第四章 紫外可见光分光光度法
2007年 9月紫外一可见分光光度法 （ ultraviolet-
visible spectrophotometry） 是利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析的方法。
按所吸收光的波长区域不同，分为 紫外分光光度法 (60-400nm)和 可见分光光度法
(400-750nm) 。
有机分子电子跃迁与紫外 -可见光区密切相关，所有的有机化合物均在这一区域产生吸收带。
紫外 -可见吸收光谱法广泛地用于有机和无机化合物的定性和定量分析，具有仪器普及、操作简单且灵敏度较高等优点。
本 章 内 容
第一节 分子吸收光谱概述
第二节 光吸收定律
第三节 紫外可见分光光度计
第四节 有机化合物的紫外可见吸收光谱
第五节 显色反应及其影响因素
第六节 光度测量误差和测量条件的选择
第七节 紫外可见分光光度计的应用一、分子吸收光谱的产生在分子中存在着电子的运动,以及组成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动 。 分子的总能量可以认为等于这三种运动能量之和 。 即：
E分子 = E电子 + E振动 + E转动第一节 分子吸收光谱概述分子中的这三种运动状态都对应有一定的能级，即在分子中存在着 电子能级、
振动能级和转动能级 。这三种能级都是 量子化 的。其中电子能级的间距最大（每个能级间的能量差叫 间距或能级差 ），振动能级次之，转动能级的间距最小。
如果用△ E电子,△ E振动 以及△ E转动表示各能级差，则：
△ E电子 ＞△ E振动 ＞△ E转动由于组成分子能量的几部分都具有一定的能级，所以 分子也具有一定的能级 。下图是双原子分子的能级图：
由图可见，在每一个电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。
同理，处于同一电子能级和同一振动能级上的分子，由于转动能量不同而处于不同的能级上。
当用光照射分子时，分子就要 选择性地 吸收某些波长（频率）的光而由较低的能级 E跃迁到较高能级 E’ 上，所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差：
△ E = E’- E
又根据,ΔE = hγ= h c /λ
其光的频率为,γ=△ E/h
光的波长为,λ=hc/△ E
吸收光谱用不同波长的光依次透过待测物质，
并测量物质对不同波长的光的吸收程度
（吸光度），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，就可以得到该物质在测量波长范围内的吸收曲线。这种曲线体现了物质对不同波长的光的吸收能力，也称为吸收光谱。
吸收光谱（吸收曲线）
谱图中 最大吸收锋的波长 和相应的吸光系数反映了构成有机分子部分结构的发色团的特征。
二,分子吸收光谱的类型
远红外光谱,红外光谱及紫外 -可见光谱三类 。
分子的 转动能级跃迁,需吸收波长为远红外光,因此,形成的光谱称为 转动光谱或远红外光谱 。
分子的 振动能级差 一般需吸收红外光才能产生跃迁 。 在分子振动时同时有分子的转动运动 。 这样,分子振动产生的吸收光谱中,包括转动光谱,故常 称为 振 -
转光谱 。 由于它吸收的 能量处于红外光区,故又称 红外光谱 。
电子的跃迁 吸收光的波长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 。
三．有机化合物的紫外 — 可见吸收光谱
（ 一 ） 相关知识补充
分子轨道理论
成键轨道、反键轨道、非键轨道
与吸收光谱有关的电子相关知识补充
分子轨道理论,
从分子的整体性来讨论分子的结构，认为原子形成分子后，电子不再属于个别的原子轨道，
而是属于整个分子的分子轨道，分子轨道是多中心的；分子轨道由原子轨道组合而成，形成分子轨道时遵从能量近似原则、对称性匹配原则、最大重叠原则，即,成键三原则”；在分子中电子填充分子轨道的原则也服从能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。
相关知识补充
成键轨道,能量相近的原子轨道组合形成的分子轨道中，比原子轨道的 能量有所降低 的叫做 成键分子轨道 。在成键分子轨道中，两核间电子出现的几率增大，其能量比原子轨道中能量较低的还低，因此有利于化学键的形成。
相关知识补充
反键轨道,能量相近的原子轨道组合形成的分子轨道中，比原子轨道的 能量有所升高 的称 反键分子轨道 。反键轨道通常以 *号标记。
非键轨道,能级等于原子轨道的轨道，称为非键轨道。
相关知识补充
对于成键和反键的概念常有一种误解，即认为反键电子总是对分子的稳定性起一种“破坏”作用。
但事实上，一个稳定分子中的反键电子不但不会自动电离，而且将它们电离同样需要耗费能量。
这说明,稳定分子中的成键电子和反键电子，都起着降低分子总能量的作用 。
相关知识补充与吸收光谱有关的电子：
两个原子的电子沿其对成方向相互形成的共价键
（即单键），称 σ 键,构成 σ 键的电子称 σ 电子,
如 C-C,C-H键。
平行于两个原子轨道形成的价键（即双键），称
π 键,形成 π 键的电子称为 π电子,如 C=C键。
未共享成键的电子，或者说未成对的孤对电子称为 n电子 。
相关知识补充
分子轨道在任何情况下都是成键轨道比反键轨道稳定（即 σ ＜ σ *,π＜ π *），一般
σ ＜ π＜ n ＜ π * ＜ σ *。
根据这个顺序可以大致比较不同类型能级跃迁所需要能量的大小，以及与吸收波长的关系。
三．有机化合物的紫外 — 可见吸收光谱
（ 二 ） 跃迁类型电子跃迁发生在电子基态分子轨道和反键轨道之间或基态原子的非键轨道和反键轨道之间。
主要 类型及其所需能量：
σ→σ *＞ n→σ *＞ π→π * ＞ n→π *
E
*
n*
n*
*
*
n
*
a.σ → σ * 跃迁吸收波长出现在 远紫外区 (λ ＜ 200nm)。
分子中的成键 σ 电子跃迁到 σ *反键轨道上去，这是一切饱和有机化合物都可能产生的电子跃迁类型。如甲烷 125nm，乙烷
135nm，环丙烷 190nm。
b,n→ σ * 跃迁吸收 波长 在 150 ~ 250nm之间，大多在远紫外光区 。
分子中未成键的 n电子激发到 σ*轨道上去，所有含有杂原子的饱和烃衍生物都可发生这种跃迁。如 C-Cl,C-OH,C-NH2等都能发生 n→ σ * 跃迁。
c,π → π * 跃迁吸收波长多在近紫外光区 200~300nm。 其最大摩尔吸光系数 ε max很大。
双键中 π 电子由成键轨道向反键轨道的跃迁。
可发生在任何具有不饱和键的有机化合物分子中，
如不饱和烃、共轭烯烃及芳香烃。
氨基酸、蛋白质与核酸 均含大量共轭双键，因此 200~300nm的紫外吸收测定非常有用。
d,n→ π * 跃迁吸收波长一般在 200~400 nm。 其最大摩尔吸光系数 ε max比较小。
分子中同时存在杂原子和双键 π电子时才可能发生，如 C=O,N=N,N=O,C=S等。
在以上四种跃迁中,只有?-?*和 n-?*两种跃迁所需能量小,且相应波长出现在近紫外区甚至可见光区,因此是我们研究和关注的重点 。
跃迁方式还有 电荷迁移跃迁 和 配位场跃迁 。
电荷转移跃迁是指光照射到某些无机或有机化合物时，可能发生电子从体系中的电子给予体向电子接受体的转移，由此产生的跃迁称为 ~。此跃迁所产生的吸收带称为 电荷转移吸收带,其特点是谱带宽，吸收强度大。
σ→σ *
n→σ *
π→π *
n→π *
电荷迁移跃迁
配位场跃迁有机化合物的电子跃迁无机化合物的电子跃迁三．有机化合物的紫外 — 可见吸收光谱
（三）常用术语
1,生色团
有机物分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团 （ 含有 π键的不饱和基团 ） 。
n →π * 或 π→π * 跃迁,使得物质在近紫外光区和可见光区有特征性吸收 。
2，助色团
助色团：有些基团本身没有生色作用，但却能增强生色团的生色能力，即它们与生色团相连时，会使其吸收带是最大吸收波长发生红移，
并且增加其强度。通常是 带有非键电子对 的基团。
常见助色团助色顺序为：
-F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<-
NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-
3,红移与蓝移 （ 紫移 ）
红移,某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团之后，吸收峰的波长将向 长波方向 移动，这种效应称为 红移 效应。
蓝移（紫移）,在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向 短波方向 移动，这种效应称为 蓝移（紫移） 效应。 如 -R,-OCOR。
四,溶剂对紫外 -可见吸收光谱的影响
1,紫外 -可见吸收光谱中常用的溶剂环己烷,95%乙醇,1,4-二氧六环一般非极性化合物选用非极性溶剂；极性化合物则选极性溶剂，否则溶解性不好。
芳香化合物在环己烷中测定能够保持其精细结构，而如果采用极性溶剂则精细结构往往消失。
四,溶剂对紫外,可见吸收光谱的影响
2,溶剂的影响极性溶剂一般使 n → π * 吸收带发生 蓝移,εmax随之增加。
极性溶剂使 π→ π * 吸收带发生 红移,
而 εmax略有降低。
由于溶剂对电子光谱图影响很大，因此，
在吸收光谱图上或数据表中必须 注明所用的溶剂 。与已知化合物紫外光谱作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。
五．吸收曲线（吸收光谱）及最大吸收波长
1．吸收曲线,每一种物质对不同波长光的吸收程度是不同的 。如果我们让各种不同波长的光分别通过被测物质，分别测定物质对不同波长光的吸收程度。
以波长为横坐标，吸收程度为纵坐标作图所得曲线。
例：丙酮
max =
279nm (?
