紫外可見光分光光法詳解演示文稿

紫外可見光分光光度法詳解演示文稿1當前1頁，總共101頁。（優(yōu)選）紫外可見光分光光度法2當前2頁，總共101頁。

高能輻射區(qū)γ射線能量最高，來源于核能級躍遷χ射線來自內(nèi)層電子能級的躍遷光學光譜區(qū)紫外光來自原子和分子外層電子能級的躍遷可見光紅外光來自分子振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷波譜區(qū)微波來自分子轉(zhuǎn)動能級及電子自旋能級躍遷無線電波來自原子核自旋能級的躍遷3．電磁波譜：電磁輻射按波長順序排列，稱~。γ射線→X射線→紫外光→可見光→紅外光→微波→無線電波波長長3當前3頁，總共101頁。常見的電磁輻射與物質(zhì)作用的術(shù)語：吸收：是原子、分子或離子吸收光子的能量（等于基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差），從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)的過程。發(fā)射：是物質(zhì)從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)，并以光的形式釋放出能量的過程。散射：沒涉及能量的交換。拉曼散射：涉及能量的交換。折射、反射、干涉、衍射4當前4頁，總共101頁。二、光學分析法及其分類（一）分類：1．光譜法：利用物質(zhì)與電磁輻射作用時，物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化能級躍遷而產(chǎn)生的吸收、發(fā)射或散射輻射等電磁輻射的強度隨波長變化的定性、定量分析方法

按能量交換方向分吸收光譜法發(fā)射光譜法按作用結(jié)果不同分原子光譜→線狀光譜分子光譜→帶狀光譜5當前5頁，總共101頁。2．非光譜法：利用物質(zhì)與電磁輻射的相互作用測定電磁輻射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性質(zhì)變化的分析方法分類：折射法、旋光法、比濁法、χ射線衍射法3．光譜法與非光譜法的區(qū)別：光譜法：內(nèi)部能級發(fā)生變化

原子吸收/發(fā)射光譜法：原子外層電子能級躍遷分子吸收/發(fā)射光譜法：分子外層電子能級躍遷非光譜法：內(nèi)部能級不發(fā)生變化僅測定電磁輻射性質(zhì)改變6當前6頁，總共101頁。原子光譜法：以測量氣態(tài)原子或離子外層或內(nèi)層電子能級躍遷所產(chǎn)生的原子光譜為基礎(chǔ)的成分分析方法。原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法以及X射線熒光光譜法分子光譜法：由分子中電子能級、振動和轉(zhuǎn)動能級的變化，表現(xiàn)形式為帶光譜。紅外吸收法、紫外-可見光吸收光譜法、分子熒光和磷光光譜法7當前7頁，總共101頁。1．分子吸收光譜的產(chǎn)生——由能級間的躍遷引起能級：電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級躍遷：電子受激發(fā)，從低能級轉(zhuǎn)移到高能級的過程若用一連續(xù)的電磁輻射照射樣品分子，將照射前后的光強度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒂涗浵聛?，就可得到光強度變化對波長的關(guān)系曲線，即為分子吸收光譜8當前8頁，總共101頁。2．分子吸收光譜的分類：

分子內(nèi)運動涉及三種躍遷能級，所需能量大小順序3．紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生

由于分子吸收紫外-可見光區(qū)的電磁輻射，分子中價電子（或外層電子）的能級躍遷而產(chǎn)生（吸收能量=兩個躍遷能級之差）9當前9頁，總共101頁。（三）發(fā)射光譜（四）吸收光譜例：γ-射線；x-射線；熒光例：原子吸收光譜，分子吸收光譜10當前10頁，總共101頁。三、光譜法儀器——分光光度計主要特點：三個基本單元組成光源單色器樣品池檢測器記錄顯示裝置11當前11頁，總共101頁。第四章紫外-可見光光度法12當前12頁，總共101頁。第一節(jié)基本原理和概念一、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型二、相關(guān)的基本概念三、吸收帶類型和影響因素四、影響吸收帶的因素五、朗伯－比爾定律13當前13頁，總共101頁。一、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型預備知識：價電子：σ電子→飽和的σ鍵

