原創(chuàng)紫外分光光度法應(yīng)用講座

1、一 定性分析判斷異構(gòu)體：紫外吸收光譜的重要應(yīng)用在于測(cè)定共軛分子。共軛體系越大，吸收強(qiáng)度越大，波長(zhǎng)紅移。如：和前者有紫外吸收，后者的 lmax<200nm。同樣， CH 3COCH2CH2COCH3的最大吸收波長(zhǎng)要短于 CH3CH2CO-CO CH2CH3。下面兩個(gè)酮式和烯醇式異構(gòu)體中，烯醇式結(jié)構(gòu)的摩爾吸光系數(shù)要遠(yuǎn)大于酮式，也是由于烯醇式結(jié)構(gòu)中有雙鍵共軛之故。CH2COCH2COOC2H5CH3C(OH)=CHCOOC2H5酮式 (lmax =275 nm, e =100)烯醇式 (lmax =245 nm, e =18,000)判斷共軛狀態(tài)：可以判斷共軛生色團(tuán)的所有原子是否共平面等。如二

2、苯乙烯（ph-CH=CH-ph）順式比反式不易共平面，因此反式結(jié)構(gòu)的最大吸收波長(zhǎng)及摩爾吸光系數(shù)要大于順式。順式 : lmax =280 nm, e =13,500;反式 : lmax=295 nm, e =27,000已知化合物的驗(yàn)證： 與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對(duì)， 紫外 - 可見吸收光譜可以作為有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定的一種輔助手段。原創(chuàng) 紫外分光光度法應(yīng)用講座-2單組分定量分析紫外 - 可見吸收光譜是進(jìn)行定量分析最廣泛使用的、 最有效的手段之一。 尤其在醫(yī)院的常規(guī)化驗(yàn)中， 95%的定量分析都用此法。 其用于定量分析的優(yōu)點(diǎn)是： 可用于無機(jī)及有機(jī)體系。一般可檢測(cè) 10-4-10-5 mol/l的微量組分，通過某

3、些特殊方法 ( 如膠束增溶 ) 可檢測(cè) 10 -6 -10 -7 mol/l 的組分。 準(zhǔn)確度高，一般相對(duì)誤差 1-3%，有時(shí)可降至百分之零點(diǎn)幾。2.1分析條件的選擇溶劑的選擇測(cè)定濃度的選擇測(cè)定波長(zhǎng)的選擇2.2 定量分析方法標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)加入法接下來咱們分別看一下 :溶劑的選擇所選擇的溶劑應(yīng)易于溶解樣品并不與樣品作用，且在測(cè)定波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)吸收小，不易揮發(fā)。下表為某些常見溶劑可用于測(cè)定的最短波長(zhǎng)?？捎糜跍y(cè)定的最短波長(zhǎng) (nm)常見溶劑200蒸餾水，乙腈，環(huán)己烷220甲醇，乙醇，異丙醇，醚250二氧六環(huán)，氯仿，醋酸270N,N- 二甲基甲酰胺 (DMF) ，乙酸乙酯，四氯化碳 (275)290苯，甲

4、苯，二甲苯335丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳 (380)2.1.2濃度的選擇溶液吸光度值在 0.2-0.8 范圍內(nèi)誤差小 (A=0.434 時(shí)誤差最小 ) ，因此可根據(jù)樣品的摩爾吸光系數(shù)確定最佳濃度。根據(jù)吸收定律，( 方程 1,2,3)要使測(cè)定濃度的相對(duì)誤差最小，應(yīng)滿足條件(1)即吸光度 A=0.4343 時(shí)，吸光度測(cè)量誤差最小。 ( 方程 1，2，3 及要滿足的條件 1 見下一帖波長(zhǎng)的選擇一般選擇最大吸收波長(zhǎng)以獲得高的靈敏度及測(cè)定精度。但所選擇的測(cè)定波長(zhǎng)下其他組分不應(yīng)有吸收，否則需選擇其他吸收峰。標(biāo)準(zhǔn)曲線法配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，由低濃度至高濃度依次測(cè)定其吸收光譜，作一定波長(zhǎng)下濃度與吸光度的

