紫外-可见吸收光谱实验_紫外可见吸收光谱实验步骤

紫外可见吸收光谱的形成原理

原理：

紫外-可见吸收光谱实验_紫外可见吸收光谱实验步骤

紫外-可见吸收光谱实验_紫外可见吸收光谱实验步骤

在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、有形成双键的π电子、有未成键的孤对n电子。当分子吸收一定能量的辐射能时，这些电子就会跃迁到较高的能级，此时电子所占的轨道称为反键轨道，而这种电子跃迁同内部的结构有密切的关系。

在紫外吸收光谱中，电子的跃迁有σ→σ、n→σ、π→π和n→π四种类型，

各种跃迁类型所需要的能量依下列次序减小： σ→σ>n→σ>π→π>n→π

由于一般紫外可见分光光度计只能提供190～850nm范围的单色光，因此，我们只能测量n→σ的跃迁，n→π跃迁和部分π→π跃迁的吸收，而对只能产生200nm以下吸收的σ→σ的跃迁则无法测量。

扩展资料：

在数值上等于1mol/L的吸光物质在1cm光程中的吸光度，ε= A/CL，与入射光波长、溶液的性质及温度有关。

（1）吸光物质在特定波长和溶剂中的一个特征常数，定性的主要依据。

（2）值愈大，方法的灵敏度愈高。

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。所以，只根据紫外光谱是不能完全确定物质的分子结构，还必须与吸收光谱、核磁共振波谱、质谱以及其他化学、物理方法共同配合才能得出可靠的结论。

吸收与色散是相互依赖的，这是一种普遍的物理规律。有吸收就有色散，远离共振的低频区，吸收弱，则是正常色散；在共振区，有强烈吸收，表现为反常色散。经典电子论解释了色散与吸收的规律，定性地与实验结果一致。但是，定量的关系应当建立在量子论的基础之上。

参考资料来源：

紫外-可见分子吸收光度法原理

紫外—可见分光光度法是利用某些物质分子能够吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱源于价电子或分子轨道上电子的电子能级间跃迁，广泛用于无机和有机物质的定量测定，辅助定性分析（如配合IR）。

在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。

分子总能量：E分子 = E电子 + E振动 + E转动

当用频率为n的电磁波照射分子，而该分子的较高能级与较低能级之△E恰好等于该电磁波的能量 hn时，即有：

△ E = hn （ h为普朗克常数）

此时，在微观上出现分子由较低能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。

用一连续-辐射的电磁波照射分子，将照射前后光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波长为横坐标，以电信号（吸光度 A）为纵坐标，就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图-紫外吸收光谱图

按Lambert-Beer定律可进行定量测定。测量时盛溶液的吸收池厚度为b，若浓度c已知，测得吸光度A即可计算出ε值，后者为化合物的物理常数。若已知ε值，则由测得的吸光度可计算溶液的浓度。