=15) 3
6
9
1 2
1 5
2 0 0
2 2 0
2 6 0
2 8 0
3 2 0
3 4 0
nm
300 400 500 600 700?/nm350
525 545
Cr2O72- MnO4
-
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Ab
so
rb
an
ce
350
Cr2O72-,MnO4-的吸收光谱
2、吸收峰和最大吸收波长?max
吸收曲线表明了某种物质对不同波长光的吸收能力分布。曲线上的各个峰叫 吸收峰。
峰越高，表示物质对相应波长的光的吸收程度越大。其中最高的峰叫 最大吸收峰,所对应的波长叫 最大吸收波长,
用 λmax表示。
3．物质吸收曲线和 最大吸收波长的 特点
a,不同的物质,吸收曲线的形状不同,最大吸收波长不同 。
b,对 同一物质,其浓度不同时,吸收 曲线形状和最大吸收波长 不变,只是 吸收程度要发生变化,表现在曲线上就是曲线的 高低 发生变化 。
1．可见光的颜色和互补色在可见光范围内，不同波长的光颜色不同。平常所见的白光是由各种颜色的光按一定比例混合而得的 复合光 。利用棱镜等分光器可将其分解成 红、橙、黄、绿、青、蓝、
紫 等不同颜色的单色光。
六、光的选择性吸收与物质颜色的关系白光除了可由所有波长的可见光复合得到外，还可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到。能复合成白光的两种颜色的光叫 互补色光 。
颜色 互补光紫 黄绿蓝 黄绿蓝 橙蓝绿 红绿 红紫黄绿 紫黄 蓝橙 绿蓝红 蓝绿
2．物质的颜色与吸收光的关系当白光照射到物质上时，如果物质对白光中某种颜色的光产生了选择性的吸收，则物质就会显示出一定的颜色。
物质所显示的颜色是 吸收光的互补色。
完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意 表观现象示意复合光物质颜色吸收光物质颜色吸收光颜色 波长范围 （ nm） 颜色 波长范围 (nm)
黄绿 紫 400～ 450 紫 绿 560～ 580
黄 蓝 450～ 480 蓝 黄 580～ 600
橙 绿蓝 480～ 490 绿蓝 橙 600～ 650
红 蓝绿 490～ 500 蓝绿 红 650～ 760
紫红 绿 500～ 560
第二节 光吸收定律一、基本概念：
当强度为 I0 的一定波长的单色入射光束通过装有均匀待测物的溶液介质时，该光束将被部分吸收 Ia,部分反射 Ir,余下的则通过待测物的溶液 It,则：
I0 = Ia + It +Ir
若吸收介质是溶液（一般是溶液），式中反射光强度主要与器皿性质及溶液性质有关，在相同的测定条件下，这些因素是固定不变的，并且反射光强度一般很小，所以可忽略不计。则：
I0 = Ia + It
即一束平行单色光通过透明的吸收介质后，
入射光被分成了吸收光和透过光。
待测物的溶液对此波长的光的吸收程度可以透光率 T和 吸光度 A用来表示。
透光率 —— 表示透过光强度与入射光强度的比值,用 T来表示：
T= It /Io
T常用百分比（ T%）表示。
吸光度 —— 透光率的倒数的对数叫吸光度 。 用 A表示：
A=-lgT
二,朗白 — 比耳定律：
（ 一 ） 定律内容：
当用一束强度为 Io的单色光垂直通过厚度为 b,吸光物质浓度为 c的溶液时,
溶液的吸光度正比于溶液的厚度 b和溶液中吸光物质的浓度 c的乘积 。
A= -lgT= Kbc
（ 二 ） 比例常数 K的几种表示方法：
A= -lgT= Kbc
式 中的比例常数 K叫,吸收系数,,
它的大小可表示出吸光物质对某波长光的吸收本领 （ 即吸收程度 ） 。 它与吸光物质的性质,入射光的波长及温度等因素有关 。
K的值随着 b和 c的单位不同而不同。
下面介绍 K的几种不同的表示方法。
1．吸光系数：
当溶液浓度 c的单位为 g/L,溶液液层厚度 b的单位为 cm时,K叫,吸光系数,，用 a表示，其单位为 L/g·cm。
A=abc
由式可知,a=A/bc，它表示的是当 c=1g/L、
b=1cm时溶液的吸光度。
2．摩尔吸光系数：
当溶液浓度 c的单位为 mol/L，液层厚度 b的单位为 cm时,K叫,摩尔吸光系数,，用 ελ表示，
其单位为 L/mol·cm。
A=ελbc
由式可知,ελ=A/bc，它表示的是当 c = 1
mol/L,b=1cm时，物质对波长为 λ的光的吸光度。
两种 K表示方法之间的关系为：
ελ=aM
M为吸光物质的分子量。
ελ和 a的大小都可以反映出吸光物质对波长为 λ的单色光的吸收能力。但更常用和更好的是用 ελ来表示吸光物质对波长为 λ
的光的吸收能力。
摩尔吸光系数越大，表示物质对波长为 λ
的光的吸收能力越强，同时在分光光度法中测定的灵敏度也越大。
（ 三 ） 吸收定律的适用条件：
1,必须是使用 单色光 为入射光；
2,溶液为 稀 溶液；
3,吸收定律能够用于彼此不相互作用的多组分溶液 。 它们的吸光度具有 加合性,且对每一组分分别适用,即：
A总 = A1+ A2+ A3… + An
=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+ε nbcn
4,吸收定律对紫外光,可见光,红外光都适用例题：
已知某化合物的相对分子量为 251，将此化合物用乙醇作溶剂配成浓度为 0.150 m
mol · L-1溶液，在 480nm处用 2.00cm吸收池测得透光率为 39.8%，求该化合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。
解：已知溶剂浓度 c=0.150mmo l.L-1，
b=2.00cm,T=0.398,由 Lambert-Beer定律得：
ε（ 480nm） =A/ cb
= -lg0.398/0.150× 10-3 × 2.00
= 1.33 × 103 ( L · mol-1 · cm-1)
由 ε= aM,得,
a = ε/M
= ε /251= 5.30 (L · g-1 · cm-1)
三、实际溶液对吸收定律的偏离及原因
（ 一 ） 偏离,被测物质浓度与吸光度不成线性关系的现象,如下图 。
A
C
（ 二 ） 偏离吸收定律的原因
1．入射光为非单色光严格地说吸收定律只适用于入射光为单色光的情况。
但在紫外可见光分光光度法中，入射光是由连续光源经分光器分光后得到的，这样得到的入射光并不是真正的单色光,而是 一个有限波长宽度的复合光,这就可能造成对吸收定律的偏离。
证明如下：（设混合光是双波长）
设由强度为 I0,1和 I0,2 的?1和?2两种波长组成的入射光，通过溶液后的强度分别为 I1和 I2。
将 Beer定律应用于该两个波长：
在?1处：
1
0,1
11
1
0,1
1
lg
bc
I
A bc
I
I
e
I
或
同理，在?2处：
2
0,2
22
2
0,2
2
lg
bc
I
A b c
I
I
e
I
或
综合前两式，得
12
0,1 0,2
12
0,1 0,2
0,1 0,2
lg
lg
10 10
b c b c
II
A
II
II
II
当?1=?2时，或者说当?1=?2时，有
A=?1bc,符合 L-B定律 ；
当?12时，或者说 当?12时，则 吸光度与浓度是非线性的 。二者差别越大，
则偏离 L-B越大。
对非单色光引起的偏离，其原因是由于同一物质对不同波长的光的 摩尔吸光系数不同造成的 。所以只要在入射光的波长范围内,摩尔吸光系数差别不是太大,由此引起的偏离是较小的。
2．非平行光和光的散射：
当入射光是非平行光时，所有光通过介质的光的 光程不同,引起小的偏离。 A =?bc
当溶液中含有悬浮物或胶粒等散射质点时，入射光通过溶液时就会有一部分光因 散射而损失掉，使透过光强度减小，测得的吸光度增大，
从而引起偏离吸收定律。
3．化学因素引起的偏离：
1）离解作用：
2）酸效应：
3）溶剂作用：
1）离解作用：
在可见光区域的分析中常常是将待测组分同某种试剂反应生成有色配合物来进行测定的。有色 配合物在水中不可避免的要发生离解，从而使得有色配合物的浓度要小于待测组分的浓度,导致对吸收定律的偏离。特别是在稀溶液中时，更是如此。
2）酸效应：
若待测组分包括在一种酸碱平衡体系中，
溶液的酸度将会使得待测组分的 存在形式发生变化,而导致对吸收定律的偏离。
3）溶剂作用：
溶剂对吸收光谱的影响是比较大的,溶剂不同时,物质的 吸收光谱不同 。
第三节 紫外 -可见分光光度计一,分光光度计的主要部件和工作原理
0.575
光源 单色器吸收池检测器显示
（一） 光源,
用于提供足够 强度 和 稳定 的 连续光谱 。
分光光度计常用的光源：热辐射光源和气体放电光源。
为使光源发出的光在测量时稳定，光源的供电一般都要用 稳压电源,即加有一个稳压器。
热辐射光源：用于可见光区，如 钨丝灯和卤钨灯； 钨灯和碘钨灯可使用的范围在 340 ~ 2500nm。
气体放电光源：用于紫外光区，如 氢灯和氘灯。 它们可在 160 ~ 375 nm范围内产生连续光源。
（二） 分光系统,
也叫 单色器,是指能从光源辐射的复合光中 分出单色光 的光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的光波且波长在紫外 -可见区域内任意可调。
单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜，使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。
其核心部分是 色散元件,起到分光的作用。
能起分光作用的色散元件主要有 棱镜和光栅。
棱镜,有玻璃和 石英 两种材料。
色散原理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的 折射率 而将不同波长的光分开。
由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于 350 ~ 3200 nm的波长范围，即只能用于可见光域内。
石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从 185 ~
4000nm，即可用于紫外、可见和近红外三 个光域。
入射狭缝 准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光
λ 1
λ
2
800
600
500
400
光栅：
是利用光的 衍射与干涉 作用制成的，
