第四章 紫外-可见吸收光谱法      
    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)出现在180nm(εmax=60000);E2带出现在255nm(εmax=200)。当苯环上有取代基时,苯的三个特征谱带都将发生显著变化,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n→π*吸收带。例如,硝基苯、苯甲醛的n→π*吸收带分别位于330和328nm。
    5. 稠环芳烃及杂环化合物
    稠环芳烃,如萘、蒽、菲、芘等,均显示苯的三个吸收带。但是与苯相比,这三个吸收带均发生红移,且强度增加。随着苯环数目的增多,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、吖叮)的吸收光谱,与相应的碳环化合物十分相似。
    二、定量分析
    紫外-可见分光光度法定量分析的依据是朗伯-比耳定律,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,就可以求出溶液中物质的浓度。
    (一)单组分定量分析
    1. 标准曲线法
    单组分测定常用标准曲线法,这是实际工作中最常用的一种方法。进行定量分析的基本手续是,用已知的标准样品配成一系列不同浓度的溶液,在一定的实验条件和合适的波长下,分别测定其吸光度,然后以吸光度相对于物质浓度作图,得一吸光度与浓度的校正曲线。
    理想的校正曲线应为通过原点的直线。利用线性关系,就能求得待测组份中该物质的含量。
    2. 标准对比法
    在相同条件下测定试样溶液和某一浓度标准溶液的吸光度Ax和As,由标准溶液的浓度Cs可计算出试样中被测物的浓度Cx。这种方法比较简单,但是只有在测定的浓度范围内溶液完全遵守Lambert-Beer定律,并且Cs和Cx很接近时,才能得到较为准确的结果。
    (二)多组分定量方法
    根据吸光度具有加和性的特点,在同一试样中可以同时测定两个以上的组分。假设试样中含有x,y两种组分,在一定条件下将它们转化产有色化合物,分别绘制其吸收光谱。选择各自的最大吸收波长,测定样品的吸光度。
          (4-3)
          (4-4)
解联立方程,得到Cx,Cy
    (三) 示差分光光度法
    在一般的分光光度法中,只适于测定微量组分,当待测组分含量高时,吸光度超出了准确测量的读数范围,相对误差比较大。若采用示差分光光度法,有时就可以弥补这一缺点。
    一般分光光度测定选用试剂空白或溶液空白作为参比,示差法则选用一已知浓度的溶液作参比。
    如果标准溶液浓度为Cs,待测试样浓度为Cx,而且Cx>Cs。根据Beer定律
            (4-5)
测定时先用比试样浓度稍小的标准溶液,加入各种试剂后作为参比,调节其透过率为100%,即吸光度为零,然后测量试样溶液的吸光度。这时的吸光度实际上是两者之差ΔA,它与两者的浓度差ΔC成正比,且处在正常的读数范围内(图4-12)。以ΔA与ΔC作校准曲线,根据测得的ΔA查得相应的ΔC,则Cx=Cs+ΔC。
图4-12 示差分光光度法测定原理示意图

    由于用已知浓度的标准溶液作参比,如果该参比溶液的透过率为10%,现调至100%,就意味着将仪器透过率标尺扩展了10倍。另外, 示差分光光度法中最后测定结果的相对误差是,Cs是相当大而且非常准确的,所以测定结果的准确度很高。
    利用紫外-可见吸收光谱不但可对能直接吸收紫外、可见光的物质进行定性、定量分析,同时也可利用化学反应使那些不吸收紫外或可见光的物质转化成可吸收紫外、可见光的物质进行测定。所以,此方法应用面十分广泛。
    阅读资料
    1.有机化合物电子光谱中的助色基及其作用机理探讨(Ⅰ)
    2.有机化合物电子光谱中的助色基及其作用机理探讨(Ⅱ)
    3.紫外可见光谱在生物无机化学中的应用
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