε很小，对定量分析意义不大。 中国矿业大学 化工学院 应化系

27 仪器分析 4.4 溶剂对紫外光谱影响 ① 不同极性的溶剂对溶质吸收峰位置影响 ａ：溶剂极性越强， π→π* 跃迁产生谱带向长波移动显著。
中国矿业大学 化工学院 应化系 ① 不同极性的溶剂对溶质吸收峰位置影响 ａ：溶剂极性越强， π→π* 跃迁产生谱带向长波移动显著。 原因：极性溶剂作用下，激发态能量降低程度大于基态。从而使∆E 吸收 红移。

28 仪器分析 ∆E 非极性溶剂 极性溶剂 π π* 中国矿业大学 化工学院 应化系

29 仪器分析 π* ∆E ｂ：溶剂极性越强，ｎ→π* 产生谱带向短波方 向移动明显，即兰移越大。 ｎ 原因：ｎ→π* 跃迁分子中含未成键ｎ电子。
中国矿业大学 化工学院 应化系 ∆E π* ｎ 原因：ｎ→π* 跃迁分子中含未成键ｎ电子。 能与极性溶剂形成氢键，作用强度比π*大， 因而基态能级比激发态能级下降程度大。 ｎ→π*跃迁能增大，波长兰移。

30 仪器分析 ②溶剂对溶质吸收峰强 度和精细结构的影响 通常极性溶剂如： 水，醇，脂，酮会使 由振动效应产生的光 谱精细结构消失。出现宽峰如图：
度和精细结构的影响 通常极性溶剂如： 水，醇，脂，酮会使 由振动效应产生的光 谱精细结构消失。出现宽峰如图： 中国矿业大学 化工学院 应化系 因此，若希望得到有特征的精细结构。则应在溶解度允许范围内选择极性小的溶剂。

31 4.4紫外吸收光谱的应用 仪器分析 ③溶剂对吸收带的影响 如果溶剂和溶质吸收带有重叠，将妨碍溶质吸收带的观察。
中国矿业大学 化工学院 应化系 如果溶剂和溶质吸收带有重叠，将妨碍溶质吸收带的观察。 选择溶剂原则之一是溶剂在所要测定波段范 围内无吸收或吸收极小。 4.4紫外吸收光谱的应用 通过研究和测量吸收光谱的性质。可对许多 有机化合物进行定性和定量分析，结构分析等。

32 仪器分析 １.定性分析 对比法：把未知式样的紫外吸收光谱与已知 标准物紫外光谱图（相同的测量条件）进行对比；
中国矿业大学 化工学院 应化系 对比法：把未知式样的紫外吸收光谱与已知 标准物紫外光谱图（相同的测量条件）进行对比； 若两者相同。则可认为待测样品与已知化合物具 有相同的生色团。 注意：分子或离子对紫外光的吸收只是它们含有的生色团和助色团的特征。而不是整个分子或离子的特征，因此靠一个紫外光谱来对未知物进行定性是不可靠的。还要参照Woodward（伍德沃德）和斯科特（Scott）规则等方法配合 .

33 仪器分析 （1）Woodward规则 Woodward、Scott规则都是经验规则，可用 它们计算 λmax ，并与实验值进行比较，以对物质
进行定性。 中国矿业大学 化工学院 应化系 （1）Woodward规则 计算共轭二烯烃、多烯烃、共轭烯酮类化合物的π→π*跃迁的最大吸收波长的经验规则。

34 仪器分析 如表 中国矿业大学 化工学院 应化系 环外双键：双键的二个碳原子中有一个碳原子在环上。 例1：计算化合物的λmax值

35 仪器分析 解：基值 253nm+4*5（四个取代基）+5nm（一个环外双键）+30（共轭系统）=308nm
例2：计算同分异构体a、b的λmax 中国矿业大学 化工学院 应化系 α β δ γ (a) α β γ δ (b)

36 仪器分析 如表： 解a ： 基值 215nm+12nm（β-取代） +18nm（ δ-取代）+5nm（环外双键）+30（扩张）=280nm
中国矿业大学 化工学院 应化系 解b： （γ-取代）+18（δ-取代）+5（环外双键）+30（扩张） =286nm

