紫外吸收光譜分析-中ppt課件

1、一、主要部件一、主要部件二、分光光度計的類型二、分光光度計的類型 紫外紫外-可見分光光度計可見分光光度計主要特點(diǎn)：五個單元組成主要特點(diǎn)：五個單元組成分光光度計分光光度計1. 1. 光源光源(1)(1)利用固體燈絲材料高溫放熱產(chǎn)生的輻射作為光源利用固體燈絲材料高溫放熱產(chǎn)生的輻射作為光源的是熱輻射光源。如鎢燈、鹵鎢燈。兩者均在可見的是熱輻射光源。如鎢燈、鹵鎢燈。兩者均在可見區(qū)使用，鹵鎢燈的使用壽命及發(fā)光效率高于鎢燈。區(qū)使用，鹵鎢燈的使用壽命及發(fā)光效率高于鎢燈。 光源的作用是提供激發(fā)能，使待測分子產(chǎn)生吸收。光源的作用是提供激發(fā)能，使待測分子產(chǎn)生吸收。要求能夠提供足夠強(qiáng)的連續(xù)光譜、有良好的穩(wěn)定性、要求

2、能夠提供足夠強(qiáng)的連續(xù)光譜、有良好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命，且輻射能量隨波長無明顯變化。常較長的使用壽命，且輻射能量隨波長無明顯變化。常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源。用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源。一、主要部件一、主要部件(2)氣體放電光源是指在低壓直流電條件下，氫或氘氣氣體放電光源是指在低壓直流電條件下，氫或氘氣放電所產(chǎn)生的連續(xù)輻射。一般為氫燈或氘燈，在紫放電所產(chǎn)生的連續(xù)輻射。一般為氫燈或氘燈，在紫外區(qū)使用。外區(qū)使用。氘燈氘燈波長范圍波長范圍: 190420nm鎢燈鎢燈波長范圍波長范圍: 部分紫外區(qū)和部分紫外區(qū)和全部可見區(qū)全部可見區(qū). 3502500nm單色器的作用是將來自光源的光按

3、單色器的作用是將來自光源的光按波長的長短順序分散為單色光并能波長的長短順序分散為單色光并能隨意調(diào)節(jié)所需波長的光。主要由入隨意調(diào)節(jié)所需波長的光。主要由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件、物鏡射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件、物鏡和出射狹縫組成。和出射狹縫組成。(1) 入射狹縫用于限制雜散光進(jìn)入單色器；入射狹縫用于限制雜散光進(jìn)入單色器；(2) 準(zhǔn)直鏡將入射光束變?yōu)槠叫泄馐筮M(jìn)入色散元件；準(zhǔn)直鏡將入射光束變?yōu)槠叫泄馐筮M(jìn)入色散元件；(4) 物鏡將出自色散元件的平行光聚焦于出口狹縫；物鏡將出自色散元件的平行光聚焦于出口狹縫；(5) 出射狹縫用于限制通帶寬度。出射狹縫用于限制通帶寬度。(3) 色散元件把混合光分散為單色

4、光，是單色器的關(guān)鍵部色散元件把混合光分散為單色光，是單色器的關(guān)鍵部分；常用的色散元件有：棱鏡、光柵、濾光片。分；常用的色散元件有：棱鏡、光柵、濾光片。2. 單色器單色器用于盛放試液。石英池用于紫外用于盛放試液。石英池用于紫外可見區(qū)的測量，可見區(qū)的測量，玻璃池只用于可見區(qū)。玻璃池只用于可見區(qū)。3. 吸收池吸收池利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號簡易分光光度計上使用光電池或光電管作為檢測器。目簡易分光光度計上使用光電池或光電管作為檢測器。目前最常見的檢測器是光電倍增管。前最常見的檢測器是光電倍增管。其特點(diǎn)是在紫外其特點(diǎn)是在紫外-可見區(qū)的