5、關(guān)系曲線，在一定范圍內(nèi)應(yīng)得到通過原點(diǎn)的直線，即標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線可求得未知樣品的濃度。標(biāo)準(zhǔn)加入法樣品組成比較復(fù)雜，難于制備組成匹配的標(biāo)樣時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)加入法。將待測(cè)試樣分成若干等份，分別加入不同已知量 0, C1, C2 , Cn 的待測(cè)組分配制溶液。由加入待測(cè)試樣濃度由低至高依次測(cè)定上述溶液的吸收光譜，作一定波長(zhǎng)下濃度與吸光度的關(guān)系曲線，得到一條直線。若直線通過原點(diǎn)，則樣品中不含待測(cè)組分；若不通過原點(diǎn)，將直線在縱軸上的截距延長(zhǎng)與橫軸相交，交點(diǎn)離開原點(diǎn)的距離為樣品中待測(cè)組分的濃度。這一講就到這里 , 下一講我們講 " 混合物分析 "原創(chuàng) 紫外分光光度法應(yīng)用講座-3混合物分析根

6、據(jù)吸光度的加和性， 測(cè)定混合物中 n 個(gè)組分的濃度，可在 n 個(gè)不同波長(zhǎng)處測(cè)量 n 個(gè)吸光度值，列出 n 個(gè)方程組成的聯(lián)立方程組。如三組分體系：A 1=e11C 1 +e12C 2+e13C 3A 2=e21 C 1+e22C2 +e23C 3A 3=e31C 1+e32C 2+e33C 3式中 e ij 為在波長(zhǎng) i 測(cè)定組分 j 的摩爾吸收系數(shù)， Ai 為在波長(zhǎng) i 測(cè)得的該體系的總吸光度， C j 為第 j 組分的濃度。上述方程組的解為Cj=Dj/D,j=1, 2, 3式中e11 e12 e13D =e21 e22 e23e31 e32 e33A 1 e 12 e 13D =A e22e

7、2312A 3 e 32 e 33eD 2=e21 A2 e 23eeD =e e22A2321e11 A 1 e 1331 A 3 e 3311 e 12 A 131 e 32 A 3方法的關(guān)鍵是選擇合適的測(cè)定波長(zhǎng)。在某一測(cè)定波長(zhǎng)下其他組分的貢獻(xiàn)要小。分別測(cè)定純組分1，2，3 及混合物的吸收光譜，可得A1, A2, A3, e11,e12, e13, e21, e22, e23, e31, e32, e33。在下一講我們將講到如何用紫外法進(jìn)行平衡常數(shù)的測(cè)定. 原創(chuàng) 紫外分光光度法應(yīng)用講座 -4平衡常數(shù)的測(cè)定在化學(xué)平衡研究、分子識(shí)別中常常需要測(cè)定酸解離常數(shù)、pH值、氫鍵結(jié)合度等等。設(shè)均一水溶液

8、中酸解離及其與金屬的絡(luò)合平衡如下：(1)(2)(3)(4)由物料平衡，(HL)t =HL+MHL+L-+ML=HLt +Lt (5)HL=HL+MHL=HL(1+K+1tMHLM )(6)Lt = L- +ML=L (7)-(1+KMLM+)由(1), (5), (6), (7)式得：(8)只考慮酸解離型體的吸收時(shí)，酸解離引起的吸光度增加A L=A-Aun=L -L-+MLML= L-(L- +MLK ML M +)=B L-(9)Aun 為低 pH下酸性型體 HL, MHL的吸收，為一常數(shù)。根據(jù) (8), (9)式，得(10)由此得到(11)因此，以 H+DAL 對(duì) DAL作圖得直線，從直線

9、斜率可求得表觀酸解離常數(shù) Kaapp ：(12)若不加金屬離子，只存在酸解離平衡時(shí)， (11) 式簡(jiǎn)化為：(13)從直線斜率可直接求得Ka。這一講到此結(jié)束 , 下一講我們將講到 " 絡(luò)合物結(jié)合比的測(cè)定 ". 再見 .紫外分光光度法應(yīng)用講座-5絡(luò)合物結(jié)合比的測(cè)定通過紫外 - 可見吸收光譜的測(cè)定， 可以求得主客體絡(luò)合物的結(jié)合比。常用以下幾種方法。1. 摩爾比法2. 連續(xù)變換法或 Job 法3. 斜率比法4.B-H 方程 (Benesi-Hildbrand Method)下面我們來講一下 .1. 摩爾比法設(shè)有絡(luò)合反應(yīng) mM + nY = MmYn，固定一個(gè)組分 ( 如 M)的濃度

10、不變，改變另一組分 ( 如 Y)的濃度，求得一系列 Y/M 比，在絡(luò)合物 MmYn的最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度的變化。 則開始時(shí)，隨Y/M 的增加，溶液吸光度線性增加，到達(dá)絡(luò)合物的組成比后，繼續(xù)增加 Y/M ，會(huì)有三種不同情況：吸光度達(dá)到飽和，不再增加。說明試劑 Y 無吸收，吸光度的增加只是絡(luò)合物的單獨(dú)貢獻(xiàn)。 如 Fe(III)- 鈦鐵試劑絡(luò)合物。吸光度出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)后繼續(xù)增加。說明試劑 Y 在絡(luò)合物的 lmax 處稍有吸收。如 Zn-PAN絡(luò)合物。 PAN：1 -(2- 吡啶基偶氮 )-2- 萘酚。吸光度出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)后呈直線下降。說明分步生成了摩爾吸光系數(shù)小于絡(luò)合物 e 的高次絡(luò)合物。如 Bi-

