石河子大学化学化工学院 教案 开课单位：化学化工学院 课程名称：分析化学（二） 专业年级：药学、中药专业 任课教师：赵芳 教材名称：分析化学 学年第学期
石河子大学化学化工学院 教 案 开课单位：化学化工学院 课程名称：分析化学（二） 专业年级：药学、中药专业 任课教师： 赵 芳 教材名称： 分析化学 学年第 学期
授课 内容 紫外可见分光光度法 课时安排8学时 教学 目的 使学生掌握紫外可见分光光度法的基本原理、紫外可见分光光度计的构 要求 造以及分光光度法在定性和定量分析中的应用。 教学重点：紫外可见分光光度法的基本原理：紫外可见分光光度计的基本构 教学 重点 造和基本操作。 难点 教学难点：紫外可见分光光度法的基本原理：紫外可见分光光度计的基本构 造。 教学 方法 多媒体课件，以讲授为主 手 教 第一节概述 学 紫外可见分光光度法的定义：基本特征。 第二节紫外可见吸收光谱 内 有机化合物的紫外可见吸收光谱；无机化合物的紫外可见吸收光谱。 容 第三节紫外可见分光光度计 提 紫外一可见分光光度计的基本部件及其构造原理。 第四节紫外可见吸收光谱法的应用 纲 紫外吸收光谱法在定性和定量分析中的应用：催化动力学光度法
2 授课 内容 紫外-可见分光光度法 课时安排 8 学时 教学 目的 要求 使学生掌握紫外-可见分光光度法的基本原理、紫外-可见分光光度计的构 造以及分光光度法在定性和定量分析中的应用。 教学 重点 难点 教学重点：紫外-可见分光光度法的基本原理；紫外-可见分光光度计的基本构 造和基本操作。 教学难点：紫外-可见分光光度法的基本原理；紫外-可见分光光度计的基本构 造。 教学 方法 手段 多媒体课件，以讲授为主 教 学 内 容 提 纲 第一节 概 述 紫外-可见分光光度法的定义；基本特征。 第二节 紫外-可见吸收光谱 有机化合物的紫外-可见吸收光谱；无机化合物的紫外-可见吸收光谱。 第三节 紫外-可见分光光度计 紫外—可见分光光度计的基本部件及其构造原理。 第四节 紫外-可见吸收光谱法的应用 紫外吸收光谱法在定性和定量分析中的应用；催化动力学光度法
课外 学习 理解并掌握本章所讲内容，完成课后思考题2、6、7、8。 要求 紫外一可见吸收光谱法 第一节概述 紫外一可见吸收光谱法的基本概念。紫外一可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分 子对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法。也称作紫外和可 见吸收光度法，它包括比色分析和紫外一可见分光光度法。 紫外光：远紫外光(10-200nm)和近紫外光(200-400nm)的电磁辐射 可见光：400-780m的电磁辐射。溶液中物质选择性的吸收可见光中某种 颜色的光，溶液就会呈现出一定的颜色。教材P16表3-1列出了物质的颜色与吸收光颜 色之间的互补关系。 比色分析法：比较有色物质溶液颜色深浅来确定物质含量的方法 分光光度法：使用分光光度计进行吸收光谱分析的方法。 第二节紫外一可见吸收光谱 1有机化合物的紫外可见吸收光谱 1.1电子跃迁类型 分子轨道：。成键轨道<π成键轨道<n未成键轨道<π*反键轨道<*反键轨道 跃迁类型：→0o*、n→6*、n→π*、元→π*四种类型
3 课外 学习 要求 理解并掌握本章所讲内容，完成课后思考题 2、6、7、8。 教学 后记 紫外－可见吸收光谱法 第一节 概 述 紫外－可见吸收光谱法的基本概念。紫外－可见吸收光谱法是根据溶液中物质的分 子对紫外和可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法。也称作紫外和可 见吸收光度法，它包括比色分析和紫外－可见分光光度法。 紫外光：远紫外光（10~200 nm）和近紫外光（200~400 nm）的电磁辐射。 可见光：400~780 nm 的电磁辐射。溶液中物质选择性的吸收可见光中某种 颜色的光，溶液就会呈现出一定的颜色。教材 P16 表 3-1 列出了物质的颜色与吸收光颜 色之间的互补关系。 比色分析法：比较有色物质溶液颜色深浅来确定物质含量的方法。 分光光度法：使用分光光度计进行吸收光谱分析的方法。 第二节 紫外－可见吸收光谱 1 有机化合物的紫外-可见吸收光谱 1.1 电子跃迁类型 分子轨道： 成键轨道 成键轨道 n 未成键轨道 *反键轨道*反键轨道 跃迁类型：→ *、n → *、 n → *、 → * 四种类型