5、靈敏度高，響應(yīng)快。但強(qiáng)光照可見區(qū)的靈敏度高，響應(yīng)快。但強(qiáng)光照射會引起不可逆損害，因此高能量檢測不宜，需避光。射會引起不可逆損害，因此高能量檢測不宜，需避光。光電倍增管光電倍增管4. 檢測器檢測器5. 記錄裝置記錄裝置紫外紫外-可見分光光度計，按其光學(xué)系統(tǒng)可分為單光束可見分光光度計，按其光學(xué)系統(tǒng)可分為單光束與雙光束分光光度計、單波長與雙波長分光光度計。與雙光束分光光度計、單波長與雙波長分光光度計。原理：由光源發(fā)出的連續(xù)光譜，進(jìn)入單色器經(jīng)色散元件原理：由光源發(fā)出的連續(xù)光譜，進(jìn)入單色器經(jīng)色散元件分光，獲得的單色光分別通過參比溶液和樣品溶液，進(jìn)分光，獲得的單色光分別通過參比溶液和樣品溶液，進(jìn)行光強(qiáng)度吸

6、收的測定。行光強(qiáng)度吸收的測定。二、紫外二、紫外- -可見分光光度計的類型可見分光光度計的類型 1. 單光束分光光度計單光束分光光度計 單光束分光光度計只有一個光通道，分光后的單色光單光束分光光度計只有一個光通道，分光后的單色光直接透過吸收池，交互測定樣品池和參比池，結(jié)構(gòu)簡單，直接透過吸收池，交互測定樣品池和參比池，結(jié)構(gòu)簡單，適用于測定特定波長的吸收，進(jìn)行定量。但儀器受電源、適用于測定特定波長的吸收，進(jìn)行定量。但儀器受電源、光源、檢測器等波動的影響較大，不能扣除這些波動的干光源、檢測器等波動的影響較大，不能扣除這些波動的干擾，空白樣品和待測樣品單獨(dú)測量，每換一個波長都要用擾，空白樣品和待測樣品單

7、獨(dú)測量，每換一個波長都要用空白溶液重新校正，不能準(zhǔn)確地扣除空白值?？瞻兹芤褐匦滦Ｕ荒軠?zhǔn)確地扣除空白值。Zero Adjust100% AdjustWavelength selector原理：由光源發(fā)出的光通過單色器分光，將一束單色光從原理：由光源發(fā)出的光通過單色器分光，將一束單色光從狹縫送出，經(jīng)光束分裂器分成強(qiáng)度相等的兩束光，一束通狹縫送出，經(jīng)光束分裂器分成強(qiáng)度相等的兩束光，一束通過參比池，另一束通過樣品池，儀器測得的是透過樣品溶過參比池，另一束通過樣品池，儀器測得的是透過樣品溶液和參比溶液的光信號強(qiáng)度之比，比值即為試樣的透光率液和參比溶液的光信號強(qiáng)度之比，比值即為試樣的透光率T，經(jīng)對數(shù)變

8、換可轉(zhuǎn)換為吸光度經(jīng)對數(shù)變換可轉(zhuǎn)換為吸光度A。2. 雙光束分光光度計雙光束分光光度計 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 由于單波長雙光束分光光度計一次測量可同時得到由于單波長雙光束分光光度計一次測量可同時得到樣品溶液相對空白溶液的透光度，因此雙光束儀器可以消樣品溶液相對空白溶液的透光度，因此雙光束儀器可以消除光源強(qiáng)度變化和電源不穩(wěn)定可能引起的誤差，并且可以除光源強(qiáng)度變化和電源不穩(wěn)定可能引起的誤差，并且可以方便地對全波段進(jìn)行掃描。方便地對全波段進(jìn)行掃描。儀器儀器樣品室樣品室缺點(diǎn)缺點(diǎn): 儀器較單光束儀昂貴，要求待測樣品與參比以及它儀器較單光束儀昂貴，要求待測樣品與參比以及它們的吸收池完全匹配。們的吸收池完全匹配。原理：同

9、一光源發(fā)出的光被分為兩束，分別經(jīng)過兩個原理：同一光源發(fā)出的光被分為兩束，分別經(jīng)過兩個單色器后獲得兩束不同波長的單色光，利用切光器使單色器后獲得兩束不同波長的單色光，利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，根據(jù)比耳兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，根據(jù)比耳定律，樣品溶液在兩個波長為定律，樣品溶液在兩個波長為1和和2的吸光度差值與的吸光度差值與溶液中待測物質(zhì)的濃度成正比。溶液中待測物質(zhì)的濃度成正比。3. 雙波長分光光度計雙波長分光光度計1因?yàn)閮H用一個樣品池進(jìn)行測量，不需要用參比吸收池，因?yàn)閮H用一個樣品池進(jìn)行測量，不需要用參比吸收池，因此可以消除參比池與樣品池的不同而引起的誤差。因此可

