交大近代儀器分析課件第二三章光學(xué)概論和紫外法

第二章光譜分析法概論光學(xué)分析法電磁輻射與電磁波譜光學(xué)分析法的分類

光學(xué)分析法定義：利用光（電磁輻射）與物質(zhì)相互作用進(jìn)行分析的方法三個(gè)主要過(guò)程能源提供能量能量與被測(cè)物質(zhì)相互作用產(chǎn)生被檢測(cè)信號(hào)微粒性：能量E=h=hc/λ=hcσ

電磁輻射與電磁波譜電磁輻射：高速傳播的光（量）子流（γ射線、X射線、紫外可見(jiàn)、紅外、微波、無(wú)線電波）。波動(dòng)性：波長(zhǎng)（λ）：光波移動(dòng)-周的距離，“nm”表征參數(shù)頻率（ν）：每秒鐘的波動(dòng)次數(shù)，“HZ”

波數(shù)（σ）：每厘米長(zhǎng)度中波的數(shù)目，“cm-1”

=C/λ，σ=1/λ=/C1m=100cm=106μm=109nm=1010AO電磁波譜：將電磁波按波長(zhǎng)順序排列的圖表0.0003nm0.03nm300nm30m30cm30mγ射線X射線紫外可見(jiàn)紅外微波無(wú)線電波輻射區(qū)段波長(zhǎng)頻率波數(shù)能量躍遷類型核反應(yīng)內(nèi)層電子外層電子分子振動(dòng)分子轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)誘導(dǎo)核自旋能級(jí)躍遷電磁輻射與被測(cè)物質(zhì)相互作用基于對(duì)光的吸收和發(fā)射

——涉及內(nèi)能變化基于對(duì)光的透射、折射、衍射和旋光

——不涉及內(nèi)能變化

光學(xué)分析法的分類電磁輻射不同與物質(zhì)相互作用不同產(chǎn)生的現(xiàn)象不同可建立不同的光學(xué)分析法光譜法：吸收光譜法、發(fā)射光譜法、散射光譜法非光譜法：折射法、旋光法、濁度法、X射線衍射法原子光譜法：氣態(tài)原子外層電子吸收電磁輻射產(chǎn)生能級(jí)躍遷分子光譜法：分子吸收電磁輻射產(chǎn)生能級(jí)躍遷吸收光譜法：原子吸收、分子吸收（紫外、紅外、核磁等）發(fā)射光譜法：原子發(fā)射、分子發(fā)射（熒光、磷光等）分子運(yùn)動(dòng)形式及能量：

E總=E0+E平+E振+E轉(zhuǎn)+E電子

特點(diǎn)：能量是不連續(xù)的，量子化特征△E=E2-E1=△E振+△E轉(zhuǎn)+△E電子=

h=hc/λ△E不同——吸收光不同——光譜不同光學(xué)分析法的儀器光源單色器檢測(cè)器記錄裝置第三章

紫外分光光度法紫外分光光度法及其儀器紫外分光光度法基本概念紫外分光光度法定量方法及其計(jì)算紫外分光光度法在醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用紫外分光光度法及其儀器紫外分光光度計(jì)示意圖吸收池檢測(cè)器記錄器光源單色器光源：氫燈、氘燈單色器：狹縫、色散元件（棱鏡或光柵）、準(zhǔn)直鏡吸收池：石英吸收池檢測(cè)器：光電倍增管、光二極管陣列檢測(cè)器等記錄器：電表指示、數(shù)字顯示、熒光屏顯示等實(shí)質(zhì)：

優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高、靈敏度較高、

操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣

用途：定量測(cè)定、定性鑒定、結(jié)構(gòu)推斷

紫外分光光度法實(shí)質(zhì)、優(yōu)點(diǎn)、用途

分子吸收光譜、電子光譜紫外分光光度法基本概念吸收光譜（A—λ曲線）特點(diǎn)：吸收峰、λmax、吸收谷、λmin、

肩峰、末端吸收用途：定性鑒定：即同一條件下，同一物質(zhì)的A-λ曲線相同定量測(cè)定：選測(cè)定波長(zhǎng)的依據(jù)與電子光譜有關(guān)的三種電子及H2的成鍵和反鍵軌道成鍵電子（σ

）

π鍵電子未成鍵的非鍵電子（n）H—C=O（甲醛）σπn¨H

電子躍遷類型及特點(diǎn)躍遷類型基團(tuán)吸收峰波長(zhǎng)強(qiáng)度ε有無(wú)uv吸收σ→σ*飽和烴(C-H、C-C)<150nm無(wú)n→σ*雜原子單鍵(-OH、-NH）～200nm150有末端吸收π→π*

