第8章 紫外吸收光谱法
紫外-可见分子吸收光谱法(ultraviolet-visible molecular absorption spectrometry,UV-VIS），又称紫外-可见分光光度法（ultraviolet-visible spectrophotometry）。它是研究分子吸收190~750nm波长范围内的吸收光谱。紫外-可见吸收光谱主要产生与分子价电子在电子能级间的跃迁，是研究物质电子光谱的分析方法。通过测定分子对紫外-可见光的吸收，可以用于鉴定和定量测定大量的无机化合物和有机化合物。在化学和临床实验室所采用的定量分析技术中，紫外-可见分子吸收光谱法是应用最广泛的方法之一。
§9-1 光吸收定律一、朗伯-比尔定律分子吸收光谱法是基于测定在光程长度为b（cm）的透明池中，溶液的透射比T或吸光度A进行定量分析。通常被分析物质的浓度c与吸光度A呈线性关系，可用下式表示：
(9-1）
式中各参数的定义如表9-1所示。该式是朗伯-比尔定律的数学表达式，它指出：当一束单色光穿过透明介质时，光强度的降低同入射光的强度、吸收介质的厚度以及光路中吸光微粒的数目呈正比。
由于被分析物质的溶液是放在透明的吸收池中测量，在空气/吸收池壁以及吸收池壁/溶液的界面间会发生反射，因而导致入射光和透射光的损失。如当黄光垂直通过空气/玻璃或玻璃/空气界面时，约有8.5%的光因反射而被损失。此外，光束的衰减也来源于大分子的散射和吸收池的吸收。故通常不能按表9-1所示的定义直接测定透射比和吸光度。为了补偿这些影响，在实际测量中，采用在另一等同的吸收池中放入溶剂与被分析溶液的透射强度进行比较。
二、吸光度的加和性当溶液中含有多种对光产生吸收的物质，且各组分间不存在相互作用时，则该溶液对波长λ光的总吸收光度A等于溶液中每一成分的吸光度之和，即吸光度具有加和性。可用下式表示：
（9-2）
吸光度的加和性在多组分的定量测定中极为有用。
三、比尔定律应用的局限性从式（9-1）可以看出，吸光度与试样溶液的浓度和光程长度呈正比。即当吸收池的厚度恒定时，以吸光度对浓度作图应得到一条通过原点的直线。但在实际工作中，测得的吸光度和浓度之间的线性关系常常出现偏差，即不再遵守比尔定律。引起偏离比尔定律的原因主要来源两个方面：①比尔定律本身的局限性；②实验条件的因素，它包括化学偏离和仪器偏离。
（一）比尔定律本身的局限性严格地说，比尔定律只适用于稀溶液，从这个意义上讲，它是一个有限定条件的定律。在高浓度（>0.01mol·L-1）时，将引起吸收组分间的平均距离减小，以致每个粒子都可影响其相邻粒子的电荷分布，导致它们的摩尔吸收系数ε发生改变，从而吸收给定波长的能力发生变化。由于相互作用的程度与其浓度有关，故使吸光度和浓度间的线性关系偏离了比尔定律。不难想像，在吸收组分低，但其它组分（特别是电解质）浓度高的溶液中也会产生类似的效应。
（二）化学偏离在某些物质的溶液中，由于分析物质与溶剂发生缔合、离解、及溶剂化反应，产生的生成物与被分析物质具有不同的吸收光谱，出现化学偏离。这些反应的进行，会使吸光物质的浓度与溶液的示值浓度不呈正比例变化，因而测量结果将偏离比尔定律。例如，未加缓冲剂的重铬酸钾溶液存在下列平衡：
在大多数波长处，重铬酸根离子和其它两种铬酸根离子的摩尔吸收系数并不相同，而溶液的总吸光度与其二聚体和单体间的浓度不成比例变化。而这一比值又明显地与溶液的稀释程度有关，因此在不同浓度测得的吸光度值和铬（Ⅵ）的总浓度间的线性关系发生偏离。
（三）仪器偏离仪器偏离主要是指由于单色光不纯引起的偏离。由于只有采用真正的单色辐射，才能观测到吸收体系严格遵守比尔定律。事实上，通过波长选择器从连续光源中分离的波长，只是包括所需波长的波长带，即从连续光源中获得单一波长的辐射是很难办到的。
实验证明，在吸收物质的吸光度随波长变化不大的光谱区内，采用多色光所引起的偏离不会十分明显，相反在变化较大的光谱区内所引起的偏离则十分严重。
§9-2 紫外及可见分光光度计现在许多紫外及可见分光光度计的测定范围可以延长到近红外光区。它们通常由5个部分组成：①一个或多个辐射源；②波长选择器；③式样容器（吸收池）；④辐射换能器；⑤信号处理器和读出装置。本节则主要介绍在185~3000nm光区范围的光源和试样池。
一、辐射源对光源的主要要求是，在仪器操作所需的光谱区域内，能发射连续的具有足够强度和稳定的辐射，并且辐射能随波长的变化尽可能小，使用寿命长。
紫外及可见区的辐射光源有白炽光源和气体放电光源两类。
在可见和近红外光区的常用光源为白炽光源，如钨灯和碘钨灯等。钨灯可使用的范围在320nm~2500nm。在可见光区，钨灯的能量输出大约随工作电压的四次方而变化，为了使光源稳定，必须严格控制电压。碘钨灯是在钨灯泡中引入了少量的碘蒸气，以防止在高温下工作时，钨蒸气不断在冷的灯泡内壁沉积，从而延长了灯的使用寿命。
紫外光区主要采用氢灯、氘灯和氙灯等放电灯。当氢气压力为102Pa时，用稳压电源供电，放电十分稳定，因而光强恒定。放电灯在波长375nm~160nm范围内发出连续光谱，但在165nm以下为线光谱。在波长>400nm时，氢放电产生了叠加于连续光谱之上的发射线，所以在这一波长范围内的分析，一般用白炽光源。氘灯与氢灯的特性相似，不同的是氘灯的辐射强度约高2~3倍，寿命较长，成本较高。应该指出，由于受石英吸收窗的限制，通常紫外光区波长的有效范围为350nm~200nm。
氙灯是让电流通过氙气产生强辐射。其强度高于氢灯，但欠稳定。光谱在200nm~1 000nm发射连续光谱，在约500nm处强度最大。为了获得高强度，一般通过一个电容器间隙式放电。
二、吸收池在紫外及可见分光光度法中，一般使用液体试液，试样放在分光光度计光束通过的液体池中。对吸收池的要求，主要是能透过有关辐射线。紫外光区用石英吸收池，可见光区可以用玻璃吸收池，而石英吸收池也能透过可见光及3μm的近红外光区。
为了减小反射光的损失，吸收池的窗口应完全垂直于光束。典型的可见和紫外光吸收池的光程长度，一般为1cn，但变化范围是很大的，可从几十毫米到10cm或更长。由于测得的吸光度数据主要取决于吸收池的匹配情况和被污染的程度，因此在测定时应注意如下几点：①参照池和吸收池应是一对经校正好的匹配吸收池；②在使用前后都应将吸收池洗净，测量时不能用手接触窗口；③已匹配好的吸收池不能用炉子或火焰干燥，以免引起光程长度上的改变。
三、分光光度计的类型
㈠ 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试样溶液，以进行光强度测量。
单光束仪器的缺点是测量结果受电源的波动影响较大，容易给定量结果带来较大的误差，因此要求光源和检测系统有很高的稳定度。此外，单光束仪器特别适用于只在一个波长处作吸收测量的定量分析。
㈡ 双光束分光光度计许多现代的光度计和分光光度计都是双光束型。一般双光束型的仪器可分为两类：按时间区分和按空间区分。它是通过一个快速转动的扇形镜将经单色器的光一分为二，然后用另一个扇形镜将脉冲辐射再结合进入换能器。目前，一般自动记录分光光度计是双光束的。它可以连续地绘出吸收（或透射）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。
㈢ 双波长分光光度计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。它们由一个单色器分光后，让相同波长的光束分别通过试样池和测量池，然后测得试样池和参比池吸光度之差。由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，从而可以同时得到两个不同波长（λ1和λ2）的单色光。它们交替地照射同一溶液，然后经过光电倍增管和电子控制系统。这样得到的信号是两波长处吸光度之差△A，△A = Aλ1 – Aλ2。当两个波长保持1~2nm间隔，并同时扫描时，得到的信号将是一阶导数光谱，即吸光度对波长的变化曲线。
双波长分光光度计不仅能测定高浓度试样，多组分混合试样，而且能测定一般分光光度计不宜测定的浑浊试样。双波长法测定相互干扰的混合试样时，不仅操作比单波长法简单，而且精确度要高。用双波长法测量时，两个波长的光通过同一吸收池，这样可以消除因吸收池的参数不同，位置不同，污垢及制备参比溶液等带来的误差，使测定的准确度显著提高。另外，双波长分光光度计是用同一光源得到的两束单色光，故可以减小因光源电压变化产生的影响，得到高灵敏和低噪声的信号。
（四）多道分光光度计多道分光光度计是在单光束分光光度计的基础上，采用多道光子检测器为换能器。多道仪器具有快速扫描的特点，整个光谱扫描时间不到1s。为追踪化学反应过程及快速反应的研究提供了极为方便的手段；可以直接对经液相色谱柱和毛细管电泳柱分离的试样进行定性和定量测定。但这类型仪器的分辨率只有1~2m，价格较贵。
§9-3 化合物电子光谱的产生物质M（原子或分子）吸收紫外-可见光可看成是一个两步过程，即电子的激发和激发态微粒M*通过释放热能的弛豫，可用如下方程表示：
M + hv → M*