由上诉可见，当测定一个化合物的吸收光谱时，被吸收光的波长和摩尔吸光系数的两个重要的参数，前者表示吸收能量的大小，后者反映能级跃迁的几率，属于化合物的特性。

由上诉可见，当测定一个化合物的吸收光谱时，被吸收光的波长和摩尔吸光系数的两个重要的参数，前者表示吸收能量的大小，后者反映能级跃迁的几率，属于化合物的特性。

紫外可见吸收光谱法中酸度对实验有什么影响

1.概述：紫外-可见吸收光谱法（ultriolet-visible absorption spectromtry,UV-VIS)属于分子光谱法[包括：紫外-可见分光光度法（UV-Vis），光谱法（IR），分子荧光光谱法（MFS），分子磷光光谱法（MPS），核磁共振，化学发光]。紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收200～800nm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。 2.物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动（电子能级）； （2）原子在其平衡位置附近的相对振动（振动能级）； （3）分子本身绕其重心的转动（转动能级）。 因此分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即: E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr （1）Εe：电子的跃迁能约为1-20 eV 所吸收光的波长约为12.5 - 0.06微米 主要在真空紫外到可见光区，对应形成的光谱，称为电子光谱或紫外、可见吸收光谱 （2）分子的振动能级: 0.05 - 1 eV 需吸收波长约为25 -1.25微米的光 在分子振动时同时有分子的转动运动。 由于它吸收的能量处于区，故称光谱 （3）转动能级间的能量ΔΕr： 0.005～0.050eV 需吸收波长约为-25微米的远光 吸收光谱位于远区 形成的光谱称为远光谱或分子转动光谱； 3.定义：分子在紫外-可见光作用下外层电子发生能级跃迁而产生的吸收光谱，是研究物质电子光谱的分析方法，目前应用广泛。 4.特点：作简单，灵敏度较高。 5.分类：（1）100-200nm：远紫外区；（2）200-400nm；近紫外区；（3）400-800nm：可见光区。 6.应用：6.1化合物的鉴定 6.2纯度检查 6.3异构体的确定 6.4位阻作用的测定 6.5氢键强度的测定 6.7定量分析 更加详细的请参考《仪器分析》刘志广 主编 “十一五”规划教材 高教版

利用紫外-可见吸收光谱法测定时样品溶液制备需要注意哪些事项？

1.

要有标准对照试剂样品。

2.

分光光度计正确调零。

3.

处理待测样品溶液时，充分离心处理，将不溶解物和悬浮物分离。

4.

待测样品按照梯度比例稀释。

紫外可见光光度法原理

紫外可见光光度法原理：物质吸收光谱，就是物质中的分子和原子吸收了入射光定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁。

1、物质吸收光谱，就是物质中的分子和原子吸收了入射光定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也不尽相同。因此，每种物质都有特有的、固定的吸收光谱曲线。因此，根据某些特征波长吸光度的髙低可判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。

2、紫外-可见分光光度法，又称紫外-可见吸收光谱法（ultriolet and visible spectrum），是以紫外线-可见光区域（通常200-800 nm）电磁波连续光谱作为光源照射样品，研究物质分子对光吸收的相对强度的方法。物质中的分子或基团，吸收了入射的紫外-可见光能量，电子间能级跃迁产生具有特征性的紫外-可见光谱，可用于确定化合物的结构和表征化合物的性质。紫外-可见吸收光谱在化学、材料、生物、医学、食品、环境等领域都有广泛的应用。

3、紫外-可见吸收光谱法原理：物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子、原子等，吸收了入射光中某些特定波长的光能量，并相应地发生跃迁吸收的结果。紫外-可见吸收光谱就是物质中的分子或基团，吸收了入射的紫外可见光能量，产生了具有特征性的带状光谱。

4、分子光谱的产生以及类型：分子中有电子的运动，组成分子的各原子间的振动，以及分子作为整体的转动，这三种不同的运动状态都对应一定的能级。光和物质相互作用时，分子中电子能级、振动能级和转动能级产生变化，使分子对光产生了吸收、发射或散射，从而得到分子光谱。分子从外界吸收光能，从基态跃迁到激发态，把被吸收的辐射强度按波长顺序记录下来，便得到吸收光谱。

紫外光谱仪的原理及应用

紫外可见吸收光谱产生的原理及应用如下：

紫外可见吸收光谱是由于分子（或离子）吸收紫外或者可见光（通常200-800 nm）后发生价电子的跃迁所引起的。由于电子间能级跃迁的同时总是伴随着振动和转动能级间的跃迁，因此紫外可见光谱呈现宽谱带。

紫外可见吸收光谱的横坐标为波长（nm）,纵坐标为吸光度。紫外可见吸收光谱有两个重要的特征：吸收峰位置（λmax）以及吸收峰的摩尔吸光系数（κmax）。吸收峰所对应的波长代表着化合物在紫外可见光谱中的特征吸收。而其所对应的摩尔吸收系数是定量分析的依据。

紫外可见吸收光谱中重要的概念：生色团：产生紫外或者可见吸收的不饱和基团，一般是具有n电子和π电子的基团，如C=O, C=N等。当出现几个生色团共轭时，几个生色团所产生的吸收带将消失，取而代之的是新的共轭吸收带，其波长比单个生色团的吸收波长长，强度也增强。