10、以消除參比池與樣品池的不同而引起的誤差。雙波長分光光度法的優(yōu)點(diǎn)雙波長分光光度法的優(yōu)點(diǎn)2對混濁樣品進(jìn)行測定時，可自動消除不同混濁度所引對混濁樣品進(jìn)行測定時，可自動消除不同混濁度所引起的背景吸收。起的背景吸收。3適當(dāng)選擇波長，簡化混合組分同時測定過程。當(dāng)試液適當(dāng)選擇波長，簡化混合組分同時測定過程。當(dāng)試液中含有兩種組分且光譜重疊時，用單光束進(jìn)行分析，必中含有兩種組分且光譜重疊時，用單光束進(jìn)行分析，必須預(yù)先對試樣進(jìn)行萃取分離或加掩蔽劑消除干擾組分后須預(yù)先對試樣進(jìn)行萃取分離或加掩蔽劑消除干擾組分后才能進(jìn)行測定，而使用雙波長法則可選擇干擾組分的波才能進(jìn)行測定，而使用雙波長法則可選擇干擾組分的波長測定結(jié)果做

11、參比，自動扣除其影響。長測定結(jié)果做參比，自動扣除其影響。（2測量波長的選擇測量波長的選擇 通常，測定時選擇最大吸通常，測定時選擇最大吸收處的波長收處的波長max 作為分析波長，測定的靈敏度高，作為分析波長，測定的靈敏度高，并且在最大吸收波長并且在最大吸收波長max附近，吸光度隨波長的附近，吸光度隨波長的變化小，測定的誤差也小。但是實(shí)際工作中如果變化小，測定的誤差也小。但是實(shí)際工作中如果最大吸收波長受到共存雜質(zhì)的影響時，往往選擇最大吸收波長受到共存雜質(zhì)的影響時，往往選擇靈敏度稍低、不受干擾的次強(qiáng)吸收波長。靈敏度稍低、不受干擾的次強(qiáng)吸收波長。測量條件的選擇測量條件的選擇（1光源的調(diào)節(jié)光源的調(diào)節(jié) 儀

12、器長期使用或更換燈泡后對儀器長期使用或更換燈泡后對儀器的光源要做好調(diào)節(jié)，在測定時，我們所需要儀器的光源要做好調(diào)節(jié)，在測定時，我們所需要的單色光越純越好，也就是狹縫開的越窄越好，的單色光越純越好，也就是狹縫開的越窄越好，因此必須充分發(fā)揮光源的強(qiáng)度，使單色器獲得最因此必須充分發(fā)揮光源的強(qiáng)度，使單色器獲得最大光強(qiáng)度。大光強(qiáng)度。（3狹縫寬度的選擇狹縫寬度的選擇 理論上，定性分析時采用理論上，定性分析時采用最小的狹縫寬度。在定量分析中，為了避免狹縫太最小的狹縫寬度。在定量分析中，為了避免狹縫太小，使出射光太弱而引起信噪比降低，可以將狹縫小，使出射光太弱而引起信噪比降低，可以將狹縫開大一點(diǎn)。通過測定吸光度

13、隨狹縫寬度的變化規(guī)律，開大一點(diǎn)。通過測定吸光度隨狹縫寬度的變化規(guī)律，可選擇出合適的狹縫寬度。狹縫寬度在某范圍內(nèi)吸可選擇出合適的狹縫寬度。狹縫寬度在某范圍內(nèi)吸光度恒定，狹縫寬度增大到一定程度時吸光度減小。光度恒定，狹縫寬度增大到一定程度時吸光度減小。因而，合適的狹縫寬度就是在吸光度不減小時的最因而，合適的狹縫寬度就是在吸光度不減小時的最大狹縫寬度。大狹縫寬度。（4吸光度范圍的選擇吸光度范圍的選擇 吸光度范圍控制在吸光度范圍控制在0.20.8之間，可以獲得較高的準(zhǔn)確度?？梢酝ㄟ^控制之間，可以獲得較高的準(zhǔn)確度。可以通過控制樣品液的濃度、樣品池的光程、測量用的波長以及樣品液的濃度、樣品池的光程、測量用