M*→ M + 热弛豫也可通过M*分解成新的组分而实现，这个过程称为光化学反应。此外，弛豫也可以涉及荧光或磷光辐射的再发射。值得注意的是，M*的寿命一般都非常短，所以在任何时刻其浓度可以忽略不计。并且所释放的热量往往也无法测量。故除光学分解发生外，吸收测量具有对所研究体系产生扰动最小的优点。
由于物质对可见-紫外光的吸收一般都涉及价电子的激发，因此，可以将吸收峰的波长与所研究物质中存在的键型建立相关关系，从而达到鉴定分子中官能团的目的。更重要的是，可以应用紫外-可见吸收光谱定量测定含有吸收官能团的化合物。
在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收带主要由σ→σ*、π→π*、n→σ*、n→π*及电荷迁移产生。无机化合的吸收带主要由电荷迁移和配位场跃迁（即d—d跃迁和f—发跃迁）产生。
由于电子跃迁的类型不同，实现跃迁需要的能量不同，因而吸收的波长范围也不相同。其中σ→σ*跃迁所需要能量最大，n→π*及配位场跃迁所需能量最小，因此，它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区。从图中纵坐标可知，π→π*及电荷迁移跃迁产生的谱带强度最大，σ→σ*、n→π*、n→σ*跃迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱带强度最小。
一、有机化合物的电子光谱
（一）跃迁类型基态有机化合物的价电子包括成键σ电子、成键π电子和非键电子（以n表示）。分子的空轨道包括反键σ*轨道和反键π*轨道，因此，可能产生的跃迁有σ→σ*、π→π*、n→σ*、n→π*等。
（1）σ→σ*跃迁 它是分子成键σ轨道中 的一个电子通过吸收辐射而被激发到相应的反键轨道。实现这类跃迁需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁。例如乙烷的最大吸收波长λmax为135nm。由于σ→σ*跃迁引起的吸收不在通常能观察的紫外范围内，因此没有必要对其作进一步的讨论。
（2）n→σ*跃迁 它发生在含有未共用电子对（非键电子）原子的饱和有机化合物中。通常这类跃迁所需的能量比σ→σ*跃迁要小，可由150nm~250nm区域内的辐射引起。而大多数吸收峰则出现在低于200nm处。
（3）π→π*跃迁 它产生在有不饱和键的有机化合物中，需要的能量低于σ→σ*的跃迁，吸收峰一般处于近紫外光区，在200nm左右。其特征是摩尔吸收系数较大（103~104L · cm-1 · mol-1）为强吸收带。如乙烯（蒸气）的最大吸收波长λmax为162nm。
（4）n→π*跃迁 这类跃迁发生在近紫外光区和可见光区。它是简单的生色团（见后），如羰基、硝基等中的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是谱带强度弱，摩尔吸收系数小，通常小于102，属于禁阻跃迁。
（5）电荷迁移跃迁 所谓电荷迁移跃迁是指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁。因此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化还原过程，而相应的吸收光谱称为电荷迁移吸收光谱。例如，某些取代芳烃可产生分子内电荷迁移跃迁吸收带。
电荷迁移吸收带的谱带较宽，吸收强度大，最大波长处的摩尔吸收系数εmax可大于104L · cm-1 · mol-1。
从广义讲，可以将各种类型的轨道（如σ、π等）都看作是一个电子给予体或接受体。但其中具有实用的意义的是π轨道。
（二）常用术语
（1）生色团 从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。严格地说，哪些不饱和吸收中心才是真正的生色团。表8-2列出了某些常见生色团的吸收特征。
（2）助色团，助色团是指带有非键电子对的基团，如—OH、—OR、—NHR、—SH、—Cl、—Br、—I等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使其吸收带的最大吸收波长λmax发生移动，并且增加其吸收强度。
（3）红移和紫移 在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长λmax发生移动。向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为紫移。
（三）有机化合物的紫外、可见光谱
（1）饱和烃及其取代衍生物 饱和烃类分子中只含有σ键，因此只能产生σ→σ*跃迁，即σ键电子从成键轨道（σ）跃迁到反键轨道（σ*）。饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。
饱和烃的取代衍生物如卤代烃、醇、胺等，它们的杂原子上存在n电子，可产生n→σ*的跃迁。表8-3列出了某些化合物的n→σ*跃迁的吸收数据。从表中可以看出，此类跃迁所需的能量主要决定于原子键的种类，而与分子结构的关系较少。摩尔吸收系数通常在100~3000 L · cm-1 · mol-1。
表9-1 某些化合物的n→σ*跃迁数据化合物
λmax/nm
εmax/ L·cm-1 · mol-1
化合物
λmax/nm
εmax/ L·cm-1 · mol-1
HO
CHOH
CHCl
CHI
167
184
173
258
1 480
150
200
365
(CH3)2S
(CH3)2O
CH3NH2
(CH3)3N
229
184
215
227
140
2 520
600
900
直接用烷烃及其取代衍生物的紫外吸收光谱来分析这些化合物的实用价值并不大。但是，它们是测定紫外（或）可见吸收光谱时的良好溶剂。
（2）不饱和汀及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除含有σ键外，还含有π键，它们可以产生σ→σ*和π→π*两种跃迁。π→π*跃迁所需能量小于σ→σ*跃迁。例如，在乙烯分子中，π→π*跃迁最大吸收波长λmax为180nm。
在不饱和烃中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，π→π*跃迁的吸收带将明显向长波移动，吸收强度也随之加强，当有五个以上双键共轭时，吸收带已落在可见光区。在共轭体系中，π→π*跃迁产生的吸收带，又称为K带。
（3）羰基化合物 羰基化合物含有C＝O 基团。C＝O基团主要可以产生n→σ*、n→π*和π→π*三个吸收带。n→π*吸收带又称为R带，落于近紫外或紫外光区。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺、酰卤等，都含有羰基。由于醛和酮这两类物质与羧酸及其衍生物在结构上的差异，因此它们n→π*吸收带的光区稍有不同。
醛、酮的n→π*吸收带出现在270~300nm附近，它的强度低（εmax为10~20 L · cm-1 · mol-1），并且谱带略宽。
当醛、酮的羰基与双键共轭时，形成了α，β-不饱和醛酮类化合物。由于羰基与乙烯基共轭，即产生共轭作用，使和吸收带分别移至220~260nm和310~330nm，前一吸收带强度高（εmax<10 4L · cm-1 · mol-1），后一吸收带强度低（εmax<102 L · cm-1 · mol-1）。这一特征可以用来识别α，β-不饱和醛酮。
羧酸及其衍生物虽然也有n→π*吸收带，但是，羧酸及其衍生物的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如：—OH、—Cl、—OR、—NH2等。由于这些助色团上的n电子与羰基双键的π电子产生n→π*共轭，导致π*轨道的能级有所提高，但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级，因此实现n→π*跃迁所需能量变大，使n→π*吸收带紫移至210nm左右。
（4）苯及其衍生物 苯有三个吸收带，它们都是由π→π*跃迁引起的。E1带（或称‘B带、β带）出现在180nm （εmax =60 000 L · cm-1 · mol-1）；E2带（或称La带、p带）出现在204nm（εmax =8 000 L · cm-1 · mol-1）；B带（或称‘Lb带、α带）出现在255nm（εmax =200 L · cm-1 · mol-1）。在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的B谱带有许多的精细结构如图8-6所示。这是由于振动跃迁在基态电子跃迁上的叠加。在极性溶剂中，这些精细结构消失。
当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都将发生显著的变化，其中影响较大的是E2带和B带。当苯环上引入—NH2、—OH、—CHO、—NO2等基团时，苯的B带显著红移，并且吸收强度增大。此外，由于这些基团上有n电子，故可能产生π→π*吸收带，例如，硝基苯、苯甲酸的π→π*吸收带分别位于330nm和328nm。