37 仪器分析 λmax =253+2*5（环外双键）+4*5（4取代） 例3：计算下列化合物 λmax（如表） =283nm（实测282nm）
中国矿业大学 化工学院 应化系 λmax =253+2*5（环外双键）+4*5（4取代） =283nm（实测282nm）

38 仪器分析 例4：如表 中国矿业大学 化工学院 应化系 λmax =253+2*30（扩张双键）+3*5（环外双键） +5*5（5-烷基取代）+0（OCOR基） =353nm.（353nm）

39 仪器分析 （2）Scott规则 λmax =246（母体）+3（o-烷基）+7（m- OCH3） 用来计算芳香族羰基衍生物E2带的吸收波长。
中国矿业大学 化工学院 应化系 用来计算芳香族羰基衍生物E2带的吸收波长。 如表 eg5 : λmax =246（母体）+3（o-烷基）+7（m- OCH3） +25（p- OCH3 ）=281nm 实测值（278nm）

40 仪器分析 λmax =246（母体）+3（o-烷基）+7（o- OH） Eg6: +0（m- Cl）=256nm 实测值（257nm）
中国矿业大学 化工学院 应化系 λmax =246（母体）+3（o-烷基）+7（o- OH） +0（m- Cl）=256nm 实测值（257nm）

41 仪器分析 2.结构分析 根据吸收光谱进行初步判断。一般规律是： （1）官能团鉴定.
中国矿业大学 化工学院 应化系 （1）官能团鉴定. 根据吸收光谱进行初步判断。一般规律是： ① nm无吸收峰的化合物，不含共轭体系，没有醛基、酮基、溴或碘。 可能直链烷烃、环烷烃，脂肪饱和胺、醇、醚、羧酸、烷基氟、烷基氯等。

42 仪器分析 ② nm有强吸收带，表明含有共轭双键。 ε在 104 ～2×104之间，说明为二烯或不饱和酮，若在 nm有强吸收带，表明可能有3-5个共轭单位 。 中国矿业大学 化工学院 应化系 ③ nm弱吸收带，ε= 10 ～100，含有-CO，在此区域若有中强吸收带，表示具有苯的特征。 ④若化合物有许多吸收峰，甚至延伸到可见光区，则可能为一长链共轭化合物或多环芳烃。

43 仪器分析 注意：物质为紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色团的特征，不是整个分子的特征，推测结构时，还需其它方法，如IR、NMR ，MS等配合。 中国矿业大学 化工学院 应化系 （2）顺反异构体的确定 一般讲，反式异构体λmax，εmax比顺式大。 因为：顺式异构体的位阻效应影响了平面性，共轭程度降低 ， λmax兰移，εmax降低。根据此可判断顺式或反式存在。

44 仪器分析 （3）互变异构体的确定 中国矿业大学 化工学院 应化系 极性溶剂中，测定 λmax =272nm（ε弱），可能是酮式异构体存在， n →π* 跃迁引起的，C=O上的O易与极性溶剂形成氢键，平衡左移。. 非极性溶剂中，测λmax =243nm（ε大），说明共轭π→π*引起的，主要是以烯醇结构存在的。

45 仪器分析 3.化合物纯度的检测 （1）若某化合物在紫外区没有明显吸收，而其中杂质却有较强的吸收，则可方便检测出该化合物中的痕量杂质。
中国矿业大学 化工学院 应化系 （1）若某化合物在紫外区没有明显吸收，而其中杂质却有较强的吸收，则可方便检测出该化合物中的痕量杂质。 例：鉴定甲醇或乙醇中杂质苯含量。 苯在 λmax =256nm处有B吸收带。在此波长处醇几乎无吸收，即可检查出饱和烃化合物中是否含有共轭双键，芳香烃等化合物杂质 。