6 σ*反键轨道 π*反键轨道 n→c* * n反键轨道 π成键轨道 σ成键轨道 图31分子的电子能级和跃迁 (1)。→o*和n→o*跃迁分子中形成单键的电子。电子，要使其由。成键轨道跃迁到 相应的σ*反键轨道上，所需要的能量大，饱和烃只能发生→。*)。例如，甲烷的最大 吸收波长为125nm,乙烷为135nm。含有未共用电子对（即n电子）原子的饱和化合物 都可能发生n→c*跃迁。n→*所需要的能量小于→cc*跃迁，一般相当于150~-250m 区域的辐射能。 (2)π→π◆和n元→*跃迁在含有不饱和键如双键和三键等有机化合物中含有π电子， 可以发生π→π*跃迁。若形成不饱和键的原子含有非键电子则能发生nπ→*跃迁。π 电子和电子比较容易被激发，π*轨道的能量又比较低，所以由这两类跃迁所产生的吸 收峰波长一般都大于200m。有机化合物的紫外-可见吸收光谱法的分析就是以这两类跃 迁为基础。这两类跃迁都要求化合物中含有不饱和官能团以提供π轨道。因此，把含有 键的不饱和基团称为生色团。 2生色团的共轭作用 2.1若生色团处于非共轭状态，总的吸收是各个生色团吸收的加和。 2.2若生色团发生共轭作用，则原来生色团吸收峰消失，在长波方向上产生新的吸收峰， 吸收强度也会显著增加 对于多烯化合物，非共轭体系的最大吸收波长与含一个烯键的化合物基本相同，但 摩尔吸收系数则与烯键的数目同步增大。 共轭多烯化合物随着共轭体系的增大其吸收峰红移，摩尔吸收系数也会随共轭体系 增大而发生显著变化。 4
4 图 3-1 分子的电子能级和跃迁 （1）→*和 n→*跃迁 分子中形成单键的电子 电子，要使其由 成键轨道跃迁到 相应的 *反键轨道上，所需要的能量大，饱和烃只能发生→ * ）。例如，甲烷的最大 吸收波长为 125 nm，乙烷为 135 nm。含有未共用电子对（即 n 电子）原子的饱和化合物 都可能发生 n→ *跃迁。 n→ *所需要的能量小于→ *跃迁，一般相当于 150 ~250 nm 区域的辐射能。 （2）→*和 n →*跃迁 在含有不饱和键如双键和三键等有机化合物中含有 电子， 可以发生 →*跃迁。若形成不饱和键的原子含有非键电子则能发生 n →*跃迁 。 电子和 n 电子比较容易被激发， *轨道的能量又比较低，所以由这两类跃迁所产生的吸 收峰波长一般都大于 200 nm。有机化合物的紫外-可见吸收光谱法的分析就是以这两类跃 迁为基础。这两类跃迁都要求化合物中含有不饱和官能团以提供 轨道。因此，把含有 键的不饱和基团称为生色团。 2 生色团的共轭作用 2.1 若生色团处于非共轭状态，总的吸收是各个生 色团吸收的加和。 2.2 若生色团发生共轭作用，则原来生色团吸收峰消失，在长波方向上产生新的吸收峰， 吸收强度也会显著增加。 对于多烯化合物，非共轭体系的最大吸收波长与含一个烯键的化合物基本相同，但 摩尔吸收系数则与烯键的数目同步增大。 共轭多烯化合物随着共轭体系的增大其吸收峰红移，摩尔吸收系数也会随共轭体系 增大而发生显著变化。 * * *反键轨道 *反键轨道 n反键轨道 成键轨道 成键轨道 n →* →* n →* →* n E