（5）稠环芳烃及杂环化合物 稠环芳烃，如萘、蒽、并四苯、菲、芘等，均显示苯的三个吸收带。但是与苯本身相比较，这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。
当芳环上的—CH基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉、吖啶）的吸收光谱，与相应的碳环化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与萘相似。此外，由于引入含有n电子的N原子，这类杂环化合物还可能产生n→π*吸收带，如吡啶在非极性溶剂的相应吸收带出现在270nm处（εmax为450 L · cm-1 · mol-1）。
二、无机化合物的电子光谱产生无机化合物电子光谱的电子跃迁形式，一般分为两大类：电荷迁移跃迁和配位场跃迁。
（一）电荷迁移跃迁与某些有机化合物相似，许多无机络合物也有电荷迁移吸收光谱。
若同M和L分别表示络合物的中心离子和配体，当一个电子由配体的轨道迁到与中心离子相关的轨道上时，中心离子为电子接受体，配体为电子给予体。一般来说，在络合物的电荷迁移跃迁中，金属是电子的接受体，配体是电子的给予体。
不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成的络合物以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁。
此外，一些具有d10电子结构的过渡元素形成的卤化物及硫化物，如AgBr、PbI2、HgS等，也是由于这类跃迁而产生颜色。
电荷迁移吸收光谱出现的波长位置，取决于电子给予体和电子接受体相应电子轨道的能量差。若中心离子的氧化能力愈强，或配体的还原能力愈强（相反，若中心离子还原能力愈强，或配体的氧化能力愈强），则发生电荷迁移跃迁时所需能量愈小，吸收光波长红移。
电荷迁移吸收光谱谱带最大的特点是摩尔吸收系数较大，一般εmax >10 L · cm-1 · mol-1。因此许多“显色反应”是应用这类谱带进行定量分析，以提高检测灵敏度。
（二）配位场跃迁配位场跃迁包括d-d跃迁和f-f跃迁。元素周期表中第四、五周期的过渡金属元素分别含有3d和4d轨道，镧系和锕系元素分别含有4f和5f轨道。在配体的存在下，过渡元素五个能量相等的d轨道及镧系和锕系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能量不等的d轨道及f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d电子或f电子可以分别跃迁至高能态的d或f轨道上去。这两类跃迁分别称为d-d跃迁和f-f跃迁。由于这两类跃迁必须在配体的配位场作用下才有可能产生，因此又称为配位场跃迁。
与电荷迁移比较，由于选择规则的限制，配位场跃迁吸收谱带的摩尔吸收系数小，一般εmax<102 L · cm-1 · mol-1。这类光谱一般位于可见光区。虽然配位场跃迁并不像电荷迁移跃迁在定量分析上重要，但它可用于研究络合物的结构，并为现代无机络合物键合理论的建立，提供了有用的信息。
（1）f-f跃迁 大多数镧系和锕系元素的离子都在紫外-可见光区有吸收。与大多数无机和有机吸收体系的特性相反，它们的光谱都由一些很窄的吸收峰组成。
在镧系元素中，引起吸收的跃迁一般只涉及4f电子的各能级，而锕系则是5f电子。由于f轨道被已充满的具有较高量子数的外层轨道所屏蔽而不受外界影响，因此其谱带较窄，并且不易受外层电子有关的键合性质的影响。
（2）d-d跃迁 一些d电子层尚未充满的第一、第二过渡元素的吸收光谱，主要是由d-d跃迁产生的。但是与镧系及锕系相反，其吸收带往往是宽的，且易受环境因素的强烈影响。例如，水合铜离子（Ⅱ）是浅蓝色的，而它的氨络合物却是深蓝色的。
当受到一定波长光照时，d电子就会从能量低的d轨道向空的能量高的d轨道跃迁。对于八面体络合物，d轨道的能量差用△表示。△值是配位场强度的量度。△值的大小与中心离子种类有关。在同族元素的同价离子中，随着原子序数的增大，△值增加。同时，△值还受配体的种类及配位数的影响。对于同种中心离子，一些配体将使△值按以下次序递减：CO > CN->>邻二氮菲< 2，2‘-联吡啶> NH3 > CH3CN > NCS- > H2O >> OH- > F- > > Cl- > S2- > Br- > I-。除少数例外，可用此配位场强度顺序，预测某一过渡金属离子的各种络合物吸收峰的相对位置。一般的规律是，△随场强增加而增加，吸收峰波长则发生紫移。
三、溶剂对电子光谱的影响溶剂对电子光谱的影响较为复杂。改变溶剂的极性，会引起吸收带形状的变化。例如，当溶剂的极性由非极性改变到极性时，精细结构消失，吸收带变向平滑。改变溶剂的极性，还会使吸收带的最大吸收波长λmax发生变化。表9-2列出了溶剂对亚异丙酮紫外吸收光谱的影响。从表9-2可以看出，当溶剂极性增大时，由n→π*跃迁产生的吸收带发生紫移，而由π→π*跃迁产生的吸收带发生红移。显然，由于未成键电子对的溶剂化作用增加，降低了n轨道的能量，使n→π*跃迁蓝移。由上所述可知，在测定紫外、可见吸收光谱数据时，应注明在何种溶剂中测定。
表9-2 π→π*和n→π*跃迁的溶剂效应化合物
正己烷
CHCl3
CH3OH
H2O
π→π*
λmax/nm
230
238
237
243
n→π*
λmax/nm
329
315
309
305
在选择测定电子吸收光谱曲线的溶剂时，应注意如下几点：①尽量选用低极性溶剂；②能很好地溶解被测物，并且形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性；③溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。表8-5列出紫外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选择时参考。
表9-3 各种常用溶剂的使用最低波长极限溶 剂
最低波长极限λ/nm
溶 剂
最低波长极限λ/nm
乙 脂正 丁 醇氯 仿环 己 烷十氢化萘
1，1-二氯乙烷二氯甲烷
1，4-二氧六环十 二 烷乙 醇乙 醚庚 烷己 烷甲 醇甲基环己烷异 辛 烷
200~250
210
210
245
210
200
235
235
225
200
210
210
210
210
215
210
210
异 丙 醇水
苯四氯化碳
N，N-二甲基甲酰胺甲酸甲脂四氯乙烯二 甲 苯
丙 酮苯 甲 腈溴 仿吡 啶
硝基甲烷
215
210
250~300
280
265
270
260
290
295
300~350
330
300
335
305
350~400
380
§9-4 紫外-可见分子吸收光谱法的应用
紫外-可见分子吸收光谱法不仅可以用来对物质进行定性分析及结构分析，而且可以进行定量分析及测定某些化合物的物理化学数据等，例如相对分子质量、络合物的络合比及稳定常数和解离常数等。
一、定性分析目前无机元素的定性分析主要是用发射光谱法，也可采用经典的化学分析方法，因此紫外、可见分光光度法在无机定性分子中并未得到广泛的应用。
在有机化合物的定性鉴定和结构分析中，由于紫外、可见光区的吸收光谱比较简单，特征性不强，并且大多数简单官能团在近紫外光区只有微弱吸收或者无吸收，因此，该法的应用也有一定的局限性。但它可用于鉴定共轭生色团，以此推断未知物的结构骨架。在配合红外光谱、核磁共振等进行定性鉴定及结构分析中，它无疑是一个十分有用的辅助方法。
（一）定性方法利用紫外、可见分光光度法确定未知不饱和化合物结构的结构骨架时，一般有两种方法：①比较吸收光谱曲线；②用经验规则计算最大吸收波长λmax，然后与实测值比较。
吸收光谱曲线的形状，吸收峰的数目以及最大吸收波长的位置和相应的摩尔吸收系数，是进行定性鉴定的依据。其中，最大吸收波长λmax及相应的εmax是定性鉴定的主要参数。所谓比较法是在相同的测定条件下，比较未知物与已知标准物的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线完全等同，则可以认为待测试样与已知化合物有相同的生色团。在进行这种对比法时，也可以借助于前人汇编的以实验结果为基础的各种有机化合物的紫外与可见光谱标准谱图或有关电子光谱数据表。常用的标准图谱及电子光谱数据表有：
[1] Sadtler Standard Spectra（Ultraviolet），London：Heyden，1978
萨特勒标准图谱共收集了46 000种化合物的紫外光谱
[2] Friedel R A，Orchin M．Ultraviolet Spectra of Aromatic Compounds．New York：Wiley，1951
本书收集了579种芳香化合物的紫外光谱。
[3] Kenzo Hirayama．Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds．New York：Plenum，1967