它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。
（三）吸收池（比色皿）：
在紫外可见分光光度法中，一般都是用液体溶液进行测定的，用于盛放试液的器皿就是 吸收池或比色皿 。
有玻璃 (可见光区 )和石英（紫外光区）两种。
（四）光检测系统：
用于检测光信号。利用 光电效应将光强度信号 转换成 电信号 的装置,也叫 光电器件 。
常用的光检测系统主要有光电池、光电管和光电倍增管。
1,光电池：
用半导体材料制成的光电转换器。
用得最多的是硒光电池。其结构和作用原理为：
硒光电池
2,光电管,
它是在抽成真空或充有惰性气体的玻璃或石英泡内装上 2个电极构成，其结构如图：
1 2 3
4
1是光电管的 阳极
2是光电管的 阴极
3为 电池
4为 放大器
1是光电管的 阳极,它由一个镍环或镍片组成；
2是光电管的 阴极,它由一个金属片上涂一层光敏物质构成，如涂上一层氧化铯。
涂上的光敏物质具有这样一个特性：当光照射到光敏物质上时，它能够放出电子；
3为 电池,其作用是在阴、阳极之间加上一电压；
4为 放大器,放大由光电管产生的电信号；
光电管将 光信号转换成电信号 的过程：
当一定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要放出电子，放出电子的多少与照射到它的光的大小成正比，而放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从而造成在整个回路中有电流通过。而此电流的大小与照射到光敏物质上的光的强度的大小成正比。这就是光电管产生光电效应的原理。
红敏管 625-1000 nm
蓝敏管 200-625 nm
光电管
3、光电倍增管,
它是一个非常灵敏的光电器件，可以把微弱的光转换成电流。其灵敏度比前 2
种都要高得多。它是利用 二次电子发射以放大光电流,放大倍数可达到 108倍。
光电倍增管
1个光电子可产生 106～ 107个电子
（五）信号指示系统作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。
常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。
很多型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。
二,分光光度计的类型
（ 一 ） 单波长单光束分光光度计
0.575
光源 单色器吸收池检测器显示这类分光光度计的特点是,结构简单，
价格便宜。 主要适用于 定量分析，而不适用于作定性分析 。另外，结果受电源波动的影响较大，误差较大。
（二） 单波长双光束分光光度计比值光源 单色器吸收池 检测器 显示光束分裂器
双光束分光光度计是自动比较了透过参比溶液和样品溶液的光的强度，它 不受光源（电源）变化的影响。
双光束分光光度计还能进行波长扫描，
并自动记录下各波长下的吸光度，很快就可得到试液的吸收光谱。所以能用于定性分析。
光源单色器单色器检测器切光器狭缝吸收池
（ 三 ） 双波长分光光度计双波长分光光度计的优点：
在有背景干扰或共存组分的吸收干扰的情况下，可以对某组分进行定量测定。还可以获得微分光谱和进行系数倍率法测定。
（四）多通道分光光度计采用光二极管阵列检测器；
仪器整体由计算机控制；
在 200~820nm范围内波长分辨率达到 2nm；
具有多通路优点，可同时检测多个样品，测量速度快，检测成本低。
三、分光光度计的校正通常在实验室工作中，验收新仪器或实验室使用过一段时间后都要进行波长校正和吸光度校正。较简便和实用的校正方法有：
镨铷玻璃或钬玻璃都有若干特征的吸收峰，
可用来校正分光光度计的波长标尺，前者用于可见光区，后者则对紫外和可见光区都适用。
也可用 K2CrO4标准溶液来校正吸光度标度。
第四节 有机化合物的紫外可见吸收光谱一、饱和烃及其取代衍生物
1,饱和碳氢化合物 σ 电子
σ σ * 远紫外光区（ 10-200nm）
饱和烃常用作紫外可见光谱中的溶剂。
2,饱和烃的卤（硫 /氧）代物
n电子比 σ 电子易激发，吸收波长红移。
二、不饱和烃及共轭烯烃
1,烯烃 含 σ 键和 π键，可发生两种跃迁
σ σ * π π *
a,同一分子中含两个或以上不共轭双键时，
λmax不变，吸收强度增大约一倍。
b,同一分子中含两个以上共轭双键时，形成大 π键,π π *跃迁产生的吸收带称为
K带（共轭带） 。
K带特点：吸收峰红移，吸收强度大。
例：乙烯 171nm，
丁二烯 217-280nm
二、不饱和烃及共轭烯烃
2,炔烃
a,一个叁键,λmax 173 nm，属 π π *跃迁
b,两个叁键且共轭,λmax 约 230 nm，中等强度的吸收带
c,三个或以上的叁键共轭：两个吸收带
220-280nm 强吸收； 280-400nm 弱吸收
d,随共轭叁键数量的增加，强吸收带红移。
三、羰基化合物
C=O 含 σ 电子,π 电子和 n电子，能产生三种跃迁，显示三个吸收带。
σ σ * 和 π π * 在远紫外区，应用较少；
n π * 跃迁位于近紫外区或可见光区，产生的吸收带称为 R带（基团吸收带） 。
R带比 K带吸收波长较长,＞ 270nm；吸收强度较弱。
四、芳香烃
芳香族化合物为环状共轭体系，在紫外区有三个吸收带，都是由 π π *跃迁产生的，
分别称之为 E1带,E2带和 B带。
1,苯
2,取代苯
3,多环芳烃
E1（ 185nm）和 E2
（ 204nm）带是由于三个乙烯的环状共轭系统的跃迁产生的，
是芳香族化合物的特征吸收。
1,苯的紫外光谱（乙醇作溶剂）
在 230-270nm范围，有一系列较弱的吸收带，是由 π π *跃迁和苯环振动的重叠引起的，称为 B带（苯带）。 B带的精细结构常用来辨认芳香族化合物。
2,取代苯
若苯环上有助色团（如 -OH,-Cl等），由于 n π *共轭,E1带发生红移。
若苯环上有生色团取代且与苯环共轭，则 K
带与 E2带合并，吸收波长红移，吸收强度增加。
3,多环芳烃
多环芳烃如联苯，可看作苯环通过但见相连生成的化合物，随着共轭范围扩大，苯的 E2带发生红移，同时吸收光强度增大，
苯的 B带被淹没。
五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带,由 n π *跃迁产生的吸收带，即具有杂原子和双键的共轭基团，如 -NO,-
N=N-,C=O产生的吸收带。特点是跃迁能量小，属长波范围，吸收强度较弱。
2,K吸收带
3,E吸收带
4,B吸收带五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带
2,K吸收带,π π *跃迁，是共轭吸收基团的特征吸收带。特点是吸收波长比 R带短，吸收强度较大。共轭程度,吸收带红移。
3,E吸收带
4,B吸收带五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带
2,K吸收带
3,E吸收带,由苯环 π π*跃迁产生，是芳香族化合物的特征吸收带，包括 E1和 E2，属较强的吸收带。
4,B吸收带五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带
2,K吸收带
3,E吸收带
4,B吸收带,由 π π*跃迁和苯环振动的重叠引起，出现振动的精细结构，也是芳香族化合物的特征吸收带。此精细结构常用于识别芳香族化合物，但不能用极性溶剂。
第五节 显色反应及其影响因素一,显色反应和显色剂：
（ 一 ） 显色反应：
在光度分析中将试样中的待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应 。
分两大类：配位反应和氧化还原反应举例
配位反应（主要）
Fe3+ + n SCN- = [Fe(SCN)n]3-n ( 血红色）
（硫氰酸根）
氧化还原反应
Mn2＋ － 5e＋ 4H2O = MnO4－ （紫色）＋ 8H＋
显色反应应满足的要求
1．选择性好，干扰少或易于克服
2．灵敏度足够高,ε值应大于 104
3．有色化合物的组成恒定，化学性质稳定
4．显色剂与有色化合物的颜色差别要大，一般要求两者吸收峰的波长相差大于 60nm
5．显色反应的条件要易于控制。
（二）显色剂
1,显色剂：与待测组分生成有色化合物的试剂叫显色剂。
无机显色剂,应用不多，目前常用的有硫氰酸盐，钼酸铵,H2O2等。
有机显色剂,广泛应用，种类繁多。
2,有机显色剂的优点
a．与金属离子络合的产物大多具有鲜明的颜色；
b,灵敏度高，选择性好（ ε都很大，一般可达到 104以上）；
c,生成的有色络合物稳定性好,一般离解常数都很小；
d,有机络合物多难溶于水,易萃取至有机溶剂中；
e,金属离子在络合物中所占比率小,相当于化学放大作用,提高了灵敏度 。
3,常见的有机显色剂：
a,磺基水杨酸：
主要用于测定 Fe3+，
Fe3+-Scal在不同 pH下,
配合不一样,颜色不同 。
O H
C O O H
S O
3
H
b,邻二氮菲 （ 邻菲罗啉,1,10— 二氮菲 ）
结构式为：
直接在 PH=3～ 9
时与 Fe2+生成红色螯合物。用于铁的测定。
N N
c．双硫腙：也叫二苯 — 硫腙。结构式为：
测定很多重金属离子，如：铅、锌、
铜、银、汞、镉等。
S C
N H
N
N H
N
d,偶氮胂 Ⅲ （ 铀试剂 Ⅲ ）,可用于测定铀,钍,锆等 。 其结构式为：
A s O 3 H 2
N N N
N
O H O H
H O 3 S S O 3 H
H 2 O 3 A s
二,影响显色反应的因素
显色剂用量
溶液酸度
显色反应的时间
显色反应的温度
溶剂
（ 一 ） 显色剂用量显色反应一般表示为：
M＋ R = MR
为使显色反应进行完全，一般需加入过量的显色剂 R,但又不是越多越好，有时过量的显色剂会导致产生副反应，对测定不利。 例如：用
SCN-与 Fe3+反应生成红色配合物测定铁时，当加入的显色剂太多时，就会对测定产生不利。
在实际工作中，通常是根据试验结果，
作吸光度 -显色剂用量曲线（ A-R曲线）
来确定显色剂的用量。
方法为：固定待测组分的浓度和其它条件，分别加入不同量的显色剂，测定它们的吸光度。
（ 二 ） 溶液酸度：
酸度对显色反应的影响很大，因为溶液酸度直接影响着金属离子、显色剂的存在形式和有色化合物的组成、稳定性等。
1,酸度对金属离子存在形式的影响：很多高价金属离子都要水解,酸度较低时,
不利于显色反应的进行 。
2．酸度对显色剂浓度的影响：
很多显色剂都是有机弱酸，在溶液中有如下平衡：