醛、酮和羧酸双键同烯键之间的共轭作用也会降低π*轨道能量。从而使π→π*和 π→*跃迁的吸收峰都发生红移。 芳香族化合物的紫外光谱具有由π→π◆跃迁产生的三个特征吸收谱带。例如，苯在184 nm、204nm和254nm处均有吸收带。苯的这三个特征吸收带受苯环上的取代基的强烈 影响。表3-4列出了某些苯衍生物的吸收特性。 当笨环上有OH、NH等取代基时，吸收峰红移，吸收强度增大。其原因在于这些 基团中的电子能够和苯环上的π电子发生共轭作用，从而降低π◆轨道的能量。象这样 一些本身在紫外可见光区无吸收，但能使生色团吸收峰红移，吸收强度增大的基团称为 助色团。主要的助色团有羟基、烷氧基、氨基等。 -F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<-NH(CH3)2<-NHCoHs<-O- 2.3红移与蓝移 某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团之后，吸收峰的波长将向 长波方向移动，这种效应称为红移效应。 在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向短波方 向移动，这种效应称为蓝移（紫移）效应。如R,OCOR。 3溶剂对吸收光谱的影响 选择溶剂时，既要使溶剂本身在测定波长范围内无吸收，又要考虑它对被测物质的 吸收光谱可能产生的影响。主要有： 3.1对最大吸收波长的影响 一般来说，随着溶剂极性增大，π→π*跃迁吸收峰向长波长方向移动，而m→*跃 迁吸收峰向短波长方向移动。 3.2对光谱精细结构和吸收强度的影响 当物质处于气态的时，分子间的作用极弱，其振动光谱和转动光谱也能表现出来， 因而具有非常清晰的精细结构，如教材P2!图3-2所示。当它溶于非极性溶剂时，由于溶 剂化作用，限制了分子的自由转动，转动光谱就不能表现出来，随着溶剂极性的增大， 分子振动也受到限制，精细结构就会逐渐消失。如P21图3-3示出了溶剂极性对苯酚B吸 收带的影响。 3.3选择溶剂的原则： (1)比较未知物质与已知的吸收光谱时，必须采用相同的溶剂 (2)应尽可能的使用非极性溶剂，以便获得物质吸收光谱的特征精细结构。 5
5 醛、酮和羧酸双键同烯键之间的共轭作用也会降低 *轨道能量。从而使 →*和 n →*跃迁的吸收峰都发生红移。 芳香族化合物的紫外光谱具有由 →*跃迁产生的三个特征吸收谱带。例如，苯在 184 nm、204 nm 和 254 nm 处均有吸收带。苯的这三个特征吸收带受苯环上的取代基的强烈 影响。表 3-4 列出了某些苯衍生物的吸收特性。 当笨环上有-OH、-NH2 等取代基时，吸收峰红移，吸收强度增大。其原因在于这些 基团中的 n 电子能够和苯环上的 电子发生共轭作用，从而降低 *轨道的能量。象这样 一些本身在紫外-可见光区无吸收，但能使生色团吸收峰红移，吸收强度增大的基团称为 助色团。主要的助色团有羟基、烷氧基、氨基等。 -F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<-NH(CH3)2<-NHC6H5<-O- 2.3 红移与蓝移 某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团之后，吸收峰的波长将向 长波方向移动，这种效应称为红移效应。 在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向短波方 向移动，这种效应称为蓝移（紫移）效应。如-R，-OCOR。 3 溶剂对吸收光谱的影响 选择溶剂时，既要使溶剂本身在测定波长范围内无吸收，又要考虑它对被测物质的 吸收光谱可能产生的影响。主要有： 3.1 对最大吸收波长的影响 一般来说，随着溶剂极性增大， →*跃迁吸收峰向长波长方向移动，而 n→*跃 迁吸收峰向短波长方向移动。 3.2 对光谱精细结构和吸收强度的影响 当物质处于气态的时，分子间的作用极弱，其振动光谱和转动光谱也能表现出来， 因而具有非常清晰的精细结构，如教材 P21 图 3-2 所示。当它溶于非极性溶剂时，由于溶 剂化作用，限制了分子的自由转动，转动光谱就不能表现出来，随着溶剂极性的增大， 分子振动也受到限制，精细结构就会逐渐消失。如 P21 图 3-3 示出了溶剂极性对苯酚 B 吸 收带的影响。 3.3 选择溶剂的原则： （1）比较未知物质与已知的吸收光谱时，必须采用相同的溶剂。 （2）应尽可能的使用非极性溶剂，以便获得物质吸收光谱 的特征精细结构