[4] Organic Electronic Spectral Data
这是一套由许多作者共同编写的大型手册性丛书。所搜集的文献资料自1946年开始，目前还在继续编写。例如：
Kamlet M J．Organic Electronic Spectral Data vol I．Interscience，1960，1946~52
（二）计算不饱和有机化合物吸收波长的经验规则当采用物理和化学方法判断某化合物的几种可能结构时，可用经验规则计算最大吸收波长λmax并与实测值进行比较，然后确认物质的结构。常用的经验规则是，伍德沃提出的计算共轭二烯、多烯烃及共轭烯酮类化合物π→π*跃迁最大吸收波长的伍德沃德（Woodward）规则。计算时，首先从母体得到一个最大吸收的基数，然后对连接在母体π电子体系上的不同取代基以及其它结构因素加以修正。
二、有机化合物构型的确定采用紫外光谱法，可以确定一些化合物的构型和构象。一般来说，顺式异构体的最大吸收波长比反式异构体为小，因此有可能用紫外光谱法进行区别。例如，在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间位阻大，苯环与侧链双键共平面性差，不易产生共轭；反式空间位阻小，双键与苯环在同一平面上容易产生共轭。因此，反式的最大吸收波长λmax = 295nm（εmax = 7 000 L · cm-1 · mol-1），而顺式的最大吸收波长λmax = 280nm（εmax = 13 500 L · cm-1 · mol-1）。
采用紫外光谱法，还可以测定某些化合物的互变异构现象。例如，乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式间的互变异构。在极性溶剂中，最大吸收波长λmax =272nm（εmax =16 L · cm-1 · mol-1），说明该峰由n→π*跃迁引起，所以在极性溶剂中，该化合物应以酮式存在。相反，在非极性的正己烷中，出现λmax =243nm的强峰；这说明在非极性溶剂中，形成了分子内氢键，故是以烯醇式为主。
三、定量分析紫外-可见分子吸收光谱法是进行定量分析的最有用的工具之一。它不仅对那些本身在紫外-可见光区有吸收的无机和有机化合物进行定量分析，而且利用许多试剂可与非吸收物质反应产生紫外和可见光区有强烈吸收的产物，即“显色反应”，从而对非吸收物质进行定量测定。该法灵敏度可达10-4~10-5mol·L-1，甚至于可达10-6~10-7mol·L-1；准确度好，相对误差在1%~3%范围内，如果操作得当，则误差往往可减少到百分之零点几；且操作容易、简单。
可见-紫外分子吸收光谱法定量分析法的依据是朗伯-比尔定律，即物质在一定波长处的吸光度与它的浓度呈线性关系。因此，通过测定溶液对一定波长入射光的吸光度，就可求出溶液中物质浓度和含量。由于最大吸收波长λmax处的摩尔吸收系数εmax最大，通常都是测量λmax的吸光度，以获得最大灵敏度。同时，吸收曲线在最大吸收波长处常常是平坦的，使所得数据能更好地符合比尔定律。
在紫外-可见分子吸收光谱法中，对单一物质的定量分析比较简单，一般选用工作曲线法和标准加入法进行定量分析。下面介绍混合组分的分析。
（一）解联立方程组的方法两个以上吸光组分的混合物，根据其吸收峰的互相干扰情况，分为三种，如图8-7所示。对于前两种情况，可通过选择适当的入射光波长，按单一组分的方法测定。对于最后一种情况，由于两组分相互重叠严重，采用单纯的单波长分光光度法已不可能，故只能根据吸光度的加和性原则，通过适当的数学处理来进行测定。很明显，如果有n个组分相互重叠，就必须在n个波长处测定其吸光度的加和性，然后解n元一次方程组，才能分别求得各组分含量。应该指出，随着测量组分的增多，实验结果的误差也将增大。
值得一提的是，解联立方程组的方法是仪器分析中定量测定被干扰组分的一个基本方法，它也常用于红外光谱法、质谱法和荧光光度等方法。
（二）双波长分光光度法用双波长分光光度法定量测定二元混合组分的主要方法有：①等吸收波长法；②系数倍率法。
（1）等吸收波长法 当混合组分的吸收曲线是图8-7c的情况时，除用解二元一次方程组的方法测定外，还可采用等吸收波长法。
为了消除某组分的吸收，一般采用作图法，确定干扰组分等吸收波长。图8-8是混合试样中A、B两组分的吸收曲线。其中若A是干扰组分，B是待测组分。在用作图选择波长时，可将测定波长λ2选在被测组分B的吸收峰处（或其附近），而参比波长λ1的选择，应考虑能消除干扰物质的吸收，即使A组分在λ1的吸光度等于它在λ2的吸光度。
（2）系数倍率法 当干扰组分A不存在吸光度相等的两个波长时，采用上述方法不能测量B组分的含量，此时，可采用系数倍率法测定。
（3）双波长法测定浑浊试样 采用双光束法测定浑浊试样时，由于参比溶剂不像试样试液那样浑浊，因此测量时不可能消除因试样浑浊产生的背景吸收。在双波长法测定中，若将λ2设在试样的吸收峰上，λ1设在试样无特征吸收的波长上，此时λ1和λ2处的背景吸收应相等。显然，λ2上测得的是试样本身的吸收与背景吸收的总和，λ1测得的是背景吸收。因此，用双波长法可以消除因试样浑浊产生的背景吸收。由于消除背景后的试样吸收与其浓度呈正比，因此可对试样进行定量分析。若浑浊试样中有痕量成分存在，消除背景吸收后，还可测定背景吸收“淹没”的痕量成分。
（三）导数分光光度法对吸收光谱曲线进行一阶或高阶求导，即可得到各种导数光谱曲线。采用双波长分光光度法，可很容易地获得一阶导数光谱。但目前更多的是采用电子学方法，将信号转换成微分输出，再与计算机联机操作，这样即可对信号实现模拟微分，并能获得高阶导数光谱。
1．导数光谱的优点导数光谱最大的优点是分辨率得到了很大的提高。这是因为吸收光谱曲线经过求导之后，其中各种微小的变化能更好地显示出来。下面进一步加以说明。
（1）能够分辨两个或两个以上完全重叠或以很小波长差相重叠的吸收峰。当两个峰的峰高与半宽度的比值不同时，则可以认为它们的尖锐程度不同，在导数光谱曲线的正负方向上，各出现两个导数光谱峰，从而很容易地辨认出来。
当两个完全相同的吸收峰以极小的波长差重叠时，将它们进行二次求导后，由于各峰的半宽度约为原峰半宽度的一半，因此也有可能此两个峰分开。
（2）能够分辨吸光度随波长急剧上升处时所掩盖的弱吸收峰。通常，当一个弱峰处于强峰的吸光度急剧上升处时，检出困难。而导数光谱能提高分辨能力，一般经过数次求导后，有可能分辨出叠加在强峰肩部的弱峰。
（3）能够确认宽阔吸收带的最大吸收波长。在图8-10中，曲线a是零阶导数光谱，即普通吸收光谱曲线；曲线b、c、d、e分别是一至四阶导数光谱。由图可见，随着导数阶数的增加，吸收峰的尖锐程度增大，带宽减小，因此能较准确地确定宽阔吸收带上最大吸收波长。应该指出，奇数阶导数光谱中的零，偶数阶导数光谱中的极值（极大或极小），对应于吸收曲线上的最大吸收。一般来书，导数光谱的分辨率随导数阶数的增加而增加，信噪比随着导数阶数的增加而减小，因此，在实际应用中，常用二阶导数光谱。
2．导数光谱定量分析测量导数光谱峰值的方法，随具体情况而不同。
（1）峰-谷法 如果基线平坦，可通过测量两个极值之间的距离p来进行定量分析。这是较常用的方法。如果峰、谷之间的波长差较小，即使基线稍有倾斜，仍可采用此法。
（2）基线法 首先作相邻两峰的公切线，然后从两峰之间的谷画一条平行于纵坐标的直线交公切线于A点，然后测量t的大小。当用此法测量时，不管基线是否倾斜，只要它是直线，总能测得较准确的数值。
（3）峰-零法 此法是测量峰与基线间的距离。但它只适用于导数光谱是对称时的情况，故一般仅在特殊情况下使用。
虽然导数光谱具有分辨相互重叠的吸收峰的能力，但有时不一定能完全消除干扰物的影响。因此在进行定量分析时，必须注意将测量波长，选择在干扰成分影响最小的波长处。
在定量分析中，导数分光光度法最大的优点是可提高检测的灵敏度。
四、其它方面应用
紫外、可见分光光度法还可以用于测定某些化学和物理数据，如物质的相对分子质量、络合物的络合比及稳定常数以及氢键的强度等。有关络合物的络合比及稳定常数的测量。在分析化学中已经叙述，这里不再重述。下面仅简单介绍如何用紫外、可见分光光度法测定物质的氢键强度。
由以上所述，可知n→π*吸收带在极性溶剂中比在非极性溶剂中的波长短一些。在极性溶剂中，分子间形成了氢键，实现n→π*跃迁时，氢键也随之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现n→π*跃迁，另一部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。而在非极性溶剂中，不可能形成分子间氢键，吸收的光能仅为实现n→π*跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较长。由此可见，只要测定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中氢键的强度。