11、二甲酚橙絡(luò)合物。2. 連續(xù)變換法或 Job 法保持金屬離子 M和絡(luò)合劑 Y 的總摩爾數(shù)不變，連續(xù)改變兩組分的比例，并逐一測(cè)定體系的吸光度 A。以 A 對(duì)摩爾分?jǐn)?shù) fY= Y/(M+Y) 或 fM=M/(M+Y)作圖，曲線拐點(diǎn)即為絡(luò)合物的組成比。 但此法對(duì) n/m >4 的體系不適用。3. 斜率比法配制兩個(gè)系列的溶液，其一是絡(luò)合劑的初始濃度Y0保持過量且恒定，改變金屬離子M的濃度形成絡(luò)合物MmYn，測(cè)定相應(yīng)溶液的吸光度， 以 A 對(duì)M 作圖得直線1；另一系列是使金屬離子的初始濃度 M0 保持過量且恒定，改變絡(luò)合劑 Y 的濃度形成絡(luò)合物 MmYn，測(cè)相應(yīng)的吸光度，以 A 對(duì)Y 作圖得直線 2

12、。兩直線的斜率分別是 SM和 SY。則： Y0 過量時(shí)，平衡狀態(tài)下，M= M0-mMmYn=0 ，A=ebMmYn= eb M0/m(1)A 對(duì)M0 作圖時(shí)直線斜率為SM=eb/m(2)M 過量時(shí)，平衡狀態(tài)下，Y= Y0-nMmYn=0，A=ebMmYn= eb Y0/n(3)A 對(duì)Y0 作圖時(shí)直線斜率為SY=eb/n(4)則 n/m=SM/SY(5)這一講此結(jié)束 , 至于 "4.B-H 方程 (Benesi-HildbrandMethod) " 由于內(nèi)容較多 , 我們放在下一次講 .再見原創(chuàng) 紫外分光光度法應(yīng)用講座-64.B-H 方程 (Benesi-Hildbrand

13、Method若絡(luò)合反應(yīng)、 酸堿反應(yīng)、二聚體生成、 主- 客體反應(yīng)等可用反應(yīng)物 A(分析濃度 CA)與反應(yīng)物 B(分析濃度 CB) 按 1:1 生成 C(平衡濃度 ) 表示，則平衡常數(shù):(1)以光路長(zhǎng)為 b cm 的吸收池測(cè)定該溶液的吸收光譜， 波長(zhǎng) l 下測(cè)得的吸光度為 D。各組分的摩爾吸光系數(shù)分別以 , , 表示時(shí)，(2)令:(3)(4)則:(5)因此 :(6)(7)(8)代入 (1) ，得：(9)若組分 B 在 l 處幾乎無吸收 (e B=0) ，使加入的 B 組分大大過量 (C B>>C A) ，則 (9) 式簡(jiǎn)化為：(10)變形后得：(11)(11) 式稱擴(kuò)充的 Benes

14、i-Hildbrand 方程。固定組分 A 的分析濃度，改變組分 B 的分析濃度并測(cè)定相應(yīng)的吸光度，以 C /(d- d0)對(duì)1/CB作圖得A一直線。由直線斜率及截距可求得K。但上式只在 C B>>C A 或 K 值較大時(shí)成立。若 A 和 B 都無吸收，則 (11) 式可簡(jiǎn)化為：(12)(12) 式稱 Benesi-Hildbrand方程。Benesi-Hildbrand方程也適合用熒光法、核磁共振法測(cè)定平衡常數(shù)。本來該課程到此結(jié)束語 , 可是后面 " 分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光 " 內(nèi)容不太多 , 就在下一次再講一次吧.原創(chuàng) 紫外分光光度法應(yīng)用講座-7分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光這一節(jié)本不屬于紫外法應(yīng)用的內(nèi)容 , 不過我還是在此講一下吧 , 內(nèi)容不多 .熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光分析統(tǒng)稱為發(fā)光分析 (lumines cence) 。熒光和磷光是分子吸光成為激發(fā)態(tài)分子，在返回基態(tài)時(shí)的發(fā)光現(xiàn)象，又稱光致發(fā)光分析 (photolu minesce