HR H+＋ R－
而显色反应为
M＋ R M
所以酸度太高对反应不利。
3．酸度对显色剂颜色的影响：
很多显色剂本身就是酸碱指示剂，
酸度不同时，它们的颜色不同。如果控制不好酸度，就会使指示剂颜色与有色化合物的颜色相近而影响测定。
例如：用二甲酚橙为显色剂，它与金属离子形成的配合物为红色，它本身在
PH<6.3时为柠檬黄色，而在 PH＞ 6.3时为红紫色。所以在 PH＞ 6.3时，就无法进行测定。
4．酸度对配合物组成的影响：
有些显色反应当酸度不同时，要生成配位比不同的配合物，其颜色也有所不同。如,Fe3+与水杨酸的配合物：
PH＜ 4 Fe(C7H4O3)+ 紫色
4＜ PH＜ 9 Fe(C7H4O3) 2－ 红色
PH＞ 9 Fe(C7H4O3) 33－ 黄色
由上可见，酸度对显色反应的影响是很大的，适宜的酸度要由预试验来确定。
（ 三 ） 显色时间：
显色反应的速度有快有慢，快的几乎是瞬间完成，颜色很快达到稳定状态，并且能保持较长时间。大多数显色反应的速度是比较慢的，
需要一定时间才能达到稳定。而且有些有色化合物放置过久也会褪色。
适宜的显色时间要通过试验来确定。
（四）温度：
一般显色反应在室温下进行，但是也有一些反应要加热到一定温度下才能进行。还有一些有色配合物在室温下要分解，如 KMnO4溶液。
必须选择合适的显色温度。
（五）溶剂的影响：
1．影响有色化合物的溶解度
2．影响有色化合物的颜色如,Fe3+-磺基水杨酸络合物，在水中为淡蓝色，在乙醇中为紫色。
3．影响显色反应进行的速度
（ 六 ） 干扰离子的影响和消除方法影响主要有：
1,与试剂生成有色配合物；
2,干扰离子本身有色；
3,与被测离子形成难离解的化合物 。
消除干扰的方法主要有：
1,控制酸度：
2,加入掩蔽剂；
3,分离干扰离子；
4,进行同时测定；
5,利用氧化还原反应改变价态 ;
6,用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰；
7,选择适当的波长；
8,分离：以上方法均不奏效时，采用预先分离的方法。
第六节 光度测量误差及测量条件的选择光度分析的误差来源：一方面是各种化学因素引入的误差，另一方面是仪器测量不准引入的误差。对于化学因素，
前面巳经讲过，现在主要看仪器测量不准引入的误差。
一,仪器测量误差任何光度计都有一定的测量误差,
测量误差的来源主要是光源的发光强度不稳定,光电效应的非线性,电位计的非线性,杂散光的影响,单色器的光不纯等等 。
对于一台固定的光度计来说，以上因素都是固定的，也就是说，它的误差具有一定的稳定性。其大小可由光度计的透光率的读数准确度表现出来。
即一个给定的光度计，其透光率的读数误差等于常数△ T，约为 0.01～ 0.02。
但透光率的读数误差△ T不能代表测定结果的误差。
测量结果的误差常用 浓度的相对误差 △ C/C表示（△ C表示测量结果的 浓度的绝对误差 ）。它的大小是与△ T的大小相关的。
TT
dT
c
dc
ln
浓度测量值的相对误差（ Δc/c）不仅与仪器的透光度误差 ΔT 有关，而且与其透光度读数 T 的值也有关。
是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？
不同透光度读数，产生的误差大小不同：
最佳读数范围与最佳值设,ΔT =1%，则可绘出溶液浓度相对误差 Δc/c与其透光度 T
的关系曲线。如图：
TT
dT
c
dc
ln
由图可见，当 ΔT =1%,T 在 20%～ 65%之间时，浓度相对误差较小，为最佳读数范围。
用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在 T%=
20～ 65% (吸光度 A =0.70～ 0.20)。
可求出浓度相对误差最小时的透光度 Tmin为：
Tmin＝ 36.8%,Amin＝ 0.434
二,测量条件的选择
1,选择适当的入射波长一般应选待测物质的?max作为入射光
（ 测量 ） 波长若?max处有共存组分干扰,则应选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长 。
2、控制适当的吸光度范围由测量误差知，吸光度在 0.2～ 0.7之间时测量误差最小，所以应尽量控制吸光度在此范围进行测定。
A = Kbc
控制的方法有：
1）控制溶液的浓度（ c）
2）选用适当厚度的比色皿（ b）
为什么需要使用参比溶液？
测得的吸光度真正反映待测溶液的吸光度。
参比溶液的选择一般遵循以下原则：
a,b,c,d.
3、选择适当的参比溶液
a,若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收,其它所加试剂均无吸收,
用纯溶剂 （ 水 )作参比溶液；
b,若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收,而试液本身无吸收,用,试剂空白,(不加试样溶液 )作参比溶液；
c,若待测试液在测定波长处有吸收,而显色剂等无吸收,则可用,试样空白,(不加显色剂 )作参比溶液；
d,显色剂,试液中其它组分在测量波长处有吸收,则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂,作为参比溶液 。
第七节 紫外 — 可见分光光度法的应用一,化合物纯度的测定二,未知样品的定性分析三、分子结构的推断四、定量分析一、化合物纯度的测定
当化合物在紫外光区的某一波长范围内无吸收，而其中的杂质有强吸收时，可用于测定该化合物中的杂质。
如乙醇中微量苯的鉴定
若化合物在某一紫外光区内有强吸收，而杂质无吸收，也可用?来检测其纯度。
如菲的氯仿溶液二、未知样品的定性分析
在相同测定条件下，比较未知物和标准物的紫外光谱图。若谱图相同（ 吸收峰波长和吸光系数都相同 ），则可认为二者为同一物质。
定性分析条件
a 仪器准确、精密度高；
b 测定条件相同。
二、未知样品的定性分析
紫外光谱主要是分子内的生色团在紫外区所产生的吸收谱。具相同生色团的不同分子结构，可能有相似的吸收光谱，但摩尔吸光系数有差别。
例：
1,5-己二烯 λmax=178nm,ε= 26000 Lmol-1cm-1
1-己烯 λmax=177nm,ε= 11800 Lmol-1cm-1
λmax相近，但 ε差别很大，所以是两种物质。
发色团相同 分子结构不同两个不共轭的双键一个双键
1,5-己二烯 λmax= 178 nm,
1,3-丁二烯 λmax= 210 nm,
ε相同，但 λmax不同。
都有两个双键共轭双键会使吸收波长红移非共轭双键 共轭双键三、有机化合物分子结构的推断
根据未知物质对紫外辐射的吸收特征，可推断未知物中可能的生色团、助色团，结构中的共轭关系和共轭体系中取代基的位置、种类和数量等。
单独根据紫外吸收光谱不能完全确定分子结构，必须与其他分析方法的测定结果结合起来进行综合分析。
三、有机化合物分子结构的推断
1,在紫外可见区无吸收峰，说明不存在共轭体系，可能是烷烃、胺、醇、氯代烃及氟代烃等不含双键或环状共轭体系的化合物。
2,在 210-250nm区有强吸收（ K带），可能是含有两个双键的共轭体系造成的；在 260-
350nm区有强吸收，说明有 3-5个共轭单位。
三、有机化合物分子结构的推断
3,在 250-300nm区有弱吸收峰（ R带），表明有 n π *跃迁，可能是具有 n电子的生色团，
如羰基。
4,在 260-300nm区有中强吸收带且具有一定的精细结构（ B带），则可能有苯环存在。
四、定量分析
基本原理：
A = εbc
即物质在一定波长处的吸光度与其溶液的浓度成正比。
四、定量分析
（一）微量单组分的测定：
1,标准曲线法
a,配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液,以不含待测组分的空白溶液为参比,
测定标准溶液的吸光度；
b,根据所测结果绘制吸光度 — 浓度曲线，
得到标准曲线（工作曲线）；
c,然后再在相同条件下测定试样溶液的吸光度。由测得的吸光度在曲线上查得试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得到试样中待测组分的含量。
A
Ax
Cx C
先计算吸光系数，
再求出待测液浓度
2,增量法把未知试样溶液分成体积相同的若干份，除其中的一份不加入待测组分的标准物质外，在其它几份中都分别加入不同量的标准物质。
然后测定各份试液的吸光度，并绘制吸光度对加入的标准物质的浓度（增量）
作图，得一标准曲线。
由于每份溶液中都含有待测组分,因此,标准曲线不经过原点 。 将标准曲线外推延长至与横坐标交于一点,则此点到原点的长度所对应的浓度值就是待测组分的浓度 。
A
C
Cx
（二）多组分的同时测定
在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可以根据情况的不同，采用不同的方法来进行测定。
1,如果溶液中各组分之间的吸收曲线互相不干扰，可以选择适当的不同的波长分别测定。
图 a),X,Y 组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。
2,如果多个组分之间的吸收曲线有干扰则可利用吸光度的加和性，以解联立方程式的方法，求得各个组分的含量或浓度。
图 c),X,Y 相互干扰，此时可通过解联立方程组求得 X和 Y的浓度：
1 1 1
2 2 2
x y x y
xy
x y x y
xy
A b c b c
A b c b c
（三）高含量组分的测定 — 示差法
1,方法：
a,配制一系列待测组分的浓度相差较小，
且待测组分浓度与试液浓度相近的标准溶液，以其中浓度最小的标准溶液 (Cs)作参比溶液，测定其它标准溶液的吸光度，以吸光度对测定溶液和参比溶液的浓度差作图，得一过原点的标准曲线,
A
Ax
△ Cx △ C
b,再在相同的条件下测定试液的吸光度，
由曲线上查得试液的浓度与参比溶液浓度的差值，从而求得待测组分的浓度。
Cx = Cs +△ Cx
2,测量原理：当试样中组份的浓度过大时,
则 A值很大,会产生较大的读数误差 。 此时若以一浓度略小于试样组份浓度作参比,
则：
()
( " " )
()
xx
ss
xs
xs
A lc
A lc
A A A
l c c l c
待 测 物 浓 度空 白 浓 度
以浓度为 cs的标准溶液调 T=100%或
A=0（ 调零 ）,所测得的试样吸光度实际就是上式中的?A,然后求出
Cx,则试样中该组份的浓度为