14、的波長以及參比溶液的組成等來實(shí)現(xiàn)。參比溶液的組成等來實(shí)現(xiàn)。紫外吸收光譜法的應(yīng)用紫外吸收光譜法的應(yīng)用 定性分析定性分析 推斷分子結(jié)構(gòu)推斷分子結(jié)構(gòu) 純度檢查純度檢查 定量測定定量測定吸收曲線的形狀、最大吸收波長吸收曲線的形狀、最大吸收波長max及相應(yīng)的及相應(yīng)的max是定性鑒定的依據(jù)。是定性鑒定的依據(jù)。定性鑒定的主要參數(shù)定性鑒定的主要參數(shù):max, max一、定性鑒別一、定性鑒別通常是在相同測定條件下比較未知物與已知標(biāo)準(zhǔn)通常是在相同測定條件下比較未知物與已知標(biāo)準(zhǔn)物的吸收光譜曲線物的吸收光譜曲線同時配合紅外、核磁共振、質(zhì)譜等共同進(jìn)行定性同時配合紅外、核磁共振、質(zhì)譜等共同進(jìn)行定性及結(jié)構(gòu)鑒定及結(jié)構(gòu)鑒定局限

15、性：曲線變化?。怀Ｓ蓄愃苹蚶淄窒扌裕呵€變化?。怀Ｓ蓄愃苹蚶淄?用紫外可見吸收光譜鑒定未知物的結(jié)用紫外可見吸收光譜鑒定未知物的結(jié)構(gòu)較困難，因譜圖簡單，吸收峰個數(shù)少，構(gòu)較困難，因譜圖簡單，吸收峰個數(shù)少，主要表現(xiàn)化合物的發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)的特主要表現(xiàn)化合物的發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)的特征。征。 利用紫外可見吸收光譜可確定有機(jī)化利用紫外可見吸收光譜可確定有機(jī)化合物中不飽和基團(tuán)，還可區(qū)分化合物的合物中不飽和基團(tuán)，還可區(qū)分化合物的構(gòu)型、構(gòu)象、同分異構(gòu)體構(gòu)型、構(gòu)象、同分異構(gòu)體二、推斷結(jié)構(gòu)二、推斷結(jié)構(gòu)1. 推測官能團(tuán)推測官能團(tuán) 220280 nm 無吸收無吸收 不含不飽和鍵，不含不飽和鍵，不含苯環(huán)，可能是飽和化合物不含

16、苯環(huán)，可能是飽和化合物 210250 nm 強(qiáng)吸收強(qiáng)吸收 *，2個共個共軛單位軛單位 260350 nm 強(qiáng)吸收強(qiáng)吸收 *，35個個共軛單位共軛單位 270350 nm 弱吸收弱吸收 n*，無強(qiáng)，無強(qiáng)吸收，吸收， 非共軛的含雜原子的雙鍵非共軛的含雜原子的雙鍵C=O, -NO2, -N=N- 260 nm230270中吸收中吸收 *，有苯環(huán)有苯環(huán) 2. 判斷同分異構(gòu)體CCOC2H5CH3CH2OOCCOC2H5CH3OHOCH酮式結(jié)構(gòu)，無共軛酮式結(jié)構(gòu)，無共軛弱吸收弱吸收 206nm烯醇式結(jié)構(gòu)，共軛體系烯醇式結(jié)構(gòu)，共軛體系強(qiáng)吸收強(qiáng)吸收=1.8104 245nm例：乙酰乙酸乙酯例：乙酰乙酸乙酯酮酮-烯醇互變異構(gòu)體的判別烯醇互變異構(gòu)體的判別順式、反式異構(gòu)體的判別順式、反式異構(gòu)體的判別CCHHCCHH反式反式 大共軛體系大共軛體系 順式順式 max=