46 仪器分析 （2）某一化合物，在可见区或紫外区有较强吸收带，有时可用摩尔吸光系数来检查其纯度。
中国矿业大学 化工学院 应化系 例：菲在氯仿溶液中λmax =296nm ，ε= 精制菲（纯度很高）相同条件测 λmax =296nm， ε=9207 样品纯度：9207/10230=90% 其余可能蒽等杂质。

47 仪器分析 4.定量分析 基本方法是：用选定波长的光照射被测物质溶液，测量它的吸光度，再根据吸光度计算被测组分的含量。 （1）理论依据
中国矿业大学 化工学院 应化系 基本方法是：用选定波长的光照射被测物质溶液，测量它的吸光度，再根据吸光度计算被测组分的含量。 （1）理论依据 定量分析依据为吸收定律，是由朗伯和比尔两个定律联合而成的，也叫朗伯-比尔定律。 吸收定律不但是紫外和可见光分光光度法定量分析的理论依据，而且也同样适用于红外吸收光谱法。

48 仪器分析 吸收定律：A=kcb 当用适当波长的单色光照射吸收物质的溶液时，其吸光度于溶液浓度和透光液厚度的乘积成正比。 该定律适合于稀溶液
溶液的浓度 透光液层厚度 中国矿业大学 化工学院 应化系 吸收定律：A=kcb 吸光度 比例系数 当用适当波长的单色光照射吸收物质的溶液时，其吸光度于溶液浓度和透光液厚度的乘积成正比。 该定律适合于稀溶液

49 仪器分析 c.比例系数k定义及表示法 k=A/cb b：cm。k表示方法随c单位而变。
中国矿业大学 化工学院 应化系 k=A/cb b：cm。k表示方法随c单位而变。 （a）c:g/L 时 k叫质量吸收系数（或简称吸收系数），以a表示，单位L/(g*cm) （b）c：mol/L时, k叫摩尔吸收系数，以ε 表示，单位 L/(mol*cm) （c）c：g/100ml 其相应的系数称为百分系数或比吸收系数，以A¹%1cm表示 根据ε大小可区分峰强弱：ε> 104强吸收 ，103～104较强吸收，102～103较弱吸收，ε<10 弱吸收 .

50 仪器分析 性质： 吸光度的加合性 中国矿业大学 化工学院 应化系 如果溶液中含有n种彼此不相互作用的组分，它们对某一波长的光都产生吸收，那么该溶液对该波长光总吸光度A总应等于溶液中n种组分的吸光度之和。 即吸光度具有加合性。 A总 =A1+A2+A3+……An =ε1C1b+ ε2C2b+ ……+εnCnb = (ε1C1+ ε2C2+ ……+εnCn)b

51 仪器分析 （2）高含量组分测定 示差分光光度计 示差法测定试样浓度Cx时，首先使用浓度
中国矿业大学 化工学院 应化系 示差分光光度计 示差法测定试样浓度Cx时，首先使用浓度 稍低于试样的标准溶液Cs作参比溶液调节仪器透光率读数为100%（A=0），然后测定试液的吸光度。该吸光度称为相对吸光度Ar，对应的透光率为相对透光率Tr。

52 仪器分析 由比尔定律得：Ax=εbcx 、 As=εbcs Ar=Ax-As=εb（cx- cs）=εbΔC——符号比定范围。
中国矿业大学 化工学院 应化系 如果用上述浓度为 Cs 的标准溶液作参比。测定一系列ΔC已知的标准溶液为相对吸光度。绘制Ar—ΔC工作曲线。则由测得试液的相对吸光度Arx，可以从工作曲线上查ΔC。再Cx=Cs+ΔC求得试样浓度。

53 仪器分析 （3）多组分分析 中国矿业大学 化工学院 应化系 指被测体系中有两个以上的吸光组分，进行多组分混合物定量分析，依据是吸光度的加和性。假定溶液中同时存在两种组分X和Y，吸收光谱一般有两种情况。 ①.吸收光谱不重叠