(Cs+?Cx)。
A
Ax
常规法 Cx C
示差法 △ Cx △ C
所需标线范围
0-50M
40-50M
假设待测溶液浓度在
40-50M之间假如在作标线时都取 6个点，那么常规法相邻两点间就相差 10M，而示差法两点间相差 2M。可见，后一种标尺要准确得多。
结论：
示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度。
（四）双波长分光光度法
（五）导数分光光度法
2007年 9月紫外一可见分光光度法 （ ultraviolet-
visible spectrophotometry） 是利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析的方法。
按所吸收光的波长区域不同，分为 紫外分光光度法 (60-400nm)和 可见分光光度法
(400-750nm) 。
有机分子电子跃迁与紫外 -可见光区密切相关，所有的有机化合物均在这一区域产生吸收带。
紫外 -可见吸收光谱法广泛地用于有机和无机化合物的定性和定量分析，具有仪器普及、操作简单且灵敏度较高等优点。
本 章 内 容
第一节 分子吸收光谱概述
第二节 光吸收定律
第三节 紫外可见分光光度计
第四节 有机化合物的紫外可见吸收光谱
第五节 显色反应及其影响因素
第六节 光度测量误差和测量条件的选择
第七节 紫外可见分光光度计的应用一、分子吸收光谱的产生在分子中存在着电子的运动,以及组成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动 。 分子的总能量可以认为等于这三种运动能量之和 。 即：
E分子 = E电子 + E振动 + E转动第一节 分子吸收光谱概述分子中的这三种运动状态都对应有一定的能级，即在分子中存在着 电子能级、
振动能级和转动能级 。这三种能级都是 量子化 的。其中电子能级的间距最大（每个能级间的能量差叫 间距或能级差 ），振动能级次之，转动能级的间距最小。
如果用△ E电子,△ E振动 以及△ E转动表示各能级差，则：
△ E电子 ＞△ E振动 ＞△ E转动由于组成分子能量的几部分都具有一定的能级，所以 分子也具有一定的能级 。下图是双原子分子的能级图：
由图可见，在每一个电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。
同理，处于同一电子能级和同一振动能级上的分子，由于转动能量不同而处于不同的能级上。
当用光照射分子时，分子就要 选择性地 吸收某些波长（频率）的光而由较低的能级 E跃迁到较高能级 E’ 上，所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差：
△ E = E’- E
又根据,ΔE = hγ= h c /λ
其光的频率为,γ=△ E/h
光的波长为,λ=hc/△ E
吸收光谱用不同波长的光依次透过待测物质，
并测量物质对不同波长的光的吸收程度
（吸光度），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，就可以得到该物质在测量波长范围内的吸收曲线。这种曲线体现了物质对不同波长的光的吸收能力，也称为吸收光谱。
吸收光谱（吸收曲线）
谱图中 最大吸收锋的波长 和相应的吸光系数反映了构成有机分子部分结构的发色团的特征。
二,分子吸收光谱的类型
远红外光谱,红外光谱及紫外 -可见光谱三类 。
分子的 转动能级跃迁,需吸收波长为远红外光,因此,形成的光谱称为 转动光谱或远红外光谱 。
分子的 振动能级差 一般需吸收红外光才能产生跃迁 。 在分子振动时同时有分子的转动运动 。 这样,分子振动产生的吸收光谱中,包括转动光谱,故常 称为 振 -
转光谱 。 由于它吸收的 能量处于红外光区,故又称 红外光谱 。
电子的跃迁 吸收光的波长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 。
三．有机化合物的紫外 — 可见吸收光谱
（ 一 ） 相关知识补充
分子轨道理论
成键轨道、反键轨道、非键轨道
与吸收光谱有关的电子相关知识补充
分子轨道理论,
从分子的整体性来讨论分子的结构，认为原子形成分子后，电子不再属于个别的原子轨道，
而是属于整个分子的分子轨道，分子轨道是多中心的；分子轨道由原子轨道组合而成，形成分子轨道时遵从能量近似原则、对称性匹配原则、最大重叠原则，即,成键三原则”；在分子中电子填充分子轨道的原则也服从能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。
相关知识补充
成键轨道,能量相近的原子轨道组合形成的分子轨道中，比原子轨道的 能量有所降低 的叫做 成键分子轨道 。在成键分子轨道中，两核间电子出现的几率增大，其能量比原子轨道中能量较低的还低，因此有利于化学键的形成。
相关知识补充
反键轨道,能量相近的原子轨道组合形成的分子轨道中，比原子轨道的 能量有所升高 的称 反键分子轨道 。反键轨道通常以 *号标记。
非键轨道,能级等于原子轨道的轨道，称为非键轨道。
相关知识补充
对于成键和反键的概念常有一种误解，即认为反键电子总是对分子的稳定性起一种“破坏”作用。
但事实上，一个稳定分子中的反键电子不但不会自动电离，而且将它们电离同样需要耗费能量。
这说明,稳定分子中的成键电子和反键电子，都起着降低分子总能量的作用 。
相关知识补充与吸收光谱有关的电子：
两个原子的电子沿其对成方向相互形成的共价键
（即单键），称 σ 键,构成 σ 键的电子称 σ 电子,
如 C-C,C-H键。
平行于两个原子轨道形成的价键（即双键），称
π 键,形成 π 键的电子称为 π电子,如 C=C键。
未共享成键的电子，或者说未成对的孤对电子称为 n电子 。
相关知识补充
分子轨道在任何情况下都是成键轨道比反键轨道稳定（即 σ ＜ σ *,π＜ π *），一般
σ ＜ π＜ n ＜ π * ＜ σ *。
根据这个顺序可以大致比较不同类型能级跃迁所需要能量的大小，以及与吸收波长的关系。
三．有机化合物的紫外 — 可见吸收光谱
（ 二 ） 跃迁类型电子跃迁发生在电子基态分子轨道和反键轨道之间或基态原子的非键轨道和反键轨道之间。
主要 类型及其所需能量：
σ→σ *＞ n→σ *＞ π→π * ＞ n→π *
E
*
n*
n*
*
*
n
*
a.σ → σ * 跃迁吸收波长出现在 远紫外区 (λ ＜ 200nm)。
分子中的成键 σ 电子跃迁到 σ *反键轨道上去，这是一切饱和有机化合物都可能产生的电子跃迁类型。如甲烷 125nm，乙烷
135nm，环丙烷 190nm。
b,n→ σ * 跃迁吸收 波长 在 150 ~ 250nm之间，大多在远紫外光区 。
分子中未成键的 n电子激发到 σ*轨道上去，所有含有杂原子的饱和烃衍生物都可发生这种跃迁。如 C-Cl,C-OH,C-NH2等都能发生 n→ σ * 跃迁。
c,π → π * 跃迁吸收波长多在近紫外光区 200~300nm。 其最大摩尔吸光系数 ε max很大。
双键中 π 电子由成键轨道向反键轨道的跃迁。
可发生在任何具有不饱和键的有机化合物分子中，
如不饱和烃、共轭烯烃及芳香烃。
氨基酸、蛋白质与核酸 均含大量共轭双键，因此 200~300nm的紫外吸收测定非常有用。
d,n→ π * 跃迁吸收波长一般在 200~400 nm。 其最大摩尔吸光系数 ε max比较小。
分子中同时存在杂原子和双键 π电子时才可能发生，如 C=O,N=N,N=O,C=S等。
在以上四种跃迁中,只有?-?*和 n-?*两种跃迁所需能量小,且相应波长出现在近紫外区甚至可见光区,因此是我们研究和关注的重点 。
跃迁方式还有 电荷迁移跃迁 和 配位场跃迁 。
电荷转移跃迁是指光照射到某些无机或有机化合物时，可能发生电子从体系中的电子给予体向电子接受体的转移，由此产生的跃迁称为 ~。此跃迁所产生的吸收带称为 电荷转移吸收带,其特点是谱带宽，吸收强度大。
σ→σ *
n→σ *
π→π *
n→π *
电荷迁移跃迁
配位场跃迁有机化合物的电子跃迁无机化合物的电子跃迁三．有机化合物的紫外 — 可见吸收光谱
（三）常用术语
1,生色团
有机物分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团 （ 含有 π键的不饱和基团 ） 。
n →π * 或 π→π * 跃迁,使得物质在近紫外光区和可见光区有特征性吸收 。
2，助色团
助色团：有些基团本身没有生色作用，但却能增强生色团的生色能力，即它们与生色团相连时，会使其吸收带是最大吸收波长发生红移，
并且增加其强度。通常是 带有非键电子对 的基团。
常见助色团助色顺序为：
-F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<-
NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-
3,红移与蓝移 （ 紫移 ）
红移,某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团之后，吸收峰的波长将向 长波方向 移动，这种效应称为 红移 效应。
蓝移（紫移）,在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向 短波方向 移动，这种效应称为 蓝移（紫移） 效应。 如 -R,-OCOR。
四,溶剂对紫外 -可见吸收光谱的影响
1,紫外 -可见吸收光谱中常用的溶剂环己烷,95%乙醇,1,4-二氧六环一般非极性化合物选用非极性溶剂；极性化合物则选极性溶剂，否则溶解性不好。
芳香化合物在环己烷中测定能够保持其精细结构，而如果采用极性溶剂则精细结构往往消失。
四,溶剂对紫外,可见吸收光谱的影响
2,溶剂的影响极性溶剂一般使 n → π * 吸收带发生 蓝移,εmax随之增加。
极性溶剂使 π→ π * 吸收带发生 红移,
而 εmax略有降低。
由于溶剂对电子光谱图影响很大，因此，
在吸收光谱图上或数据表中必须 注明所用的溶剂 。与已知化合物紫外光谱作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂。
五．吸收曲线（吸收光谱）及最大吸收波长
1．吸收曲线,每一种物质对不同波长光的吸收程度是不同的 。如果我们让各种不同波长的光分别通过被测物质，分别测定物质对不同波长光的吸收程度。
以波长为横坐标，吸收程度为纵坐标作图所得曲线。
例：丙酮
max =
279nm (?