不飽和（孤立雙鍵)～200nm>104有n→π*雜原子雙鍵(C=N)200～400nm10～30有生色團(tuán)：有機(jī)化合物中可吸收紫外光的π→π*

或n→π*躍遷的基團(tuán)，如C=O,C=C.助色團(tuán)：含雜原子的飽和基團(tuán)，如-OH,-OR，-Br.長(zhǎng)移（紅移）：吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的效應(yīng)短移（藍(lán)移）：吸收峰向短波方向移動(dòng)的效應(yīng)紫外分光光度法定量方法及其計(jì)算A=-lgT=lgI0/I=ECL

T=10-A=10-ECL

式中：A—吸光度，T—透光率C—溶液濃度，L—液層厚度E—吸光系數(shù)原理：L－B定律續(xù)前討論：1．Lamber-Beer定律的適用條件（前提）

a.入射光為單色光

b.溶液是稀溶液2．該定律適用于固體、液體和氣體樣品3．在同一波長(zhǎng)下，各組分吸光度具有加和性應(yīng)用：多組分測(cè)定吸光系數(shù)1．吸光系數(shù)的物理意義：?jiǎn)挝粷舛?、單位厚度的吸光度討論?/p>

1）E=f（組分性質(zhì)，溫度，溶劑，λ）當(dāng)組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，E=f（λ）

2）不同物質(zhì)在同一波長(zhǎng)下E可能不同（選擇性吸收）同一物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下E一定不同

3）E↑，物質(zhì)對(duì)光吸收能力↑,定量測(cè)定靈敏度↑→定性、定量依據(jù)續(xù)前2．吸光系數(shù)兩種表示法：

1）摩爾吸光系數(shù)ε：在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm時(shí)的吸光度

2）百分含量吸光系數(shù)/比吸光系數(shù)：在一定λ下，C=1g/100ml，L=1cm時(shí)的吸光度

3）兩者關(guān)系續(xù)前3．吸光度測(cè)量的條件選擇：1）測(cè)量波長(zhǎng)的選擇：最大吸收波長(zhǎng)2）吸光度讀數(shù)范圍的選擇：選A=0.2~0.73）參比溶液(空白溶液)的選擇：注：采用空白對(duì)比消除因溶劑和容器的吸收、光的散射和界面反射等因素對(duì)透光率的干擾某化合物（M=323.15）2.00mg溶于100ml量瓶中，L=1cm，在278nm測(cè)得T=24.3%，求、ε

解：=-lgT/CL=0.614/0.002×1=307

ε=（M/10）×E1cm1%

=323.15/10×307

=9920一、定性分析定性鑒別的依據(jù)→吸收光譜的特征吸收光譜的形狀吸收峰的數(shù)目吸收峰的位置（波長(zhǎng)）吸收峰的強(qiáng)度相應(yīng)的吸光系數(shù)定性分析與純度檢查續(xù)前1.對(duì)比吸收光譜的一致性同一測(cè)定條件下，與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照物譜圖或標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照比較續(xù)前2.對(duì)比吸收光譜的特征值，續(xù)前3.對(duì)比吸光度或吸光系數(shù)的比值：例：續(xù)前二、純度檢查1、雜質(zhì)檢查

吸收光譜改變、吸光度改變2、雜質(zhì)限量檢測(cè)

藥物中允許存在的最大量例：維生素B12水溶液在361nm處的=207，L=1cm，測(cè)得A=0.414，求：C=?

解：C=A/EL=0.414/207×1=0.002（g/100mL）=210-5g/mL

一、單組分樣品定量方法定量方法

定量依據(jù):

A總=Aa+Ab+Ac+……

解法:

A1a+b=A1a+A1b=E1a·Ca+E1b·Cb

A2a+b=A2a+A2b=E2a·Ca+E2b·Cb二、多組分樣品的定量方法等吸收雙波長(zhǎng)法例：消去b干擾，測(cè)a物質(zhì)①繪制a、b繪物質(zhì)的吸收光譜②選波長(zhǎng)λ1、λ2(b等吸收，a的△A大)③測(cè)定：λ1A1a+b=A1a+A1b

λ2A2a+b=A2a+A2b④計(jì)算Ca=？A=A2-A1

=(A2a+A2b)-(A1a+A1b)=(A2a-A1a)+(A2b-A1b)=(E2a-E1a)CaL=KCa

計(jì)算公式：

測(cè)A消B△Aa=(Eλ2a–Eλ1a)Ca

測(cè)B消A△Ab=(Eλ2b–Eλ1b)Cb

選擇波長(zhǎng)原則：干擾組分在兩波長(zhǎng)的吸光度相等，待測(cè)組分在兩波長(zhǎng)的吸光度差值△A應(yīng)足夠大。練習(xí)解：1．取咖啡酸，在165℃干燥至恒重，精密稱取10.00mg，加少量乙醇溶解，轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，加水至刻度線，取此溶液5.00mL，置于50mL容量瓶中，加6mol/L的HCL4mL，加水至刻度線。取此溶液于1cm比色池中，在323nm處測(cè)定吸光度為0.463，已知該波長(zhǎng)處的，求咖啡酸百分含量練習(xí)解：2．精密稱取0.0500g樣品，置于250mL容量瓶中，加入0.02mol/L