54 仪器分析 ①.吸收光谱不重叠 中国矿业大学 化工学院 应化系 如图，则可分别在波长λ1、λ2时，测得组分X和Y，而相互不产生干扰。

55 仪器分析 ②.吸收光源重叠 找出两个波长，在该波长下，两组分的吸光度差值ΔA较大。 中国矿业大学 化工学院 应化系 如图：

56 仪器分析 在波长λ1λ2，测得吸光度A1和A2，由吸光度的加和性联立方程： A1=εx1bcX+εy1bcy
中国矿业大学 化工学院 应化系 A1=εx1bcX+εy1bcy A2=εx2bcX+εy2bcy 仅cx和cy是未知的，联立求解得到。

57 仪器分析 （4）络合物组成及稳定常数的测定 分光光度法是研究溶液中络合物组成和测定稳定常数的最有用的方法之一。 ①.摩尔比法
中国矿业大学 化工学院 应化系 分光光度法是研究溶液中络合物组成和测定稳定常数的最有用的方法之一。 ①.摩尔比法 设金属离子M与溶剂L的反应为: M + nL = MLn

58 仪器分析 固定金属离子浓度为Cm，逐渐改变络合剂浓度CL，测定一系列Cm的值一定而CL不同的溶液吸光度，以吸光度为纵坐标，CL/Cm为横坐标如右图： 中国矿业大学 化工学院 应化系

59 仪器分析 当Cl/Cm<n时，M没完全络合，随着络合剂量的增加，A增加； 当Cl/Cm>n时，M几乎完全转换成MLn，A不再改变
中国矿业大学 化工学院 应化系 当Cl/Cm>n时，M几乎完全转换成MLn，A不再改变 两条直线的交点（转折点不敏锐时用外延法求交点），对应横坐标为Cl/Cm=n。为络合物的络合比1:n 此法也可用于测定络合物的稳定常数K 此法适用于离解度较小的络合物，尤其适用于络合比高的络合物组成测定.

60 仪器分析 ②.连续变化法 该法应用前提，体系只形成一种络合物。
中国矿业大学 化工学院 应化系 该法应用前提，体系只形成一种络合物。 如果一种金属离子M和络合剂 L形成络合物MLn，制备一系列溶液，保持CM+CL=C（C为定值）。 如果在任何一个溶液中: CL=fC ，Cm=（1-f）C f：络合剂L在总浓度中所占分数，即f=CL/C， 平衡时M、L混合液中平衡浓度为 : [M]=（1-f）C—[MLn]， [L]= fc—n[MLn].

61 仪器分析 显然[MLn]浓度因f值不同而变，A — f 作图，以图上吸光度极大处的 f 值也就是MLn浓度的极大值时的f值。对于1 ：1络合物， Amax 处 f= ：2，f=0.66处等 中国矿业大学 化工学院 应化系 说明：如果溶液中只生成一种络合物。则在任何波长测量所得曲线的峰值相对于横坐标不变。

62 仪器分析 （5）氢键强度的测定 溶剂极性效应:n→π*吸收带在极性溶剂中比在非极性溶剂中波长短一些，原因是分子在极性溶剂中形成氢键。
中国矿业大学 化工学院 应化系 溶剂极性效应:n→π*吸收带在极性溶剂中比在非极性溶剂中波长短一些，原因是分子在极性溶剂中形成氢键。 在极性溶剂中n→π*跃迁：物质吸收光能，一部分用以实现n→π*跃迁，另一部分用以破坏氢键。 在非极性溶剂中，不能形成分子间氢键。吸收光能仅为实现n→π*跃迁。 由此可见，只要测得同一化合物在不同极性溶剂中的n→π*跃迁吸收带，就能计算其在极性溶剂氢键强度。

63 仪器分析 例：极性溶剂水中，丙酮的n→π*跃迁吸收带264.5nm，相当于能量452.96kJ·mol-1
中国矿业大学 化工学院 应化系 例：极性溶剂水中，丙酮的n→π*跃迁吸收带264.5nm，相当于能量452.96kJ·mol-1 非极性溶剂己烷中，丙酮的n→π*跃迁吸收带279nm，429.40kJ·mol-1 所以丙酮在水中形成氢键强度为23.56 kJ·mol-1。