=15) 3
6
9
1 2
1 5
2 0 0
2 2 0
2 6 0
2 8 0
3 2 0
3 4 0
nm
300 400 500 600 700?/nm350
525 545
Cr2O72- MnO4
-
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Ab
so
rb
an
ce
350
Cr2O72-,MnO4-的吸收光谱
2、吸收峰和最大吸收波长?max
吸收曲线表明了某种物质对不同波长光的吸收能力分布。曲线上的各个峰叫 吸收峰。
峰越高，表示物质对相应波长的光的吸收程度越大。其中最高的峰叫 最大吸收峰,所对应的波长叫 最大吸收波长,
用 λmax表示。
3．物质吸收曲线和 最大吸收波长的 特点
a,不同的物质,吸收曲线的形状不同,最大吸收波长不同 。
b,对 同一物质,其浓度不同时,吸收 曲线形状和最大吸收波长 不变,只是 吸收程度要发生变化,表现在曲线上就是曲线的 高低 发生变化 。
1．可见光的颜色和互补色在可见光范围内，不同波长的光颜色不同。平常所见的白光是由各种颜色的光按一定比例混合而得的 复合光 。利用棱镜等分光器可将其分解成 红、橙、黄、绿、青、蓝、
紫 等不同颜色的单色光。
六、光的选择性吸收与物质颜色的关系白光除了可由所有波长的可见光复合得到外，还可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到。能复合成白光的两种颜色的光叫 互补色光 。
颜色 互补光紫 黄绿蓝 黄绿蓝 橙蓝绿 红绿 红紫黄绿 紫黄 蓝橙 绿蓝红 蓝绿
2．物质的颜色与吸收光的关系当白光照射到物质上时，如果物质对白光中某种颜色的光产生了选择性的吸收，则物质就会显示出一定的颜色。
物质所显示的颜色是 吸收光的互补色。
完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意 表观现象示意复合光物质颜色吸收光物质颜色吸收光颜色 波长范围 （ nm） 颜色 波长范围 (nm)
黄绿 紫 400～ 450 紫 绿 560～ 580
黄 蓝 450～ 480 蓝 黄 580～ 600
橙 绿蓝 480～ 490 绿蓝 橙 600～ 650
红 蓝绿 490～ 500 蓝绿 红 650～ 760
紫红 绿 500～ 560
第二节 光吸收定律一、基本概念：
当强度为 I0 的一定波长的单色入射光束通过装有均匀待测物的溶液介质时，该光束将被部分吸收 Ia,部分反射 Ir,余下的则通过待测物的溶液 It,则：
I0 = Ia + It +Ir
若吸收介质是溶液（一般是溶液），式中反射光强度主要与器皿性质及溶液性质有关，在相同的测定条件下，这些因素是固定不变的，并且反射光强度一般很小，所以可忽略不计。则：
I0 = Ia + It
即一束平行单色光通过透明的吸收介质后，
入射光被分成了吸收光和透过光。
待测物的溶液对此波长的光的吸收程度可以透光率 T和 吸光度 A用来表示。
透光率 —— 表示透过光强度与入射光强度的比值,用 T来表示：
T= It /Io
T常用百分比（ T%）表示。
吸光度 —— 透光率的倒数的对数叫吸光度 。 用 A表示：
A=-lgT
二,朗白 — 比耳定律：
（ 一 ） 定律内容：
当用一束强度为 Io的单色光垂直通过厚度为 b,吸光物质浓度为 c的溶液时,
溶液的吸光度正比于溶液的厚度 b和溶液中吸光物质的浓度 c的乘积 。
A= -lgT= Kbc
（ 二 ） 比例常数 K的几种表示方法：
A= -lgT= Kbc
式 中的比例常数 K叫,吸收系数,,
它的大小可表示出吸光物质对某波长光的吸收本领 （ 即吸收程度 ） 。 它与吸光物质的性质,入射光的波长及温度等因素有关 。
K的值随着 b和 c的单位不同而不同。
下面介绍 K的几种不同的表示方法。
1．吸光系数：
当溶液浓度 c的单位为 g/L,溶液液层厚度 b的单位为 cm时,K叫,吸光系数,，用 a表示，其单位为 L/g·cm。
A=abc
由式可知,a=A/bc，它表示的是当 c=1g/L、
b=1cm时溶液的吸光度。
2．摩尔吸光系数：
当溶液浓度 c的单位为 mol/L，液层厚度 b的单位为 cm时,K叫,摩尔吸光系数,，用 ελ表示，
其单位为 L/mol·cm。
A=ελbc
由式可知,ελ=A/bc，它表示的是当 c = 1
mol/L,b=1cm时，物质对波长为 λ的光的吸光度。
两种 K表示方法之间的关系为：
ελ=aM
M为吸光物质的分子量。
ελ和 a的大小都可以反映出吸光物质对波长为 λ的单色光的吸收能力。但更常用和更好的是用 ελ来表示吸光物质对波长为 λ
的光的吸收能力。
摩尔吸光系数越大，表示物质对波长为 λ
的光的吸收能力越强，同时在分光光度法中测定的灵敏度也越大。
（ 三 ） 吸收定律的适用条件：
1,必须是使用 单色光 为入射光；
2,溶液为 稀 溶液；
3,吸收定律能够用于彼此不相互作用的多组分溶液 。 它们的吸光度具有 加合性,且对每一组分分别适用,即：
A总 = A1+ A2+ A3… + An
=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+ε nbcn
4,吸收定律对紫外光,可见光,红外光都适用例题：
已知某化合物的相对分子量为 251，将此化合物用乙醇作溶剂配成浓度为 0.150 m
mol · L-1溶液，在 480nm处用 2.00cm吸收池测得透光率为 39.8%，求该化合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。
解：已知溶剂浓度 c=0.150mmo l.L-1，
b=2.00cm,T=0.398,由 Lambert-Beer定律得：
ε（ 480nm） =A/ cb
= -lg0.398/0.150× 10-3 × 2.00
= 1.33 × 103 ( L · mol-1 · cm-1)
由 ε= aM,得,
a = ε/M
= ε /251= 5.30 (L · g-1 · cm-1)
三、实际溶液对吸收定律的偏离及原因
（ 一 ） 偏离,被测物质浓度与吸光度不成线性关系的现象,如下图 。
A
C
（ 二 ） 偏离吸收定律的原因
1．入射光为非单色光严格地说吸收定律只适用于入射光为单色光的情况。
但在紫外可见光分光光度法中，入射光是由连续光源经分光器分光后得到的，这样得到的入射光并不是真正的单色光,而是 一个有限波长宽度的复合光,这就可能造成对吸收定律的偏离。
证明如下：（设混合光是双波长）
设由强度为 I0,1和 I0,2 的?1和?2两种波长组成的入射光，通过溶液后的强度分别为 I1和 I2。
将 Beer定律应用于该两个波长：
在?1处：
1
0,1
11
1
0,1
1
lg
bc
I
A bc
I
I
e
I
或
同理，在?2处：
2
0,2
22
2
0,2
2
lg
bc
I
A b c
I
I
e
I
或
综合前两式，得
12
0,1 0,2
12
0,1 0,2
0,1 0,2
lg
lg
10 10
b c b c
II
A
II
II
II
当?1=?2时，或者说当?1=?2时，有
A=?1bc,符合 L-B定律 ；
当?12时，或者说 当?12时，则 吸光度与浓度是非线性的 。二者差别越大，
则偏离 L-B越大。
对非单色光引起的偏离，其原因是由于同一物质对不同波长的光的 摩尔吸光系数不同造成的 。所以只要在入射光的波长范围内,摩尔吸光系数差别不是太大,由此引起的偏离是较小的。
2．非平行光和光的散射：
当入射光是非平行光时，所有光通过介质的光的 光程不同,引起小的偏离。 A =?bc
当溶液中含有悬浮物或胶粒等散射质点时，入射光通过溶液时就会有一部分光因 散射而损失掉，使透过光强度减小，测得的吸光度增大，
从而引起偏离吸收定律。
3．化学因素引起的偏离：
1）离解作用：
2）酸效应：
3）溶剂作用：
1）离解作用：
在可见光区域的分析中常常是将待测组分同某种试剂反应生成有色配合物来进行测定的。有色 配合物在水中不可避免的要发生离解，从而使得有色配合物的浓度要小于待测组分的浓度,导致对吸收定律的偏离。特别是在稀溶液中时，更是如此。
2）酸效应：
若待测组分包括在一种酸碱平衡体系中，
溶液的酸度将会使得待测组分的 存在形式发生变化,而导致对吸收定律的偏离。
3）溶剂作用：
溶剂对吸收光谱的影响是比较大的,溶剂不同时,物质的 吸收光谱不同 。
第三节 紫外 -可见分光光度计一,分光光度计的主要部件和工作原理
0.575
光源 单色器吸收池检测器显示
（一） 光源,
用于提供足够 强度 和 稳定 的 连续光谱 。
分光光度计常用的光源：热辐射光源和气体放电光源。
为使光源发出的光在测量时稳定，光源的供电一般都要用 稳压电源,即加有一个稳压器。
热辐射光源：用于可见光区，如 钨丝灯和卤钨灯； 钨灯和碘钨灯可使用的范围在 340 ~ 2500nm。
气体放电光源：用于紫外光区，如 氢灯和氘灯。 它们可在 160 ~ 375 nm范围内产生连续光源。
（二） 分光系统,
也叫 单色器,是指能从光源辐射的复合光中 分出单色光 的光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的光波且波长在紫外 -可见区域内任意可调。
单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜，使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。
其核心部分是 色散元件,起到分光的作用。
能起分光作用的色散元件主要有 棱镜和光栅。
棱镜,有玻璃和 石英 两种材料。
色散原理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的 折射率 而将不同波长的光分开。
由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于 350 ~ 3200 nm的波长范围，即只能用于可见光域内。
石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从 185 ~
4000nm，即可用于紫外、可见和近红外三 个光域。
入射狭缝 准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光
λ 1
λ
2
800
600
500
400
光栅：
是利用光的 衍射与干涉 作用制成的，
它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。