助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强或（和）使吸收峰红移的基团，如OH，Cl等红移：吸收峰向长波长方向移动。蓝移：吸收峰向短波长方向移动。增（减）色效应：使吸收强度增强（减弱）的效应。2. 价电子跃迁的类型以及吸收带

σ→σ跃迁：吸收能量较高，一般发生在真空紫外区。饱和烃中的C-C属于这种跃迁类型。如乙烷C-C键σ→σ跃迁，λmax为135nm。

（注：由于一般紫外可见分光光度计只能提供190～850nm范围的单色光，因此无法检测σ→σ跃迁）n→σ跃迁：含有O、N、S等杂原子的基团，如-NH2、-OH-、-SH等可能产生n→σ跃迁，摩尔吸光系数较小。

π→π跃迁：有π电子的基团，如C=C，C≡C，C=O等，会发生π→π跃迁，一般位于近紫外区，在200 nm左右，εmax≥104 L·mol-1·cm-1，为强吸收带。K带：共轭体系的π→π跃迁又叫K带，与共轭体系的数目、位置和取代基的类型有关。

B带：芳香族化合物的π→π跃迁而产生的精细结构吸收带叫做B带。

物分析——紫外-可见吸收光谱法

该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优作简便、分析速度好、应用广泛等特点。

其测定波长范围为200-1000nm.

原理：物质的分子的电子能级、振动能级都是量子化的，只有当辐射光子的能量恰好等于两能级间的能量（两能级间的能量与分子中价电子的结构有关）时，分子才能吸收能量。

某一种分子的结构是确定的，所以一种分子只能吸收波长在一定范围内光子。我们就可以通过测量分子对其所吸收的光子的波长范围，来确定分子的结构。

分子光谱特点：

分子光谱与原子光谱不同，它是一种连续的宽的吸收带，而不是简单的锐线光谱。

紫外可见吸收光谱仪的基本结构一般由：光学系统、机械系统和电学系统三部分组成。

应用：

紫外可见分光光度法在有机物定性分析中有着广泛的应用，在无机物方面用于矿物、半导体、天然产物和化合物的研究。

紫外可见分光光度法在定性方面主要依靠化合物的光谱特征，如吸收锋数目、位置、形状与标准光谱相比较，来确定某些基因的存在。

尽管紫外可见分光光度法是一种比较常用的方法，但是，在一些情况下它不能单独用来确定一个未知化合物，还要与其它方法连用，才能实现准确分析

紫外可见分光光度法发展：小型化、便携式、智能化。

紫外—可见吸收光谱分析方法

4.3.1.1 定性分析

无机元素的定性分析应用紫外—可见分光光度法比较少，主要采用原子发射光谱法或化学分析法。在有机化合物的定性分析鉴定及结构分析方面，由于紫外-可见吸收光谱较为简单，光谱信息少，特征性不强，并且不少简单官能团在近紫外光区及可见光区没有吸收或吸收很弱，在应用时也有较大的局限性。但是，这种方法可适用于不饱和有机化合物，尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。此外，还可配合光谱法、核磁共振波谱法和质谱法等常用的结构分析法进行定性鉴定和结构分析，不失为一种有利的辅助方法。

吸收光谱的形状、吸收峰的数目和位置及相应的摩尔吸光系数，是定性分析的光谱依据，而吸收波长λmax及相应的εmax是定性分析的主要参数。比较法有标准物质比较法和标准谱图比较法两种。利用标准物质比较，在相同的测量条件下，测定和比较未知物与已知标准物的吸收光谱曲线，如果两者的光谱完全一致，则可以初步认为它们是同一类化合物；利用标准谱图或光谱数据比较，对于没有标准物质或标准物质难于得到的物质，此方法适用。

4.3.1.2 结构分析

紫外—可见分光光度法可以进行化合物某些基团的判别，共轭体系及构型、构象的判断。

(1)某些特征基团的判别

有机物的不少基团(生色团)，如羰基、苯环、硝基、共轭体系等，都有其特征的紫外或可见光吸收带，紫外-可见分光光度法在判别这些基团时，有时是十分有用的。如在270～300nm处有弱的吸收带，且随溶剂极性增大而发生蓝移，就是羰基产生吸收带的有力证据；在184nm附近有强吸收带、204nm附近有中强吸收带、260nm附近有弱吸收带且有精细结构，则是苯环的特征吸收，等等。