64 仪器分析 4.6紫外及可见光分光广度计 1.主要组成部件：
中国矿业大学 化工学院 应化系 紫外及可见分光光度计的可测波长范围为200—1000nm，也有波长范围为200—400nm 的紫外分光广度计，前者较普遍。 1.主要组成部件： 紫外及可见分光光度计常由五部分组成： 光源 单色器 吸收池 检测系统 记录显示 系统

65 仪器分析 （1）.光源 可见光区常用钨丝灯，发射波长（325—2500）范围，其中最适用范围320—1000nm。
中国矿业大学 化工学院 应化系 可见光区常用钨丝灯，发射波长（325—2500）范围，其中最适用范围320—1000nm。 紫外光区光源常用气体放电光源，如氢、氘放电灯，发射光谱波长160 —500nm，最适宜使用范围180—350nm。 （2）单色器 是由光源辐射时的复合光中分解出的单色光的光学装置。

66 仪器分析 由入口狭缝，准直元件，色散元件，聚焦元件，出口狭缝组成 最常用的色散元件棱镜、光栅。 中国矿业大学 化工学院 应化系

67 仪器分析 （3）吸收池 中国矿业大学 化工学院 应化系 紫外及可见分光光度法中，一般使用液体试样。试样放在分光光度计光束通过的液体池。对吸收池的要求：主要是透过有关辐射线。通常，可见光区可以用玻璃吸收池，而紫外光区用石英吸收池。 （4）检测系统 使用两只光电管：一为氧化铯光电管625— nm波长范围 ；另一为锑铯光电管200—625nm波长范围

68 仪器分析 2. 分光光度计类型 （1）单光束分光光度计 一束经过单色器的光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行光强度测量。
中国矿业大学 化工学院 应化系 （1）单光束分光光度计 一束经过单色器的光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行光强度测量。 特点：结构简单，价格便宜，主要适合于定量分析。 缺点：测量结果受电源波动影响较大，容易造成误差，操作麻烦，不适于定性分析。

69 仪器分析 （2）双光束分光光度计 经过单色器的光一分为二，一束光通过参比溶液，另一束通过样品溶液，一次测量即可得到样品溶液的吸光度。
中国矿业大学 化工学院 应化系 经过单色器的光一分为二，一束光通过参比溶液，另一束通过样品溶液，一次测量即可得到样品溶液的吸光度。 它可以连续地绘出吸收光谱曲线，由于两光束同时分别通过参照池和测量池，因而可以消除光源强度变化带来的误差。 如国产的710、730型，日立220系列、岛津UV-210等。如图：

70 仪器分析 （3）双波长分光光度计 中国矿业大学 化工学院 应化系 单光束和双光束分光光度计，就测量波长而言，都是单波长的，它们让相同波长的光束分别通过样品池和吸收池，然后测得样品池和参比池吸收光度之差。 双波长分光光度计原理图表示：

71 仪器分析 同一光源被分出两束，分别经过两个单色器，从而可以得到两个不同波长（λ1，λ2）的单色光，它们交替的照射同一溶液，然后经过光电倍增管，和电子控制系统，得到信号是两波长吸光度之差∆A ∆A =Aλ1-Aλ2 中国矿业大学 化工学院 应化系 优点：①能测定高浓度、多组分混合试样 ②能测定浑浊试样 ③测定相互干扰的混合试样时，操作简单，精度高 ④可以消除因吸收池的参数、位置不同，污垢以 及制备参比溶液带来的误差 ⑤减小因光源电压变化产生的影响

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74 苯环上邻、间、对位被取代基取代的λ增值△ λ /nm
ArCOR衍生物E2带λETOHMAX的计算 ArCOR发色团母体 λ/nm R=烷基或环残基（R） 246 =氢（H） 250 =羟基或烷氧基（OH或OR） 230 苯环上邻、间、对位被取代基取代的λ增值△ λ /nm 取代基 邻 位 间 位 对 位 R 3 10 Br 2 15 OH,OR 7 25 NH2 13 58 O 11 20 78 NHAc 45 Cl NR2 85