（三）吸收池（比色皿）：
在紫外可见分光光度法中，一般都是用液体溶液进行测定的，用于盛放试液的器皿就是 吸收池或比色皿 。
有玻璃 (可见光区 )和石英（紫外光区）两种。
（四）光检测系统：
用于检测光信号。利用 光电效应将光强度信号 转换成 电信号 的装置,也叫 光电器件 。
常用的光检测系统主要有光电池、光电管和光电倍增管。
1,光电池：
用半导体材料制成的光电转换器。
用得最多的是硒光电池。其结构和作用原理为：
硒光电池
2,光电管,
它是在抽成真空或充有惰性气体的玻璃或石英泡内装上 2个电极构成，其结构如图：
1 2 3
4
1是光电管的 阳极
2是光电管的 阴极
3为 电池
4为 放大器
1是光电管的 阳极,它由一个镍环或镍片组成；
2是光电管的 阴极,它由一个金属片上涂一层光敏物质构成，如涂上一层氧化铯。
涂上的光敏物质具有这样一个特性：当光照射到光敏物质上时，它能够放出电子；
3为 电池,其作用是在阴、阳极之间加上一电压；
4为 放大器,放大由光电管产生的电信号；
光电管将 光信号转换成电信号 的过程：
当一定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要放出电子，放出电子的多少与照射到它的光的大小成正比，而放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从而造成在整个回路中有电流通过。而此电流的大小与照射到光敏物质上的光的强度的大小成正比。这就是光电管产生光电效应的原理。
红敏管 625-1000 nm
蓝敏管 200-625 nm
光电管
3、光电倍增管,
它是一个非常灵敏的光电器件，可以把微弱的光转换成电流。其灵敏度比前 2
种都要高得多。它是利用 二次电子发射以放大光电流,放大倍数可达到 108倍。
光电倍增管
1个光电子可产生 106～ 107个电子
（五）信号指示系统作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。
常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。
很多型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。
二,分光光度计的类型
（ 一 ） 单波长单光束分光光度计
0.575
光源 单色器吸收池检测器显示这类分光光度计的特点是,结构简单，
价格便宜。 主要适用于 定量分析，而不适用于作定性分析 。另外，结果受电源波动的影响较大，误差较大。
（二） 单波长双光束分光光度计比值光源 单色器吸收池 检测器 显示光束分裂器
双光束分光光度计是自动比较了透过参比溶液和样品溶液的光的强度，它 不受光源（电源）变化的影响。
双光束分光光度计还能进行波长扫描，
并自动记录下各波长下的吸光度，很快就可得到试液的吸收光谱。所以能用于定性分析。
光源单色器单色器检测器切光器狭缝吸收池
（ 三 ） 双波长分光光度计双波长分光光度计的优点：
在有背景干扰或共存组分的吸收干扰的情况下，可以对某组分进行定量测定。还可以获得微分光谱和进行系数倍率法测定。
（四）多通道分光光度计采用光二极管阵列检测器；
仪器整体由计算机控制；
在 200~820nm范围内波长分辨率达到 2nm；
具有多通路优点，可同时检测多个样品，测量速度快，检测成本低。
三、分光光度计的校正通常在实验室工作中，验收新仪器或实验室使用过一段时间后都要进行波长校正和吸光度校正。较简便和实用的校正方法有：
镨铷玻璃或钬玻璃都有若干特征的吸收峰，
可用来校正分光光度计的波长标尺，前者用于可见光区，后者则对紫外和可见光区都适用。
也可用 K2CrO4标准溶液来校正吸光度标度。
第四节 有机化合物的紫外可见吸收光谱一、饱和烃及其取代衍生物
1,饱和碳氢化合物 σ 电子
σ σ * 远紫外光区（ 10-200nm）
饱和烃常用作紫外可见光谱中的溶剂。
2,饱和烃的卤（硫 /氧）代物
n电子比 σ 电子易激发，吸收波长红移。
二、不饱和烃及共轭烯烃
1,烯烃 含 σ 键和 π键，可发生两种跃迁
σ σ * π π *
a,同一分子中含两个或以上不共轭双键时，
λmax不变，吸收强度增大约一倍。
b,同一分子中含两个以上共轭双键时，形成大 π键,π π *跃迁产生的吸收带称为
K带（共轭带） 。
K带特点：吸收峰红移，吸收强度大。
例：乙烯 171nm，
丁二烯 217-280nm
二、不饱和烃及共轭烯烃
2,炔烃
a,一个叁键,λmax 173 nm，属 π π *跃迁
b,两个叁键且共轭,λmax 约 230 nm，中等强度的吸收带
c,三个或以上的叁键共轭：两个吸收带
220-280nm 强吸收； 280-400nm 弱吸收
d,随共轭叁键数量的增加，强吸收带红移。
三、羰基化合物
C=O 含 σ 电子,π 电子和 n电子，能产生三种跃迁，显示三个吸收带。
σ σ * 和 π π * 在远紫外区，应用较少；
n π * 跃迁位于近紫外区或可见光区，产生的吸收带称为 R带（基团吸收带） 。
R带比 K带吸收波长较长,＞ 270nm；吸收强度较弱。
四、芳香烃
芳香族化合物为环状共轭体系，在紫外区有三个吸收带，都是由 π π *跃迁产生的，
分别称之为 E1带,E2带和 B带。
1,苯
2,取代苯
3,多环芳烃
E1（ 185nm）和 E2
（ 204nm）带是由于三个乙烯的环状共轭系统的跃迁产生的，
是芳香族化合物的特征吸收。
1,苯的紫外光谱（乙醇作溶剂）
在 230-270nm范围，有一系列较弱的吸收带，是由 π π *跃迁和苯环振动的重叠引起的，称为 B带（苯带）。 B带的精细结构常用来辨认芳香族化合物。
2,取代苯
若苯环上有助色团（如 -OH,-Cl等），由于 n π *共轭,E1带发生红移。
若苯环上有生色团取代且与苯环共轭，则 K
带与 E2带合并，吸收波长红移，吸收强度增加。
3,多环芳烃
多环芳烃如联苯，可看作苯环通过但见相连生成的化合物，随着共轭范围扩大，苯的 E2带发生红移，同时吸收光强度增大，
苯的 B带被淹没。
五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带,由 n π *跃迁产生的吸收带，即具有杂原子和双键的共轭基团，如 -NO,-
N=N-,C=O产生的吸收带。特点是跃迁能量小，属长波范围，吸收强度较弱。
2,K吸收带
3,E吸收带
4,B吸收带五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带
2,K吸收带,π π *跃迁，是共轭吸收基团的特征吸收带。特点是吸收波长比 R带短，吸收强度较大。共轭程度,吸收带红移。
3,E吸收带
4,B吸收带五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带
2,K吸收带
3,E吸收带,由苯环 π π*跃迁产生，是芳香族化合物的特征吸收带，包括 E1和 E2，属较强的吸收带。
4,B吸收带五、紫外吸收谱带的分类
1,R吸收带
2,K吸收带
3,E吸收带
4,B吸收带,由 π π*跃迁和苯环振动的重叠引起，出现振动的精细结构，也是芳香族化合物的特征吸收带。此精细结构常用于识别芳香族化合物，但不能用极性溶剂。
第五节 显色反应及其影响因素一,显色反应和显色剂：
（ 一 ） 显色反应：
在光度分析中将试样中的待测组分转变成有色化合物的反应叫显色反应 。
分两大类：配位反应和氧化还原反应举例
配位反应（主要）
Fe3+ + n SCN- = [Fe(SCN)n]3-n ( 血红色）
（硫氰酸根）
氧化还原反应
Mn2＋ － 5e＋ 4H2O = MnO4－ （紫色）＋ 8H＋
显色反应应满足的要求
1．选择性好，干扰少或易于克服
2．灵敏度足够高,ε值应大于 104
3．有色化合物的组成恒定，化学性质稳定
4．显色剂与有色化合物的颜色差别要大，一般要求两者吸收峰的波长相差大于 60nm
5．显色反应的条件要易于控制。
（二）显色剂
1,显色剂：与待测组分生成有色化合物的试剂叫显色剂。
无机显色剂,应用不多，目前常用的有硫氰酸盐，钼酸铵,H2O2等。
有机显色剂,广泛应用，种类繁多。
2,有机显色剂的优点
a．与金属离子络合的产物大多具有鲜明的颜色；
b,灵敏度高，选择性好（ ε都很大，一般可达到 104以上）；
c,生成的有色络合物稳定性好,一般离解常数都很小；
d,有机络合物多难溶于水,易萃取至有机溶剂中；
e,金属离子在络合物中所占比率小,相当于化学放大作用,提高了灵敏度 。
3,常见的有机显色剂：
a,磺基水杨酸：
主要用于测定 Fe3+，
Fe3+-Scal在不同 pH下,
配合不一样,颜色不同 。
O H
C O O H
S O
3
H
b,邻二氮菲 （ 邻菲罗啉,1,10— 二氮菲 ）
结构式为：
直接在 PH=3～ 9
时与 Fe2+生成红色螯合物。用于铁的测定。
N N
c．双硫腙：也叫二苯 — 硫腙。结构式为：
测定很多重金属离子，如：铅、锌、
铜、银、汞、镉等。
S C
N H
N
N H
N
d,偶氮胂 Ⅲ （ 铀试剂 Ⅲ ）,可用于测定铀,钍,锆等 。 其结构式为：
A s O 3 H 2
N N N
N
O H O H
H O 3 S S O 3 H
H 2 O 3 A s
二,影响显色反应的因素
显色剂用量
溶液酸度
显色反应的时间
显色反应的温度
溶剂
（ 一 ） 显色剂用量显色反应一般表示为：
M＋ R = MR
为使显色反应进行完全，一般需加入过量的显色剂 R,但又不是越多越好，有时过量的显色剂会导致产生副反应，对测定不利。 例如：用
SCN-与 Fe3+反应生成红色配合物测定铁时，当加入的显色剂太多时，就会对测定产生不利。
在实际工作中，通常是根据试验结果，
作吸光度 -显色剂用量曲线（ A-R曲线）
来确定显色剂的用量。
方法为：固定待测组分的浓度和其它条件，分别加入不同量的显色剂，测定它们的吸光度。
（ 二 ） 溶液酸度：
酸度对显色反应的影响很大，因为溶液酸度直接影响着金属离子、显色剂的存在形式和有色化合物的组成、稳定性等。
1,酸度对金属离子存在形式的影响：很多高价金属离子都要水解,酸度较低时,
不利于显色反应的进行 。
2．酸度对显色剂浓度的影响：
很多显色剂都是有机弱酸，在溶液中有如下平衡：
HR H+＋ R－
而显色反应为
M＋ R M
所以酸度太高对反应不利。
3．酸度对显色剂颜色的影响：
很多显色剂本身就是酸碱指示剂，
酸度不同时，它们的颜色不同。如果控制不好酸度，就会使指示剂颜色与有色化合物的颜色相近而影响测定。
例如：用二甲酚橙为显色剂，它与金属离子形成的配合物为红色，它本身在