例如，在极性溶剂水中，丙酮的n→π*吸收带为264.5nm，其相应能量等于452.96 kJ·mL-1；在非极性溶剂己烷中为279nm，其相应能量为429.40 kJ·mL-1。所以丙酮在水中形成的氢键强度为（452.96-429.40）=23.56 kJ·mL-1。
紫外-可见分子吸收光谱法(ultraviolet-visible molecular absorption spectrometry,UV-VIS），又称紫外-可见分光光度法（ultraviolet-visible spectrophotometry）。它是研究分子吸收190~750nm波长范围内的吸收光谱。紫外-可见吸收光谱主要产生与分子价电子在电子能级间的跃迁，是研究物质电子光谱的分析方法。通过测定分子对紫外-可见光的吸收，可以用于鉴定和定量测定大量的无机化合物和有机化合物。在化学和临床实验室所采用的定量分析技术中，紫外-可见分子吸收光谱法是应用最广泛的方法之一。
§9-1 光吸收定律一、朗伯-比尔定律分子吸收光谱法是基于测定在光程长度为b（cm）的透明池中，溶液的透射比T或吸光度A进行定量分析。通常被分析物质的浓度c与吸光度A呈线性关系，可用下式表示：
(9-1）
式中各参数的定义如表9-1所示。该式是朗伯-比尔定律的数学表达式，它指出：当一束单色光穿过透明介质时，光强度的降低同入射光的强度、吸收介质的厚度以及光路中吸光微粒的数目呈正比。
由于被分析物质的溶液是放在透明的吸收池中测量，在空气/吸收池壁以及吸收池壁/溶液的界面间会发生反射，因而导致入射光和透射光的损失。如当黄光垂直通过空气/玻璃或玻璃/空气界面时，约有8.5%的光因反射而被损失。此外，光束的衰减也来源于大分子的散射和吸收池的吸收。故通常不能按表9-1所示的定义直接测定透射比和吸光度。为了补偿这些影响，在实际测量中，采用在另一等同的吸收池中放入溶剂与被分析溶液的透射强度进行比较。
二、吸光度的加和性当溶液中含有多种对光产生吸收的物质，且各组分间不存在相互作用时，则该溶液对波长λ光的总吸收光度A等于溶液中每一成分的吸光度之和，即吸光度具有加和性。可用下式表示：
（9-2）
吸光度的加和性在多组分的定量测定中极为有用。
三、比尔定律应用的局限性从式（9-1）可以看出，吸光度与试样溶液的浓度和光程长度呈正比。即当吸收池的厚度恒定时，以吸光度对浓度作图应得到一条通过原点的直线。但在实际工作中，测得的吸光度和浓度之间的线性关系常常出现偏差，即不再遵守比尔定律。引起偏离比尔定律的原因主要来源两个方面：①比尔定律本身的局限性；②实验条件的因素，它包括化学偏离和仪器偏离。
（一）比尔定律本身的局限性严格地说，比尔定律只适用于稀溶液，从这个意义上讲，它是一个有限定条件的定律。在高浓度（>0.01mol·L-1）时，将引起吸收组分间的平均距离减小，以致每个粒子都可影响其相邻粒子的电荷分布，导致它们的摩尔吸收系数ε发生改变，从而吸收给定波长的能力发生变化。由于相互作用的程度与其浓度有关，故使吸光度和浓度间的线性关系偏离了比尔定律。不难想像，在吸收组分低，但其它组分（特别是电解质）浓度高的溶液中也会产生类似的效应。
（二）化学偏离在某些物质的溶液中，由于分析物质与溶剂发生缔合、离解、及溶剂化反应，产生的生成物与被分析物质具有不同的吸收光谱，出现化学偏离。这些反应的进行，会使吸光物质的浓度与溶液的示值浓度不呈正比例变化，因而测量结果将偏离比尔定律。例如，未加缓冲剂的重铬酸钾溶液存在下列平衡：
在大多数波长处，重铬酸根离子和其它两种铬酸根离子的摩尔吸收系数并不相同，而溶液的总吸光度与其二聚体和单体间的浓度不成比例变化。而这一比值又明显地与溶液的稀释程度有关，因此在不同浓度测得的吸光度值和铬（Ⅵ）的总浓度间的线性关系发生偏离。
（三）仪器偏离仪器偏离主要是指由于单色光不纯引起的偏离。由于只有采用真正的单色辐射，才能观测到吸收体系严格遵守比尔定律。事实上，通过波长选择器从连续光源中分离的波长，只是包括所需波长的波长带，即从连续光源中获得单一波长的辐射是很难办到的。
实验证明，在吸收物质的吸光度随波长变化不大的光谱区内，采用多色光所引起的偏离不会十分明显，相反在变化较大的光谱区内所引起的偏离则十分严重。
§9-2 紫外及可见分光光度计现在许多紫外及可见分光光度计的测定范围可以延长到近红外光区。它们通常由5个部分组成：①一个或多个辐射源；②波长选择器；③式样容器（吸收池）；④辐射换能器；⑤信号处理器和读出装置。本节则主要介绍在185~3000nm光区范围的光源和试样池。
一、辐射源对光源的主要要求是，在仪器操作所需的光谱区域内，能发射连续的具有足够强度和稳定的辐射，并且辐射能随波长的变化尽可能小，使用寿命长。
紫外及可见区的辐射光源有白炽光源和气体放电光源两类。
在可见和近红外光区的常用光源为白炽光源，如钨灯和碘钨灯等。钨灯可使用的范围在320nm~2500nm。在可见光区，钨灯的能量输出大约随工作电压的四次方而变化，为了使光源稳定，必须严格控制电压。碘钨灯是在钨灯泡中引入了少量的碘蒸气，以防止在高温下工作时，钨蒸气不断在冷的灯泡内壁沉积，从而延长了灯的使用寿命。
紫外光区主要采用氢灯、氘灯和氙灯等放电灯。当氢气压力为102Pa时，用稳压电源供电，放电十分稳定，因而光强恒定。放电灯在波长375nm~160nm范围内发出连续光谱，但在165nm以下为线光谱。在波长>400nm时，氢放电产生了叠加于连续光谱之上的发射线，所以在这一波长范围内的分析，一般用白炽光源。氘灯与氢灯的特性相似，不同的是氘灯的辐射强度约高2~3倍，寿命较长，成本较高。应该指出，由于受石英吸收窗的限制，通常紫外光区波长的有效范围为350nm~200nm。
氙灯是让电流通过氙气产生强辐射。其强度高于氢灯，但欠稳定。光谱在200nm~1 000nm发射连续光谱，在约500nm处强度最大。为了获得高强度，一般通过一个电容器间隙式放电。
二、吸收池在紫外及可见分光光度法中，一般使用液体试液，试样放在分光光度计光束通过的液体池中。对吸收池的要求，主要是能透过有关辐射线。紫外光区用石英吸收池，可见光区可以用玻璃吸收池，而石英吸收池也能透过可见光及3μm的近红外光区。
为了减小反射光的损失，吸收池的窗口应完全垂直于光束。典型的可见和紫外光吸收池的光程长度，一般为1cn，但变化范围是很大的，可从几十毫米到10cm或更长。由于测得的吸光度数据主要取决于吸收池的匹配情况和被污染的程度，因此在测定时应注意如下几点：①参照池和吸收池应是一对经校正好的匹配吸收池；②在使用前后都应将吸收池洗净，测量时不能用手接触窗口；③已匹配好的吸收池不能用炉子或火焰干燥，以免引起光程长度上的改变。
三、分光光度计的类型
㈠ 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试样溶液，以进行光强度测量。
单光束仪器的缺点是测量结果受电源的波动影响较大，容易给定量结果带来较大的误差，因此要求光源和检测系统有很高的稳定度。此外，单光束仪器特别适用于只在一个波长处作吸收测量的定量分析。
㈡ 双光束分光光度计许多现代的光度计和分光光度计都是双光束型。一般双光束型的仪器可分为两类：按时间区分和按空间区分。它是通过一个快速转动的扇形镜将经单色器的光一分为二，然后用另一个扇形镜将脉冲辐射再结合进入换能器。目前，一般自动记录分光光度计是双光束的。它可以连续地绘出吸收（或透射）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。
㈢ 双波长分光光度计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。它们由一个单色器分光后，让相同波长的光束分别通过试样池和测量池，然后测得试样池和参比池吸光度之差。由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，从而可以同时得到两个不同波长（λ1和λ2）的单色光。它们交替地照射同一溶液，然后经过光电倍增管和电子控制系统。这样得到的信号是两波长处吸光度之差△A，△A = Aλ1 – Aλ2。当两个波长保持1~2nm间隔，并同时扫描时，得到的信号将是一阶导数光谱，即吸光度对波长的变化曲线。
双波长分光光度计不仅能测定高浓度试样，多组分混合试样，而且能测定一般分光光度计不宜测定的浑浊试样。双波长法测定相互干扰的混合试样时，不仅操作比单波长法简单，而且精确度要高。用双波长法测量时，两个波长的光通过同一吸收池，这样可以消除因吸收池的参数不同，位置不同，污垢及制备参比溶液等带来的误差，使测定的准确度显著提高。另外，双波长分光光度计是用同一光源得到的两束单色光，故可以减小因光源电压变化产生的影响，得到高灵敏和低噪声的信号。
（四）多道分光光度计多道分光光度计是在单光束分光光度计的基础上，采用多道光子检测器为换能器。多道仪器具有快速扫描的特点，整个光谱扫描时间不到1s。为追踪化学反应过程及快速反应的研究提供了极为方便的手段；可以直接对经液相色谱柱和毛细管电泳柱分离的试样进行定性和定量测定。但这类型仪器的分辨率只有1~2m，价格较贵。
§9-3 化合物电子光谱的产生物质M（原子或分子）吸收紫外-可见光可看成是一个两步过程，即电子的激发和激发态微粒M*通过释放热能的弛豫，可用如下方程表示：
