第二章　常见分析仪器介绍

第一节　紫外-可见分光光度计

紫外-可见吸收光谱（Ultraviolet and visible spectrophotometry， UV-VIS）属于电子光谱。紫外-可见吸收光谱法是利用物质的分子或离子对在200～800nm光谱区的辐射吸收对物质结构、组成和含量等进行分析测定的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛应用于有机和无机物质的定性和定量测定。

一、紫外吸收光谱分析的工作原理

紫外-可见吸收光谱是由分子中的价电子跃迁而产生的，因此这种吸收光谱取决于分子中价电子的分布和结合情况。按分子轨道理论，在有机化合物分子中有几种不同性质的价电子：形成单键的电子称为σ键电子；形成双键的电子称为π键电子；氧、氮、硫、卤素等含有的未成键的孤对电子，称为n电子（或称为p电子）。当它们吸收一定能量ΔE后，这些价电子将跃迁到较高能级（激发态），此时电子所占的轨道称为反键轨道，而这种特定的跃迁同分子内部结构有着密切关系，一般将电子跃迁分成如下四种类型。

σ→σ*跃迁、n→σ*跃迁、π→π*跃迁和n→π*跃迁

吸收能量的次序为：

σ→σ*＞n→σ* ≥π→π*＞n→π*

电子跃迁n→π*及π→π*所需能量在可见及紫外光区，吸收的波长可用紫外-可见分光光度计测定。n→σ* 及π→π* 跃迁所需能量大小相差不多，都在200nm左右，在吸收光谱上产生末端吸收。

π→π*跃迁的吸收系数比n→σ* 大得多，故π→π*的吸收峰比n→σ*高。另外，化合物分子有共轭存在，其π→π*的吸收就向长波长方向移动。

二、紫外-可见分光光度计的应用

1.化合物中微量杂质检查

利用紫外光谱法可以方便地检查出某些化合物中的微量杂质。例如，在环己烷中含有微量杂质苯，由于苯有一B吸收带，吸收波长在220～270nm范围，而环己烷在此处无明显吸收峰。因此，根据在220～270nm处有苯的精细结构吸收带，即可判断环己烷中有微量杂质苯存在。

2.未知样品的鉴定

用紫外光谱法鉴定未知样品时，若有标准样品，则把试样和标准样品用相同的溶剂，配制成相同浓度的溶液，分别测量吸收光谱，如果两者为同一化合物，则吸收光谱应完全一致。若无标准样品，可与文献上的标准谱图进行比较，如煤焦油中稠环芳烃定向转化衍生物的紫外性质表征方法。

3.定量分析

应用紫外可见光谱法进行定量分析的方法很多，如：标准曲线法、对照法、吸光系数法、双波长分光光度法等。但最常用最简单的方法就是标准曲线法。

4.有机化合物分子结构的推断

（1）共轭体系的确定

通过测定有机化合物的紫外光谱，可以确定分子中有无共轭体系及共轭程度。如果一种化合物在210nm以上无吸收，可以认为不含共轭体系。在210～250nm区域有较强吸收带，则可能有两个共轭双键。

（2）互变异构体的判别

某些有机化合物在溶液中存在互变异构体，利用它们紫外吸收光谱的特点，可以进行判别。

（3）顺反异构体的判别

当有机化合物分子空间构型不同时，其紫外吸收光谱也不一样。通常反式异构体的吸收峰波长比顺式异构体的吸收峰波长要长，吸收强度要大。利用这种方法，可以鉴别顺反异构体。