(2)共轭体系的判断

共轭体系会产生很强的K吸收带，通过绘制吸收光谱，可以判断化合物是否存在共轭体系或共轭的程度。如果一化合物在210nm以上无强吸收带，可以认定该化合物不存在共轭体系；若215～nm区域有强吸收带，则该化合物可能有两至三个双键的共轭体系，如1，3-，λmax为217nm，εmax为21000；若260～350nm区域有很强的吸收带，则可能有三至五个双键的共轭体系，如癸五烯有五个共轭双键，λmax为335nm，εmax为118000。

(3)异构体的判断

包括顺反异构及互变异构两种情况的判断。

顺反异构体的判断：生色团和助色团处于同一平面时，会产生的共轭效应。由于反式异构体的空间位阻效应小，分子的平面性较好，共轭效应强，因此λmax及εmax都大于顺式异构体。

互变异构体的判断：某些有机化合物可能有两种以上的互变异构体处于动态平衡中，这种异构体的互变过程常伴随有双键的移动及共轭体系的变化，因此会产生吸收光谱的变化。常见的是某些含氧化合物的酮式与烯醇式异构体之间的互变。例如，乙酰就是酮式和烯醇式两种互变异构体，它们的吸收特性不同，酮式异构体在近紫外光区时λmax为272nm(εmax为16000)；烯醇式异构体的λmax则为243nm(εmax为16000)。两种异构体的互变平衡与溶剂有密切关系，在像水这样的极性溶剂中，由于羰基可能与H2O形成氢键以降低能量达到稳定状态，所以酮式异构体占优势；而在像乙烷这样的非极性溶剂中，则形成分子内的氢键且形成共轭体系，以使能量降低达到稳定状态，所以烯醇式异构体比率上升。

此外，紫外—可见分光光度法还可以判断某些化合物的构象(如取代基是平伏键还是直立键)及旋光异构体等。

4.3.1.3 定量分析

紫外—可见分光光度法定量分析的常见方法有以下几种。

(1)单组分的定量分析

如果在一个试样中只要测定一种组分，且在选定的测量波长下，试样中其他组分对该组分不干扰，那么进行单组分的定量分析较为简单。一般有标准对照法和标准曲线法两种。

标准对照法：在相同条件下，平行测定试样溶液和某一浓度cS(应与试液浓度接近)的标准溶液的吸光度Ax和AS，则由cS可计算出试样溶液中被测物质的浓度cx。

AS=KcS，Ax=Kcx，cx=cSAx/AS

由于标准对照法仅使用单个标准，引起误的偶然因素较多，故结果往往较不可靠。

标准曲线法：是实际分析工作中常用的一种方法。配制一系列不同浓度的标准溶液，以不含被测组分的空白溶液作为参比，测定标准系列溶液的吸光度，绘制吸光度-浓度曲线，称为校准曲线(包括标准曲线或工作曲线)。在相同条件下测定试样溶液的吸光度，从校准曲线上找出与之对应的未知组分的浓度。

此外，有时还可以采用标准加入法(做法与原子吸收光谱法相同)。

(2)多组分的定量分析

根据吸光度具有加和性的特点，在同一试样中可以同时测定两种或两种以上的组分。设要测定试样中的两种组分为A、B，如果分别绘制A、B两纯物质的吸收光谱，可能有三种情况，如图4.12所示。图4.12 a表明两组分互不干扰，可以用测定单组分的方法分别在λ1、λ2测定A、B两种组分；图4.12 b表明A组分对B组分的测定有干扰，而B组分对A组分的测定无干扰，则可以在λ1处单独测量A组分，求得A组分的浓度cA，然后在λ2处测量溶液的吸光度及A、B纯物质的和，根据吸光度的加和性则可以求出cB；图4.12c表明两组分彼此互相干扰，此时在λ1、λ2别测定溶液的吸光度 及 ，而且同时测定A、B纯物质的 、 及 、 ，然后列出联立方程，解得cA、cB。