M + hv → M*
M*→ M + 热弛豫也可通过M*分解成新的组分而实现，这个过程称为光化学反应。此外，弛豫也可以涉及荧光或磷光辐射的再发射。值得注意的是，M*的寿命一般都非常短，所以在任何时刻其浓度可以忽略不计。并且所释放的热量往往也无法测量。故除光学分解发生外，吸收测量具有对所研究体系产生扰动最小的优点。
由于物质对可见-紫外光的吸收一般都涉及价电子的激发，因此，可以将吸收峰的波长与所研究物质中存在的键型建立相关关系，从而达到鉴定分子中官能团的目的。更重要的是，可以应用紫外-可见吸收光谱定量测定含有吸收官能团的化合物。
在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收带主要由σ→σ*、π→π*、n→σ*、n→π*及电荷迁移产生。无机化合的吸收带主要由电荷迁移和配位场跃迁（即d—d跃迁和f—发跃迁）产生。
由于电子跃迁的类型不同，实现跃迁需要的能量不同，因而吸收的波长范围也不相同。其中σ→σ*跃迁所需要能量最大，n→π*及配位场跃迁所需能量最小，因此，它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区。从图中纵坐标可知，π→π*及电荷迁移跃迁产生的谱带强度最大，σ→σ*、n→π*、n→σ*跃迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱带强度最小。
一、有机化合物的电子光谱
（一）跃迁类型基态有机化合物的价电子包括成键σ电子、成键π电子和非键电子（以n表示）。分子的空轨道包括反键σ*轨道和反键π*轨道，因此，可能产生的跃迁有σ→σ*、π→π*、n→σ*、n→π*等。
（1）σ→σ*跃迁 它是分子成键σ轨道中 的一个电子通过吸收辐射而被激发到相应的反键轨道。实现这类跃迁需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁。例如乙烷的最大吸收波长λmax为135nm。由于σ→σ*跃迁引起的吸收不在通常能观察的紫外范围内，因此没有必要对其作进一步的讨论。
（2）n→σ*跃迁 它发生在含有未共用电子对（非键电子）原子的饱和有机化合物中。通常这类跃迁所需的能量比σ→σ*跃迁要小，可由150nm~250nm区域内的辐射引起。而大多数吸收峰则出现在低于200nm处。
（3）π→π*跃迁 它产生在有不饱和键的有机化合物中，需要的能量低于σ→σ*的跃迁，吸收峰一般处于近紫外光区，在200nm左右。其特征是摩尔吸收系数较大（103~104L · cm-1 · mol-1）为强吸收带。如乙烯（蒸气）的最大吸收波长λmax为162nm。
（4）n→π*跃迁 这类跃迁发生在近紫外光区和可见光区。它是简单的生色团（见后），如羰基、硝基等中的孤对电子向反键轨道跃迁。其特点是谱带强度弱，摩尔吸收系数小，通常小于102，属于禁阻跃迁。
（5）电荷迁移跃迁 所谓电荷迁移跃迁是指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁。因此，电荷迁移跃迁实质是一个内氧化还原过程，而相应的吸收光谱称为电荷迁移吸收光谱。例如，某些取代芳烃可产生分子内电荷迁移跃迁吸收带。
电荷迁移吸收带的谱带较宽，吸收强度大，最大波长处的摩尔吸收系数εmax可大于104L · cm-1 · mol-1。
从广义讲，可以将各种类型的轨道（如σ、π等）都看作是一个电子给予体或接受体。但其中具有实用的意义的是π轨道。
（二）常用术语
（1）生色团 从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。严格地说，哪些不饱和吸收中心才是真正的生色团。表8-2列出了某些常见生色团的吸收特征。
（2）助色团，助色团是指带有非键电子对的基团，如—OH、—OR、—NHR、—SH、—Cl、—Br、—I等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使其吸收带的最大吸收波长λmax发生移动，并且增加其吸收强度。
（3）红移和紫移 在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长λmax发生移动。向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为紫移。
（三）有机化合物的紫外、可见光谱
（1）饱和烃及其取代衍生物 饱和烃类分子中只含有σ键，因此只能产生σ→σ*跃迁，即σ键电子从成键轨道（σ）跃迁到反键轨道（σ*）。饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。
饱和烃的取代衍生物如卤代烃、醇、胺等，它们的杂原子上存在n电子，可产生n→σ*的跃迁。表8-3列出了某些化合物的n→σ*跃迁的吸收数据。从表中可以看出，此类跃迁所需的能量主要决定于原子键的种类，而与分子结构的关系较少。摩尔吸收系数通常在100~3000 L · cm-1 · mol-1。
表9-1 某些化合物的n→σ*跃迁数据化合物
λmax/nm
εmax/ L·cm-1 · mol-1
化合物
λmax/nm
εmax/ L·cm-1 · mol-1
HO
CHOH
CHCl
CHI
167
184
173
258
1 480
150
200
365
(CH3)2S
(CH3)2O
CH3NH2
(CH3)3N
229
184
215
227
140
2 520
600
900
直接用烷烃及其取代衍生物的紫外吸收光谱来分析这些化合物的实用价值并不大。但是，它们是测定紫外（或）可见吸收光谱时的良好溶剂。
（2）不饱和汀及共轭烯烃 在不饱和烃类分子中，除含有σ键外，还含有π键，它们可以产生σ→σ*和π→π*两种跃迁。π→π*跃迁所需能量小于σ→σ*跃迁。例如，在乙烯分子中，π→π*跃迁最大吸收波长λmax为180nm。
在不饱和烃中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，π→π*跃迁的吸收带将明显向长波移动，吸收强度也随之加强，当有五个以上双键共轭时，吸收带已落在可见光区。在共轭体系中，π→π*跃迁产生的吸收带，又称为K带。
（3）羰基化合物 羰基化合物含有C＝O 基团。C＝O基团主要可以产生n→σ*、n→π*和π→π*三个吸收带。n→π*吸收带又称为R带，落于近紫外或紫外光区。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺、酰卤等，都含有羰基。由于醛和酮这两类物质与羧酸及其衍生物在结构上的差异，因此它们n→π*吸收带的光区稍有不同。
醛、酮的n→π*吸收带出现在270~300nm附近，它的强度低（εmax为10~20 L · cm-1 · mol-1），并且谱带略宽。
当醛、酮的羰基与双键共轭时，形成了α，β-不饱和醛酮类化合物。由于羰基与乙烯基共轭，即产生共轭作用，使和吸收带分别移至220~260nm和310~330nm，前一吸收带强度高（εmax<10 4L · cm-1 · mol-1），后一吸收带强度低（εmax<102 L · cm-1 · mol-1）。这一特征可以用来识别α，β-不饱和醛酮。
羧酸及其衍生物虽然也有n→π*吸收带，但是，羧酸及其衍生物的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如：—OH、—Cl、—OR、—NH2等。由于这些助色团上的n电子与羰基双键的π电子产生n→π*共轭，导致π*轨道的能级有所提高，但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级，因此实现n→π*跃迁所需能量变大，使n→π*吸收带紫移至210nm左右。
（4）苯及其衍生物 苯有三个吸收带，它们都是由π→π*跃迁引起的。E1带（或称‘B带、β带）出现在180nm （εmax =60 000 L · cm-1 · mol-1）；E2带（或称La带、p带）出现在204nm（εmax =8 000 L · cm-1 · mol-1）；B带（或称‘Lb带、α带）出现在255nm（εmax =200 L · cm-1 · mol-1）。在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的B谱带有许多的精细结构如图8-6所示。这是由于振动跃迁在基态电子跃迁上的叠加。在极性溶剂中，这些精细结构消失。
当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都将发生显著的变化，其中影响较大的是E2带和B带。当苯环上引入—NH2、—OH、—CHO、—NO2等基团时，苯的B带显著红移，并且吸收强度增大。此外，由于这些基团上有n电子，故可能产生π→π*吸收带，例如，硝基苯、苯甲酸的π→π*吸收带分别位于330nm和328nm。
