紫外分光光度法

紫外分光光度法的思维导图，包含定量方法、分光光度法、紫外可见吸收光谱、朗伯比尔定律、紫外可见分光光度计等。

紫外可见吸收光谱法

• 紫外可见吸收光谱
  • 产生
    • 1.价电子跃迁
    • 2.电子跃迁的同时，伴随着振动、转动能级的跃迁
    • 3.带状光谱
  • 跃迁形式
    • σ→σ*
      • 波长范围：<200nm
      • 基团：饱和烃
      • 饱和烃在紫外-可见光区内无吸收，因此饱和烃常作为紫外-可见吸收光谱分析的溶剂（如己烷、环己烷等）
    • n→σ*
      • 波长范围：150~250nm
      • 基团：杂原子基团（如-NH2、-OH、-SH、-X等）
      • 吸收系数ɛ：102~103（中强度吸收）
    • π→π*
      • 波长范围：200nm左右
      • 基团：不饱和基团（如C=C、C≡C、C=O等）
      • 吸收系数ɛ：104~105（强吸收）
      • 共轭链越长，吸收越强，λmax向长波方向移动
    • n→π*
      • 波长范围：200~400nm
      • 基团：杂原子不饱和基团（如C=O、C=S、N=N等）
      • 吸收系数ɛ：<100（弱吸收）
  • 常用术语
    • 1.发色团(生色团)：分子中能产生π→π*跃迁和n→π*跃迁的基团，即在紫外可见光区有吸收的基团。如C=C、C=O等
    • 2.助色团：本身不产生吸收峰，但与发色团相连时，可使发色团产生的吸收峰向长波方向移动并使吸收强度增加的基团。如-OH、-X等。
    • 3.红移和蓝移：因化合物结构改变或溶剂效应等使得吸收峰向长波方向移动称红移；向短波方向移动称蓝移（又称长移或短移）
    • 4.增(减)色效应：由于化合物结构改变或其他原因，使吸收强度增加或减弱的效应称增(减)色效应
    • 5.末端吸收：在吸收曲线的最短波长处只呈现强吸收而不呈峰形的部分称为末端吸收
  • 吸收带
    • R带
      • 产生：n→σ*
      • 波长范围：200~400nm
      • 吸收系数ɛ：<100
      • 溶剂极性增大，R带蓝移
    • K带
      • 产生：π→π*
      • 波长范围：217~280nm
      • 吸收系数ɛ：>104
      • 溶剂极性增大，K带红移
      • 共轭体系增长，λmax向长波方向移动，吸收强度加强
    • B带
      • 产生：苯环精细结构
      • 波长范围：230~270nm(宽带，中心在259nm附近)
      • 吸收强度ɛ：200左右
      • 在极性溶剂中或苯环连有取代基时，该精细结构消失
    • E带
      • 产生：苯环烯键π电子
      • 子主题
  • 影响紫外可见吸收光谱的因素
    • 1.共轭效应：λmax红移，ɛ增大。共轭不饱和键越多，红移越明显
    • 2.溶剂效应：溶剂极性增大，K带红移，R带蓝移;溶剂选择：非极性化合物选择环己烷，极性化合物选择甲醇乙醇
    • 3.位阻影响：反式构型λmax>顺式构型λmax 反式ɛ>顺式ɛ
• 朗伯比尔定律
  • 公式：A=-lgT=ElC=εlC
  • 适用条件：入射光为单色光；溶液为稀溶液
  • 摩尔吸光系数和百分吸光系数的关系：
  • 偏离朗伯比尔定律的因素
    • 化学因素：溶液不稀，吸光物质发生相互作用
    • 光学因素：非单色光、杂散光、散射光和反射光（正偏离）、非平行光（正偏离）
  • 吸光度具有加和性:
    • 在多组分体系中，如果各种吸收物质之间没有相互作用，体系的总吸光度等于各组分吸光度之和
  • 相对误差公式：
• 紫外可见分光光度计
  • 光源
    • 紫外区：氘灯和氢灯
    • 可见区：钨灯和卤钨灯
  • 单色器
    • 将光源发出的复合光分解为单色光的装置
    • 装置：棱镜或光栅、狭缝、准直镜
  • 吸收池
    • 比色皿，盛放试液的装置
    • 紫外区：石英玻璃
    • 可见区：普通玻璃
  • 检测器：
    • 光电池、光电管、光电倍增管
  • 仪器类型
    • 单光束分光光度计
      • • 分光后的单色平行光，轮流通过参比溶液和试样溶液
        • 缺点：每换一个波长都要重新校正
    • 双光束分光光度计
      • 在单色器与吸收池之间加了一个斩光器，一束通过参比溶液，一束通过试样溶液
      • 优点：可以方便地对全波段进行扫描，可消除参比溶液与样品池补贴引起的误差，也消除了因光源强度变化所引起的误差
    • 双波长分光光度计
      • 光源发出的两道波长不同的光进入两个单色器。
      • 优点
        • ①不需使用参比溶液
        • ②可自动消除不同浑浊度所引起的背景吸收
        • ③适当选择波长，简化混合组分同时测定过程
• 定量方法|分光光度法
  • 定量方法（等吸收双波长法）
    • 对于a、b两组分的混合物，若要消除b的干扰，可从b的吸收光谱上选择吸光度相等的两个波长λ1、λ2，分别测定两个波长处的吸光度，计算差值△A，即可算出待测组分a的浓度
    • 波长的选择原则
      • ①干扰组分在两个波长处吸光度相等
      • ②待测组分在两个波长处吸光度差值△A足够大
  • 分光光度法
    • 测定波长的选择
      • 1.选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，但如果在被测物质的最大吸收波长处有其他吸光物质干扰测定，应根据“吸收最大，干扰最小”原则选择
      • 2.选择λmax作测定波长，ε大，灵敏度高。同时，λmax处吸光度值大，相对误差小，精密度高
    • 参比溶液的选择
      • 1.参比溶液的作用：调节仪器的零点，消除由于吸收池壁及溶液对入射光的反射和吸收带来的误差，并扣除干扰的影响
      • 3.选择适当的参比溶液，可消除系统误差，准确度高。同时，适当的参比溶液可消除干扰成分对测定的影响，选择性好
    • 标准曲线的制作
      • 先配制一系列不同浓度的标准溶液，在相同测定条件下，分别测定其吸光度，然后以标准溶液的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标作图，理论上是一条过原点的直线，称为标准曲线或工作曲线。在相同条件下测定待测溶液的吸光度，就能在标准曲线上查出待测溶液的溶度。标准曲线法是定量分析的基础
• 光源→单色器→吸收池→检测器→信号指示系统
• 紫外-可见吸收光谱中以π→π*跃迁和n→π*跃迁为主，因此紫外-可见光谱只能对化合物中是否含有共轭结构与不饱和基团进行初步判断，若要对化合物分子进行完整的结构鉴定，红外光谱更加有效