PH<6.3时为柠檬黄色，而在 PH＞ 6.3时为红紫色。所以在 PH＞ 6.3时，就无法进行测定。
4．酸度对配合物组成的影响：
有些显色反应当酸度不同时，要生成配位比不同的配合物，其颜色也有所不同。如,Fe3+与水杨酸的配合物：
PH＜ 4 Fe(C7H4O3)+ 紫色
4＜ PH＜ 9 Fe(C7H4O3) 2－ 红色
PH＞ 9 Fe(C7H4O3) 33－ 黄色
由上可见，酸度对显色反应的影响是很大的，适宜的酸度要由预试验来确定。
（ 三 ） 显色时间：
显色反应的速度有快有慢，快的几乎是瞬间完成，颜色很快达到稳定状态，并且能保持较长时间。大多数显色反应的速度是比较慢的，
需要一定时间才能达到稳定。而且有些有色化合物放置过久也会褪色。
适宜的显色时间要通过试验来确定。
（四）温度：
一般显色反应在室温下进行，但是也有一些反应要加热到一定温度下才能进行。还有一些有色配合物在室温下要分解，如 KMnO4溶液。
必须选择合适的显色温度。
（五）溶剂的影响：
1．影响有色化合物的溶解度
2．影响有色化合物的颜色如,Fe3+-磺基水杨酸络合物，在水中为淡蓝色，在乙醇中为紫色。
3．影响显色反应进行的速度
（ 六 ） 干扰离子的影响和消除方法影响主要有：
1,与试剂生成有色配合物；
2,干扰离子本身有色；
3,与被测离子形成难离解的化合物 。
消除干扰的方法主要有：
1,控制酸度：
2,加入掩蔽剂；
3,分离干扰离子；
4,进行同时测定；
5,利用氧化还原反应改变价态 ;
6,用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰；
7,选择适当的波长；
8,分离：以上方法均不奏效时，采用预先分离的方法。
第六节 光度测量误差及测量条件的选择光度分析的误差来源：一方面是各种化学因素引入的误差，另一方面是仪器测量不准引入的误差。对于化学因素，
前面巳经讲过，现在主要看仪器测量不准引入的误差。
一,仪器测量误差任何光度计都有一定的测量误差,
测量误差的来源主要是光源的发光强度不稳定,光电效应的非线性,电位计的非线性,杂散光的影响,单色器的光不纯等等 。
对于一台固定的光度计来说，以上因素都是固定的，也就是说，它的误差具有一定的稳定性。其大小可由光度计的透光率的读数准确度表现出来。
即一个给定的光度计，其透光率的读数误差等于常数△ T，约为 0.01～ 0.02。
但透光率的读数误差△ T不能代表测定结果的误差。
测量结果的误差常用 浓度的相对误差 △ C/C表示（△ C表示测量结果的 浓度的绝对误差 ）。它的大小是与△ T的大小相关的。
TT
dT
c
dc
ln
浓度测量值的相对误差（ Δc/c）不仅与仪器的透光度误差 ΔT 有关，而且与其透光度读数 T 的值也有关。
是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？
不同透光度读数，产生的误差大小不同：
最佳读数范围与最佳值设,ΔT =1%，则可绘出溶液浓度相对误差 Δc/c与其透光度 T
的关系曲线。如图：
TT
dT
c
dc
ln
由图可见，当 ΔT =1%,T 在 20%～ 65%之间时，浓度相对误差较小，为最佳读数范围。
用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在 T%=
20～ 65% (吸光度 A =0.70～ 0.20)。
可求出浓度相对误差最小时的透光度 Tmin为：
Tmin＝ 36.8%,Amin＝ 0.434
二,测量条件的选择
1,选择适当的入射波长一般应选待测物质的?max作为入射光
（ 测量 ） 波长若?max处有共存组分干扰,则应选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长 。
2、控制适当的吸光度范围由测量误差知，吸光度在 0.2～ 0.7之间时测量误差最小，所以应尽量控制吸光度在此范围进行测定。
A = Kbc
控制的方法有：
1）控制溶液的浓度（ c）
2）选用适当厚度的比色皿（ b）
为什么需要使用参比溶液？
测得的吸光度真正反映待测溶液的吸光度。
参比溶液的选择一般遵循以下原则：
a,b,c,d.
3、选择适当的参比溶液
a,若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收,其它所加试剂均无吸收,
用纯溶剂 （ 水 )作参比溶液；
b,若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收,而试液本身无吸收,用,试剂空白,(不加试样溶液 )作参比溶液；
c,若待测试液在测定波长处有吸收,而显色剂等无吸收,则可用,试样空白,(不加显色剂 )作参比溶液；
d,显色剂,试液中其它组分在测量波长处有吸收,则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂,作为参比溶液 。
第七节 紫外 — 可见分光光度法的应用一,化合物纯度的测定二,未知样品的定性分析三、分子结构的推断四、定量分析一、化合物纯度的测定
当化合物在紫外光区的某一波长范围内无吸收，而其中的杂质有强吸收时，可用于测定该化合物中的杂质。
如乙醇中微量苯的鉴定
若化合物在某一紫外光区内有强吸收，而杂质无吸收，也可用?来检测其纯度。
如菲的氯仿溶液二、未知样品的定性分析
在相同测定条件下，比较未知物和标准物的紫外光谱图。若谱图相同（ 吸收峰波长和吸光系数都相同 ），则可认为二者为同一物质。
定性分析条件
a 仪器准确、精密度高；
b 测定条件相同。
二、未知样品的定性分析
紫外光谱主要是分子内的生色团在紫外区所产生的吸收谱。具相同生色团的不同分子结构，可能有相似的吸收光谱，但摩尔吸光系数有差别。
例：
1,5-己二烯 λmax=178nm,ε= 26000 Lmol-1cm-1
1-己烯 λmax=177nm,ε= 11800 Lmol-1cm-1
λmax相近，但 ε差别很大，所以是两种物质。
发色团相同 分子结构不同两个不共轭的双键一个双键
1,5-己二烯 λmax= 178 nm,
1,3-丁二烯 λmax= 210 nm,
ε相同，但 λmax不同。
都有两个双键共轭双键会使吸收波长红移非共轭双键 共轭双键三、有机化合物分子结构的推断
根据未知物质对紫外辐射的吸收特征，可推断未知物中可能的生色团、助色团，结构中的共轭关系和共轭体系中取代基的位置、种类和数量等。
单独根据紫外吸收光谱不能完全确定分子结构，必须与其他分析方法的测定结果结合起来进行综合分析。
三、有机化合物分子结构的推断
1,在紫外可见区无吸收峰，说明不存在共轭体系，可能是烷烃、胺、醇、氯代烃及氟代烃等不含双键或环状共轭体系的化合物。
2,在 210-250nm区有强吸收（ K带），可能是含有两个双键的共轭体系造成的；在 260-
350nm区有强吸收，说明有 3-5个共轭单位。
三、有机化合物分子结构的推断
3,在 250-300nm区有弱吸收峰（ R带），表明有 n π *跃迁，可能是具有 n电子的生色团，
如羰基。
4,在 260-300nm区有中强吸收带且具有一定的精细结构（ B带），则可能有苯环存在。
四、定量分析
基本原理：
A = εbc
即物质在一定波长处的吸光度与其溶液的浓度成正比。
四、定量分析
（一）微量单组分的测定：
1,标准曲线法
a,配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液,以不含待测组分的空白溶液为参比,
测定标准溶液的吸光度；
b,根据所测结果绘制吸光度 — 浓度曲线，
得到标准曲线（工作曲线）；
c,然后再在相同条件下测定试样溶液的吸光度。由测得的吸光度在曲线上查得试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得到试样中待测组分的含量。
A
Ax
Cx C
先计算吸光系数，
再求出待测液浓度
2,增量法把未知试样溶液分成体积相同的若干份，除其中的一份不加入待测组分的标准物质外，在其它几份中都分别加入不同量的标准物质。
然后测定各份试液的吸光度，并绘制吸光度对加入的标准物质的浓度（增量）
作图，得一标准曲线。
由于每份溶液中都含有待测组分,因此,标准曲线不经过原点 。 将标准曲线外推延长至与横坐标交于一点,则此点到原点的长度所对应的浓度值就是待测组分的浓度 。
A
C
Cx
（二）多组分的同时测定
在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可以根据情况的不同，采用不同的方法来进行测定。
1,如果溶液中各组分之间的吸收曲线互相不干扰，可以选择适当的不同的波长分别测定。
图 a),X,Y 组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。
2,如果多个组分之间的吸收曲线有干扰则可利用吸光度的加和性，以解联立方程式的方法，求得各个组分的含量或浓度。
图 c),X,Y 相互干扰，此时可通过解联立方程组求得 X和 Y的浓度：
1 1 1
2 2 2
x y x y
xy
x y x y
xy
A b c b c
A b c b c
（三）高含量组分的测定 — 示差法
1,方法：
a,配制一系列待测组分的浓度相差较小，
且待测组分浓度与试液浓度相近的标准溶液，以其中浓度最小的标准溶液 (Cs)作参比溶液，测定其它标准溶液的吸光度，以吸光度对测定溶液和参比溶液的浓度差作图，得一过原点的标准曲线,
A
Ax
△ Cx △ C
b,再在相同的条件下测定试液的吸光度，
由曲线上查得试液的浓度与参比溶液浓度的差值，从而求得待测组分的浓度。
Cx = Cs +△ Cx
2,测量原理：当试样中组份的浓度过大时,
则 A值很大,会产生较大的读数误差 。 此时若以一浓度略小于试样组份浓度作参比,
则：
()
( " " )
()
xx
ss
xs
xs
A lc
A lc
A A A
l c c l c
待 测 物 浓 度空 白 浓 度
以浓度为 cs的标准溶液调 T=100%或
A=0（ 调零 ）,所测得的试样吸光度实际就是上式中的?A,然后求出
Cx,则试样中该组份的浓度为
(Cs+?Cx)。
A
Ax
常规法 Cx C
示差法 △ Cx △ C
所需标线范围
0-50M
40-50M
假设待测溶液浓度在
40-50M之间假如在作标线时都取 6个点，那么常规法相邻两点间就相差 10M，而示差法两点间相差 2M。可见，后一种标尺要准确得多。
结论：
示差法通过提高测量的准确度提高了方法的准确度。
（四）双波长分光光度法
（五）导数分光光度法