图4.12 混合物的紫外吸收光谱

a—不重叠；b—部分重叠；c—相互重叠

显然，如果有n个组分的光谱互相干扰，就必须在n个波长别测定吸光度的加和值，然后解n元一次方程以求出各组分的浓度。应该指出，这是一个烦琐的数学处理过程，且n越多，结果的准确性越，如果使用计算机进行测定结果的处理将使运算大大简便。

(3)双波长分光光度法

当试样中两组分的吸收光谱重叠较为时，用解联立方程的方法测定两组分的含量可能误较大，这时可以用双波长分光光度法测定。它可以进行在有其他组分干扰的情况下测定某一组分的含量，也可以同时测定两组分的含量。双波长分光光度法定量测定两混合物组分的主要方法有等吸收波长法和系数倍率法两种。

(4)导数分光光度法

采用不同的实验方法可以获得各种导数光谱曲线，包括双波长法、电子微分法和数值微分法。

导数分光光度法对吸收强度随波长的变化非常敏感，灵敏度高。对重叠谱带及平坦谱带的分辨率高，噪声低。可适用于痕量分析以及稀土元素、物、氨基酸、蛋白质的测定，同时对废气或空气中污染气体的测定也非常有效。

(5)示分光光度法

用普通分光光度法测定很稀或很浓的溶液的吸光度时，测量误都很大。若用一已知合适浓度的标准溶液作为参比溶液，调节仪器的透光率点(即0吸光度点)，测量试样溶液对该已知标准溶液的透光率，则可以改善测量吸光度的度，这种方法称为示分光光度法。

(6)光度滴定法

分光光度滴定法是利用被测组分或滴定剂或反应产物在滴定过程中的吸光度的变化来确定滴定的终点，并由此计算试液中被测组分含量的方法。

(7)其他方法

其他紫外—可见分光光度定量分析方法还包括动力学分光光度法、胶束增溶分光光度法等。

动力学分光光度法是利用反应速率与反应物、产物或催化剂的浓度之间的定量关系，通过测量与反应速率成比例关系的吸光度，从而计算待测物质的浓度。根据催化剂的存在与否，动力学分光光度法可分为非催化和催化分光光度法。

胶束增溶分光光度法是利用表面活性剂的增溶、增敏、增稳、褪色、析相等作用，以提高显色反应的灵敏度、对比度或选择性，改善显色反应条件，并在水相中直接进行光度测量的光度分析法。

4.3.1.4 其他方面的应用

(1)化合物相对分子质量的测定

利用同样生色团骨架的分子λmax及εmax基本相同的特点，若一化合物在紫外—可见光区无吸收，则可将它与另一已知摩尔吸光系数ε的生色团作用形成衍生物。测定一定质量浓度ρ(g·L-1)的该衍生物溶液的吸光度A，可以计算该化合物的相对分子质量，即

现代岩矿分析实验教程

式中：Mr为衍生物的相对分子质量，扣除生色团的相对分子质量后得到该化合物的相对分子质量；l为吸收介质厚度(cm)。

(2)氢键强度的测定

溶剂效应对吸收光谱的影响表明，溶剂极性增大，会引起吸收带的蓝移和红移，主要是由于溶质分子与溶剂分子的相互作用而引起的，如果它们之间具有可形成氢键的基团，则是由于形成氢键所引起的，因而可以通过吸收波长的移动程度来测定氢键的强度。

(3)在电化学研究方面的应用

分光光度法与电化学结合，构成了一个崭新的研究领域——光谱电化学。光谱电化学技术包括透射技术、镜反射技术和内反射技术三种。以分光光度法为测量手段，研究某些无机物、有机物和生物物质在电极上的电化学行为，可以同时获得氧化还原体系的吸收光谱和氧化还原电位，以此研究所发生的电化学反应的历程及动力学；还可以测定发生电化学反应所转移的电子数、标准电位、摩尔吸光系数以及反应中间产物或终产物的扩散系数等。光谱电化学发展很快，在研究无机、有机和生物化学氧化还原机理和均相反应动力学等方面将会发挥极大的作用。