（5）稠环芳烃及杂环化合物 稠环芳烃，如萘、蒽、并四苯、菲、芘等，均显示苯的三个吸收带。但是与苯本身相比较，这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。
当芳环上的—CH基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉、吖啶）的吸收光谱，与相应的碳环化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与萘相似。此外，由于引入含有n电子的N原子，这类杂环化合物还可能产生n→π*吸收带，如吡啶在非极性溶剂的相应吸收带出现在270nm处（εmax为450 L · cm-1 · mol-1）。
二、无机化合物的电子光谱产生无机化合物电子光谱的电子跃迁形式，一般分为两大类：电荷迁移跃迁和配位场跃迁。
（一）电荷迁移跃迁与某些有机化合物相似，许多无机络合物也有电荷迁移吸收光谱。
若同M和L分别表示络合物的中心离子和配体，当一个电子由配体的轨道迁到与中心离子相关的轨道上时，中心离子为电子接受体，配体为电子给予体。一般来说，在络合物的电荷迁移跃迁中，金属是电子的接受体，配体是电子的给予体。
不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成的络合物以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁。
此外，一些具有d10电子结构的过渡元素形成的卤化物及硫化物，如AgBr、PbI2、HgS等，也是由于这类跃迁而产生颜色。
电荷迁移吸收光谱出现的波长位置，取决于电子给予体和电子接受体相应电子轨道的能量差。若中心离子的氧化能力愈强，或配体的还原能力愈强（相反，若中心离子还原能力愈强，或配体的氧化能力愈强），则发生电荷迁移跃迁时所需能量愈小，吸收光波长红移。
电荷迁移吸收光谱谱带最大的特点是摩尔吸收系数较大，一般εmax >10 L · cm-1 · mol-1。因此许多“显色反应”是应用这类谱带进行定量分析，以提高检测灵敏度。
（二）配位场跃迁配位场跃迁包括d-d跃迁和f-f跃迁。元素周期表中第四、五周期的过渡金属元素分别含有3d和4d轨道，镧系和锕系元素分别含有4f和5f轨道。在配体的存在下，过渡元素五个能量相等的d轨道及镧系和锕系元素七个能量相等的f轨道分别分裂成几组能量不等的d轨道及f轨道。当它们的离子吸收光能后，低能态的d电子或f电子可以分别跃迁至高能态的d或f轨道上去。这两类跃迁分别称为d-d跃迁和f-f跃迁。由于这两类跃迁必须在配体的配位场作用下才有可能产生，因此又称为配位场跃迁。
与电荷迁移比较，由于选择规则的限制，配位场跃迁吸收谱带的摩尔吸收系数小，一般εmax<102 L · cm-1 · mol-1。这类光谱一般位于可见光区。虽然配位场跃迁并不像电荷迁移跃迁在定量分析上重要，但它可用于研究络合物的结构，并为现代无机络合物键合理论的建立，提供了有用的信息。
（1）f-f跃迁 大多数镧系和锕系元素的离子都在紫外-可见光区有吸收。与大多数无机和有机吸收体系的特性相反，它们的光谱都由一些很窄的吸收峰组成。
在镧系元素中，引起吸收的跃迁一般只涉及4f电子的各能级，而锕系则是5f电子。由于f轨道被已充满的具有较高量子数的外层轨道所屏蔽而不受外界影响，因此其谱带较窄，并且不易受外层电子有关的键合性质的影响。
（2）d-d跃迁 一些d电子层尚未充满的第一、第二过渡元素的吸收光谱，主要是由d-d跃迁产生的。但是与镧系及锕系相反，其吸收带往往是宽的，且易受环境因素的强烈影响。例如，水合铜离子（Ⅱ）是浅蓝色的，而它的氨络合物却是深蓝色的。
当受到一定波长光照时，d电子就会从能量低的d轨道向空的能量高的d轨道跃迁。对于八面体络合物，d轨道的能量差用△表示。△值是配位场强度的量度。△值的大小与中心离子种类有关。在同族元素的同价离子中，随着原子序数的增大，△值增加。同时，△值还受配体的种类及配位数的影响。对于同种中心离子，一些配体将使△值按以下次序递减：CO > CN->>邻二氮菲< 2，2‘-联吡啶> NH3 > CH3CN > NCS- > H2O >> OH- > F- > > Cl- > S2- > Br- > I-。除少数例外，可用此配位场强度顺序，预测某一过渡金属离子的各种络合物吸收峰的相对位置。一般的规律是，△随场强增加而增加，吸收峰波长则发生紫移。
三、溶剂对电子光谱的影响溶剂对电子光谱的影响较为复杂。改变溶剂的极性，会引起吸收带形状的变化。例如，当溶剂的极性由非极性改变到极性时，精细结构消失，吸收带变向平滑。改变溶剂的极性，还会使吸收带的最大吸收波长λmax发生变化。表9-2列出了溶剂对亚异丙酮紫外吸收光谱的影响。从表9-2可以看出，当溶剂极性增大时，由n→π*跃迁产生的吸收带发生紫移，而由π→π*跃迁产生的吸收带发生红移。显然，由于未成键电子对的溶剂化作用增加，降低了n轨道的能量，使n→π*跃迁蓝移。由上所述可知，在测定紫外、可见吸收光谱数据时，应注明在何种溶剂中测定。
表9-2 π→π*和n→π*跃迁的溶剂效应化合物
正己烷
CHCl3
CH3OH
H2O
π→π*
λmax/nm
230
238
237
243
n→π*
λmax/nm
329
315
309
305
在选择测定电子吸收光谱曲线的溶剂时，应注意如下几点：①尽量选用低极性溶剂；②能很好地溶解被测物，并且形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性；③溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。表8-5列出紫外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选择时参考。
表9-3 各种常用溶剂的使用最低波长极限溶 剂
最低波长极限λ/nm
溶 剂
最低波长极限λ/nm
乙 脂正 丁 醇氯 仿环 己 烷十氢化萘
1，1-二氯乙烷二氯甲烷
1，4-二氧六环十 二 烷乙 醇乙 醚庚 烷己 烷甲 醇甲基环己烷异 辛 烷
200~250
210
210
245
210
200
235
235
225
200
210
210
210
210
215
210
210
异 丙 醇水
苯四氯化碳
N，N-二甲基甲酰胺甲酸甲脂四氯乙烯二 甲 苯
丙 酮苯 甲 腈溴 仿吡 啶
硝基甲烷
215
210
250~300
280
265
270
260
290
295
300~350
330
300
335
305
350~400
380
§9-4 紫外-可见分子吸收光谱法的应用
紫外-可见分子吸收光谱法不仅可以用来对物质进行定性分析及结构分析，而且可以进行定量分析及测定某些化合物的物理化学数据等，例如相对分子质量、络合物的络合比及稳定常数和解离常数等。
一、定性分析目前无机元素的定性分析主要是用发射光谱法，也可采用经典的化学分析方法，因此紫外、可见分光光度法在无机定性分子中并未得到广泛的应用。
在有机化合物的定性鉴定和结构分析中，由于紫外、可见光区的吸收光谱比较简单，特征性不强，并且大多数简单官能团在近紫外光区只有微弱吸收或者无吸收，因此，该法的应用也有一定的局限性。但它可用于鉴定共轭生色团，以此推断未知物的结构骨架。在配合红外光谱、核磁共振等进行定性鉴定及结构分析中，它无疑是一个十分有用的辅助方法。
（一）定性方法利用紫外、可见分光光度法确定未知不饱和化合物结构的结构骨架时，一般有两种方法：①比较吸收光谱曲线；②用经验规则计算最大吸收波长λmax，然后与实测值比较。
吸收光谱曲线的形状，吸收峰的数目以及最大吸收波长的位置和相应的摩尔吸收系数，是进行定性鉴定的依据。其中，最大吸收波长λmax及相应的εmax是定性鉴定的主要参数。所谓比较法是在相同的测定条件下，比较未知物与已知标准物的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线完全等同，则可以认为待测试样与已知化合物有相同的生色团。在进行这种对比法时，也可以借助于前人汇编的以实验结果为基础的各种有机化合物的紫外与可见光谱标准谱图或有关电子光谱数据表。常用的标准图谱及电子光谱数据表有：
[1] Sadtler Standard Spectra（Ultraviolet），London：Heyden，1978
萨特勒标准图谱共收集了46 000种化合物的紫外光谱
[2] Friedel R A，Orchin M．Ultraviolet Spectra of Aromatic Compounds．New York：Wiley，1951
本书收集了579种芳香化合物的紫外光谱。
[3] Kenzo Hirayama．Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds．New York：Plenum，1967
[4] Organic Electronic Spectral Data
这是一套由许多作者共同编写的大型手册性丛书。所搜集的文献资料自1946年开始，目前还在继续编写。例如：
