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紫外吸收光谱

通讯员:杨清华  添加日期:2012-12-18  点击数量:639

        紫外可见吸收光谱应用广泛,不仅可进行定量分析,还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析,测定一些平衡常数、配合物配位比等;也可用于无机化合物和有机化合物的分析,对于常量、微量、多组分都可测定。
  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,还必须与红外吸收光谱、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。
  1、化合物的鉴定
  利用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨架中是否含有共轭结构体系,如C=C-C=C、C=C-C=O、苯环等。利用紫外光谱鉴定有机化合物远不如利用红外光谱有效,因为很多化合物在紫外没有吸收或者只有微弱的吸收,并且紫外光谱一般比较简单,特征性不强。利用紫外光谱可以用来检验一些具有大的共轭体系或发色官能团的化合物,可以作为其他鉴定方法的补充。
  (1)如果一个化合物在紫外区是透明的,则说明分子中不存在共轭体系,不含有醛基、酮基或溴和碘。可能是脂肪族碳氢化合物、胺、腈、醇等不含双键或环状共轭体系的化合物。
  (2)如果在210~250nm有强吸收,表示有K吸收带,则可能含有两个双键的共轭体系,如共轭二烯或α,β-不饱和酮等。同样在260,300,330nm处有高强度K吸收带,在表示有三个、四个和五个共轭体系存在。
  (3)如果在260~300nm有中强吸收(ε=200~1 000),则表示有B带吸收,体系中可能有苯环存在。如果苯环上有共轭的生色基团存在时,则ε可以大于10 000。
  (4)如果在250~300nm有弱吸收带(R吸收带),则可能含有简单的非共轭并含有n电子的生色基团,如羰基等。
  2、纯度检查
  如果有机化合物在紫外可见光区没有明显的吸收峰,而杂质在紫外区有较强的吸收,则可利用紫外光谱检验化合物的纯度。
  3、异构体的确定
  对于异构体的确定,可以通过经验规则计算出λmax值,与实测值比较,即可证实化合物是哪种异构体。如: 乙酰乙酸乙酯的酮-烯醇式互变异构
  4、位阻作用的测定
  由于位阻作用会影响共轭体系的共平面性质,当组成共轭体系的生色基团近似处于同一平面,两个生色基团具有较大的共振作用时,λmax不改变,εmax略为降低,空间位阻作用较小;当两个生色基团具有部分共振作用,两共振体系部分偏离共平面时,λmax和εmax略有降低;当连接两生色基团的单键或双键被扭曲得很厉害,以致两生色基团基本未共轭,或具有极小共振作用或无共振作用,剧烈影响其UV光谱特征时,情况较为复杂化。在多数情况下,该化合物的紫外光谱特征近似等于它所含孤立生色基团光谱的“加合”。
  5、氢键强度的测定
  溶剂分子与溶质分子缔合生成氢键时,对溶质分子的UV光谱有较大的影响。对于羰基化合物,根据在极性溶剂和非极性溶剂中R带的差别,可以近似测定氢键的强度。溶剂分子与溶质分子缔合生成氢键时,对溶质分子的UV光谱有较大的影响。对于羰基化合物,根据在极性溶剂和非极性溶剂中R带的差别,可以近似测定氢键的强度。
  6、定量分析
  朗伯-比尔定律是紫外-可见吸收光谱法进行定量分析的理论基础,它的数学表达式为: A = ε b c
特征
  1. 吸收峰的形状及所在位置
  ——定性、定结构的依据
  2. 吸收峰的强度——定量的依据
  A = log(1/T)=κCL
  T:透射率
  k:摩尔吸收系数,单位:L·cm^-1·mol^-1
  C:浓度
  L:光程长
  紫外可见光谱的两个重要特征
  波峰:λmax, κ
  例:λmaxEt = 279 nm (κ=5012,logk=3.7)
性质
  1. 同一浓度的待测溶液对不同波长的光有不同的吸光度;
  2. 对于同一待测溶液,浓度愈大,吸光度也愈大;
  3. 对于同一物质,不论浓度大小如何,最大吸收峰所对应的波长(最大吸收波长 λmax) 相同,并且曲线的形状也完全相同。