1、4.2 4.2 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理 光的波長(zhǎng)(cm)、頻率 (Hz) ，它們與光速c的關(guān)系是：cEhhc 在真空介質(zhì)中，光速為2.99791010cm/s。單個(gè)光子的能量E與上述三要素的關(guān)系是： E光子的能量，J；h普朗克常數(shù)（6.6251034Js）能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互互補(bǔ)色光。補(bǔ)色光。物質(zhì)所顯示的物質(zhì)所顯示的顏色是吸顏色是吸收光的互補(bǔ)色。收光的互補(bǔ)色。01lntIk bI02lgtIk bI上式稱為朗伯定律。如用A=lg(I0/It)或lg(1/T),則021lglgtIAk bITA稱為吸光度。通常稱比耳定律。04lgtIAk

2、cI01lglgtIAkcbIT即通常所稱的Ac11111222221 21212121 2121212AAAccAAAccA 原理雙光束光度計(jì)動(dòng)畫(huà)示意 單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)有國(guó)產(chǎn)751型、XG-125型、英國(guó)SP500型和伯克曼DU-8型等。 單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)有國(guó)產(chǎn)710型、730型、740型、日立UV-340型等就屬于這種類型。 雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：是可以在有背景干憂或共存組分吸收干憂的情況下對(duì)某組分進(jìn)行定量測(cè)定。 國(guó)產(chǎn)WFZ800-5型、島津UV-260型、UV-265型等。 分子和原子一樣，也有它的特征分子能分子和原子一樣，也有它的特征分子能級(jí)級(jí) 。分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)可分為價(jià)電

3、子運(yùn)動(dòng)，分子。分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)可分為價(jià)電子運(yùn)動(dòng)，分子內(nèi)原子在平衡位置附近的振動(dòng)和分子繞其重心內(nèi)原子在平衡位置附近的振動(dòng)和分子繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此分子具有電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此分子具有電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。 分子的能量分子的能量 E 等于下列三項(xiàng)之和：等于下列三項(xiàng)之和： E=Ee+Ev+Er 分子從外界吸收能量后，就能引起分子分子從外界吸收能量后，就能引起分子能級(jí)的躍遷，即從基態(tài)能級(jí)躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí)。能級(jí)的躍遷，即從基態(tài)能級(jí)躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí)。分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能吸收等于兩個(gè)能級(jí)之差的能量：吸收等于兩個(gè)能級(jí)之差的

4、能量： E=EE=E2 2-E-E1 1=h=h=hc/=hc/ 電子能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)振動(dòng)能級(jí) 有機(jī)化合物的紫外有機(jī)化合物的紫外可見(jiàn)吸收光可見(jiàn)吸收光譜，是其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果譜，是其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果（三種）（三種）電子、電子、電子、電子、n電子。電子。 外層電子吸收紫外或可見(jiàn)輻射后，外層電子吸收紫外或可見(jiàn)輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道反鍵軌道)躍遷。主躍遷。主要有四種躍遷所需能量要有四種躍遷所需能量大小順序?yàn)榇笮№樞驗(yàn)閚 n A A. .* * 躍遷主要發(fā)生在躍遷主要發(fā)生在真空紫外真空紫外區(qū)。區(qū)。B B.* * 躍遷吸收的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，孤躍遷吸收的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，孤立的

5、躍遷一般在立的躍遷一般在200nm200nm左右左右 C C. n. n* * 躍遷一般在躍遷一般在近紫外區(qū)近紫外區(qū)（200 200 400 nm400 nm），吸光強(qiáng)度較小。），吸光強(qiáng)度較小。 D D. n. n* * 躍遷吸收波長(zhǎng)仍然在（躍遷吸收波長(zhǎng)仍然在（150 150 250nm250nm）范圍，因此在紫外區(qū)不易）范圍，因此在紫外區(qū)不易觀察到這類躍遷。觀察到這類躍遷。 生色團(tuán)溶劑/nmmax躍遷類型烯正庚烷17713000*炔正庚烷17810000*羧基乙醇20441n*酰胺基水21460n*羰基正己烷1861000n*， n*偶氮基乙醇339，665150000n*，硝基異辛酯280

6、22n*亞硝基乙醚300，665100n*硝酸酯二氧雜環(huán)己烷27012n*2. 2. 不飽和烴及共軛烯烴不飽和烴及共軛烯烴 在不飽和烴類分子中，除含有鍵外，還含有鍵，它們可以產(chǎn)生*和*兩種躍遷。 *躍遷的能量小于 *躍遷。例如，在乙烯分子中， *躍遷最大吸收波長(zhǎng)為180nm 在不飽和烴類分子中，當(dāng)有兩個(gè)以上的雙鍵共軛時(shí)，隨著共軛系統(tǒng)的延長(zhǎng)， *躍遷的吸收帶 將明顯向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，吸收強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。在共軛體系中， *躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為K帶。3. 羰基化合物羰基化合物 羰基化合物含有C=O基團(tuán)。 C=O基團(tuán)主要可產(chǎn)生*、 n* 、n*三個(gè)吸收帶， n*吸收帶又稱R帶，落于近紫外或紫外光區(qū)。醛

7、、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮這類物質(zhì)與羧酸及羧酸的衍生物在結(jié)構(gòu)上的差異，因此它們n*吸收帶的光區(qū)稍有不同。 羧酸及羧酸的衍生物雖然也有n*吸收帶，但是， 羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接連結(jié)含有未共用電子對(duì)的助色團(tuán)，如-OH、-Cl、-OR等，由于這些助色團(tuán)上的n電子與羰基雙鍵的電子產(chǎn)生n共軛，導(dǎo)致*軌道的能級(jí)有所提高，但這種共軛作用并不能改變n軌道的能級(jí)，因此實(shí)現(xiàn)n* 躍遷所需的能量變大，使n*吸收帶藍(lán)移至210nm左右。4. 苯及其衍生物苯及其衍生物 苯有三個(gè)吸收帶，它們都是由*躍遷引起的。E1帶出現(xiàn)在180nm（max= 60，000）； E2帶出現(xiàn)在204nm（ max = 8，000 ）；B帶出現(xiàn)在255nm （ max = 200）。在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯及其許多同系物的B譜帶有許多的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這是由于振動(dòng)躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加而引起的。在極性溶劑中，這些精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。當(dāng)苯環(huán)上有取代基時(shí)，苯的三個(gè)特征譜帶都會(huì)發(fā)生顯著的變化，其中影響較大的是E2帶和B譜帶。5.稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物 稠環(huán)芳烴，如奈、蒽、芘等，均顯示苯的三個(gè)吸收帶，但是與苯本身相比較，這三個(gè)吸收帶均發(fā)生紅移，且強(qiáng)度增加。隨著苯環(huán)數(shù)目的增多，吸收波長(zhǎng)紅移越多，吸收強(qiáng)度也相應(yīng)增加。 當(dāng)