Kamlet M J．Organic Electronic Spectral Data vol I．Interscience，1960，1946~52
（二）计算不饱和有机化合物吸收波长的经验规则当采用物理和化学方法判断某化合物的几种可能结构时，可用经验规则计算最大吸收波长λmax并与实测值进行比较，然后确认物质的结构。常用的经验规则是，伍德沃提出的计算共轭二烯、多烯烃及共轭烯酮类化合物π→π*跃迁最大吸收波长的伍德沃德（Woodward）规则。计算时，首先从母体得到一个最大吸收的基数，然后对连接在母体π电子体系上的不同取代基以及其它结构因素加以修正。
二、有机化合物构型的确定采用紫外光谱法，可以确定一些化合物的构型和构象。一般来说，顺式异构体的最大吸收波长比反式异构体为小，因此有可能用紫外光谱法进行区别。例如，在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间位阻大，苯环与侧链双键共平面性差，不易产生共轭；反式空间位阻小，双键与苯环在同一平面上容易产生共轭。因此，反式的最大吸收波长λmax = 295nm（εmax = 7 000 L · cm-1 · mol-1），而顺式的最大吸收波长λmax = 280nm（εmax = 13 500 L · cm-1 · mol-1）。
采用紫外光谱法，还可以测定某些化合物的互变异构现象。例如，乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式间的互变异构。在极性溶剂中，最大吸收波长λmax =272nm（εmax =16 L · cm-1 · mol-1），说明该峰由n→π*跃迁引起，所以在极性溶剂中，该化合物应以酮式存在。相反，在非极性的正己烷中，出现λmax =243nm的强峰；这说明在非极性溶剂中，形成了分子内氢键，故是以烯醇式为主。
三、定量分析紫外-可见分子吸收光谱法是进行定量分析的最有用的工具之一。它不仅对那些本身在紫外-可见光区有吸收的无机和有机化合物进行定量分析，而且利用许多试剂可与非吸收物质反应产生紫外和可见光区有强烈吸收的产物，即“显色反应”，从而对非吸收物质进行定量测定。该法灵敏度可达10-4~10-5mol·L-1，甚至于可达10-6~10-7mol·L-1；准确度好，相对误差在1%~3%范围内，如果操作得当，则误差往往可减少到百分之零点几；且操作容易、简单。
可见-紫外分子吸收光谱法定量分析法的依据是朗伯-比尔定律，即物质在一定波长处的吸光度与它的浓度呈线性关系。因此，通过测定溶液对一定波长入射光的吸光度，就可求出溶液中物质浓度和含量。由于最大吸收波长λmax处的摩尔吸收系数εmax最大，通常都是测量λmax的吸光度，以获得最大灵敏度。同时，吸收曲线在最大吸收波长处常常是平坦的，使所得数据能更好地符合比尔定律。
在紫外-可见分子吸收光谱法中，对单一物质的定量分析比较简单，一般选用工作曲线法和标准加入法进行定量分析。下面介绍混合组分的分析。
（一）解联立方程组的方法两个以上吸光组分的混合物，根据其吸收峰的互相干扰情况，分为三种，如图8-7所示。对于前两种情况，可通过选择适当的入射光波长，按单一组分的方法测定。对于最后一种情况，由于两组分相互重叠严重，采用单纯的单波长分光光度法已不可能，故只能根据吸光度的加和性原则，通过适当的数学处理来进行测定。很明显，如果有n个组分相互重叠，就必须在n个波长处测定其吸光度的加和性，然后解n元一次方程组，才能分别求得各组分含量。应该指出，随着测量组分的增多，实验结果的误差也将增大。
值得一提的是，解联立方程组的方法是仪器分析中定量测定被干扰组分的一个基本方法，它也常用于红外光谱法、质谱法和荧光光度等方法。
（二）双波长分光光度法用双波长分光光度法定量测定二元混合组分的主要方法有：①等吸收波长法；②系数倍率法。
（1）等吸收波长法 当混合组分的吸收曲线是图8-7c的情况时，除用解二元一次方程组的方法测定外，还可采用等吸收波长法。
为了消除某组分的吸收，一般采用作图法，确定干扰组分等吸收波长。图8-8是混合试样中A、B两组分的吸收曲线。其中若A是干扰组分，B是待测组分。在用作图选择波长时，可将测定波长λ2选在被测组分B的吸收峰处（或其附近），而参比波长λ1的选择，应考虑能消除干扰物质的吸收，即使A组分在λ1的吸光度等于它在λ2的吸光度。
（2）系数倍率法 当干扰组分A不存在吸光度相等的两个波长时，采用上述方法不能测量B组分的含量，此时，可采用系数倍率法测定。
（3）双波长法测定浑浊试样 采用双光束法测定浑浊试样时，由于参比溶剂不像试样试液那样浑浊，因此测量时不可能消除因试样浑浊产生的背景吸收。在双波长法测定中，若将λ2设在试样的吸收峰上，λ1设在试样无特征吸收的波长上，此时λ1和λ2处的背景吸收应相等。显然，λ2上测得的是试样本身的吸收与背景吸收的总和，λ1测得的是背景吸收。因此，用双波长法可以消除因试样浑浊产生的背景吸收。由于消除背景后的试样吸收与其浓度呈正比，因此可对试样进行定量分析。若浑浊试样中有痕量成分存在，消除背景吸收后，还可测定背景吸收“淹没”的痕量成分。
（三）导数分光光度法对吸收光谱曲线进行一阶或高阶求导，即可得到各种导数光谱曲线。采用双波长分光光度法，可很容易地获得一阶导数光谱。但目前更多的是采用电子学方法，将信号转换成微分输出，再与计算机联机操作，这样即可对信号实现模拟微分，并能获得高阶导数光谱。
1．导数光谱的优点导数光谱最大的优点是分辨率得到了很大的提高。这是因为吸收光谱曲线经过求导之后，其中各种微小的变化能更好地显示出来。下面进一步加以说明。
（1）能够分辨两个或两个以上完全重叠或以很小波长差相重叠的吸收峰。当两个峰的峰高与半宽度的比值不同时，则可以认为它们的尖锐程度不同，在导数光谱曲线的正负方向上，各出现两个导数光谱峰，从而很容易地辨认出来。
当两个完全相同的吸收峰以极小的波长差重叠时，将它们进行二次求导后，由于各峰的半宽度约为原峰半宽度的一半，因此也有可能此两个峰分开。
（2）能够分辨吸光度随波长急剧上升处时所掩盖的弱吸收峰。通常，当一个弱峰处于强峰的吸光度急剧上升处时，检出困难。而导数光谱能提高分辨能力，一般经过数次求导后，有可能分辨出叠加在强峰肩部的弱峰。
（3）能够确认宽阔吸收带的最大吸收波长。在图8-10中，曲线a是零阶导数光谱，即普通吸收光谱曲线；曲线b、c、d、e分别是一至四阶导数光谱。由图可见，随着导数阶数的增加，吸收峰的尖锐程度增大，带宽减小，因此能较准确地确定宽阔吸收带上最大吸收波长。应该指出，奇数阶导数光谱中的零，偶数阶导数光谱中的极值（极大或极小），对应于吸收曲线上的最大吸收。一般来书，导数光谱的分辨率随导数阶数的增加而增加，信噪比随着导数阶数的增加而减小，因此，在实际应用中，常用二阶导数光谱。
2．导数光谱定量分析测量导数光谱峰值的方法，随具体情况而不同。
（1）峰-谷法 如果基线平坦，可通过测量两个极值之间的距离p来进行定量分析。这是较常用的方法。如果峰、谷之间的波长差较小，即使基线稍有倾斜，仍可采用此法。
（2）基线法 首先作相邻两峰的公切线，然后从两峰之间的谷画一条平行于纵坐标的直线交公切线于A点，然后测量t的大小。当用此法测量时，不管基线是否倾斜，只要它是直线，总能测得较准确的数值。
（3）峰-零法 此法是测量峰与基线间的距离。但它只适用于导数光谱是对称时的情况，故一般仅在特殊情况下使用。
虽然导数光谱具有分辨相互重叠的吸收峰的能力，但有时不一定能完全消除干扰物的影响。因此在进行定量分析时，必须注意将测量波长，选择在干扰成分影响最小的波长处。
在定量分析中，导数分光光度法最大的优点是可提高检测的灵敏度。
四、其它方面应用
紫外、可见分光光度法还可以用于测定某些化学和物理数据，如物质的相对分子质量、络合物的络合比及稳定常数以及氢键的强度等。有关络合物的络合比及稳定常数的测量。在分析化学中已经叙述，这里不再重述。下面仅简单介绍如何用紫外、可见分光光度法测定物质的氢键强度。
由以上所述，可知n→π*吸收带在极性溶剂中比在非极性溶剂中的波长短一些。在极性溶剂中，分子间形成了氢键，实现n→π*跃迁时，氢键也随之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现n→π*跃迁，另一部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。而在非极性溶剂中，不可能形成分子间氢键，吸收的光能仅为实现n→π*跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较长。由此可见，只要测定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中氢键的强度。
例如，在极性溶剂水中，丙酮的n→π*吸收带为264.5nm，其相应能量等于452.96 kJ·mL-1；在非极性溶剂己烷中为279nm，其相应能量为429.40 kJ·mL-1。所以丙酮在水中形成的氢键强度为（452.96-429.40）=23.56 kJ·mL-1。
