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紫外可见吸收光谱法;5-1基本原理

一、概述

1.定义：在光谱分析中，依据物质的分子对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法。

2.分类

①红外吸收光谱（IR）

分子振动光谱，吸收光波长范围?1000?m,主要用于有机化合物结构鉴定。

（主要应用中红外2.5?25?m）;②紫外吸收光谱（UV）

电子跃迁光谱，吸收光波长范围200?400nm（近紫外区），研究对象大多为具有共轭双键结构的分子。可用于无机物和有机物的定性和定量分析。

③可见吸收光谱（Vis）

电子跃迁光谱，吸收光波长范围400?780nm，主要用于有色物质的定量分析。

本章主要讲授紫外可见吸光光度法。;UV-Vis吸收光谱与电子结构密切相关，物质的分子对200?780nm的入射光进行选择性吸收，由于价电子能级跃迁而产生的带状光谱。;3.方法特点

①灵敏度高：可测定10-6~10-7-1的物质

②准确度高：RE%一般在1~5%。

③分析速度快：方法简单、仪器设备小型，

易于操作。

④应用广泛：常用于无机物定量分析、有机

物进行鉴定及结构分析（推测

有机化合物中的官能团及分子

骨架结构）。;⑤方法的局限性

有些有机化合物在UV-Vis光区没有吸收谱带（如正己烷、正庚烷等），有的吸收光谱相近（如甲苯和乙苯的光谱大体相同）。还要借助于红外(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)等进行定性及结构分析。;二、紫外可见吸收光谱

1.光的基本性质

光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波长?、频率?、光速c、波数（cm-1）等参数来描述。

??=c波数=1/?=?/c

光是由光子流组成，光子的能量：

E=h?=hc/?

（Planck常数：h=6.626×10-34J·S)

光的波长越短（频率越高），其能量越大。;白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光

单色光：单波长的光(由具有相同能量的光

子组成)。

可见光区：400～780nm

紫外光区：近紫外区200～400nm

远紫外区：10-200nm（真空紫外区）

2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线;白光;?E=E2-E1=h?

★物质结构不同，具有不同的量子化能级排布，物质分子对入射光具有选择性吸收。

★分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同。

★用不同波长的单色光照射，测吸光度--吸收曲线(最大吸收波长?max)。;★吸收曲线的讨论;（3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，

并作为物质定性分析的依据之一。

（4）在λmax处吸光度随浓度变化的幅度

最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是

定量分析中选择入射光波长的重要依

据。;紫外—可见吸收曲线;三、光的吸收定律

1.朗白-比耳定律

布格(Bouguer)和朗白(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A∝b

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系

A∝c

二者的结合称为朗白—比耳定律，其数学表达式为：A＝lg（I0/It)=εbc;A＝lg（I0/It)=εbc

A—吸光度，描述溶液对光的吸收程度；

b—液层厚度(光程长度)，cm

c—溶液的摩尔浓度，mol·L－１

ε—摩尔吸光系数，L·mol－１·cm－１

或:A＝lg（I0/It)=abc

c—溶液的浓度，g·L－１

a—吸光系数，L·g－１·cm－１

a与ε的关系为：

a=ε/M（M为摩尔质量）;(1)朗白—比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据，应用于各种光度法的吸收测量。

(2)朗白—比耳定律成立的前提条件

①入射光为单色光

②吸收发生在均匀的介质中

③在吸收过程中，吸光物质

之间不发生相互作用;(3)摩尔吸光系数物理意义

ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。;2.摩尔吸光系数ε的讨论

（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的

特征常数。

（2）不随浓度c和光