π電子不飽和的π鍵n電子軌道：電子圍繞原子或分子運動的幾率軌道不同，電子所具有能量不同COHnpsH14當前14頁，總共101頁。圖示基態(tài)與激發(fā)態(tài)：電子吸收能量，由基態(tài)→激發(fā)態(tài)成鍵軌道與反鍵軌道：σ<π<n<π*<σ*15當前15頁，總共101頁。電子躍遷類型：1.σ→σ*躍遷：飽和烴（甲烷，乙烷）E很高，λ<150nm（遠紫外區(qū)）2.π→π*躍遷：不飽和基團（—C＝C—，—C＝O）E較小，λ~200nm體系共軛，E更小，λ更大3.n→π*躍遷：含雜原子不飽和基團（—C≡N，C＝O）E最小，λ200~400nm（近紫外區(qū)）4.n→σ*躍遷：含雜原子飽和基團（—OH，—NH2）E較大，λ150~250nm（真空紫外區(qū)）按能量大?。害摇?>

n→σ*>

π→π*>

n→π*16當前16頁，總共101頁。圖示17當前17頁，總共101頁。注：紫外光譜電子躍遷類型：

n—π*躍遷π—π*躍遷

飽和化合物無紫外吸收

電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及存在基團有密切聯(lián)系根據(jù)分子結(jié)構(gòu)→推測可能產(chǎn)生的電子躍遷類型；根據(jù)吸收譜帶波長和電子躍遷類型→推測分子中可能存在的基團（分子結(jié)構(gòu)鑒定）18當前18頁，總共101頁。二、相關(guān)的基本概念1．吸收光譜（吸收曲線）：不同波長光對樣品作用不同，吸收強度不同以λ~A作圖next2．吸收光譜特征：定性依據(jù)吸收峰→λmax吸收谷→λmin肩峰→λsh末端吸收→飽和σ-σ躍遷產(chǎn)生19當前19頁，總共101頁。圖示back20當前20頁，總共101頁。3．生色團（發(fā)色團）：能吸收紫外-可見光的基團有機化合物：具有不飽和鍵和未成對電子的基團具n電子和π電子的基團產(chǎn)生n→π*躍遷和π→π*躍遷躍遷E較低例：C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—

4．助色團：本身無紫外吸收，但可以使生色團吸收峰加強同時使吸收峰長移的基團有機物：連有雜原子的飽和基團例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X注：當出現(xiàn)幾個發(fā)色團共軛，則幾個發(fā)色團所產(chǎn)生的吸收帶將消失，代之出現(xiàn)新的共軛吸收帶，其波長將比單個發(fā)色團的吸收波長長，強度也增強21當前21頁，總共101頁。5．紅移和藍移：由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團取代基）或采用不同溶劑后

吸收峰位置向長波方向的移動，叫紅移（長移）

吸收峰位置向短波方向移動，叫藍移（紫移，短移）6．增色效應(yīng)和減色效應(yīng)

增色效應(yīng)：吸收強度增強的效應(yīng)

減色效應(yīng)：吸收強度減小的效應(yīng)7．強帶和弱帶：

εmax>104→強帶εmin<102→弱帶22當前22頁，總共101頁。三、吸收帶及其與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系1．R帶：由含雜原子的不飽和基團的n→π*躍遷產(chǎn)生C＝O；C＝N；—N＝N—E小，λmax250~400nm，εmax<100溶劑極性↑，λmax↓→藍移（短移）2．K帶：由共軛雙鍵的π→π*躍遷產(chǎn)生(—CH＝CH—)n，—CH＝C—CO—λmax>200nm，εmax>10423當前23頁，總共101頁。3．B帶：由π→π*躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的主要特征吸收帶λmax=254nm，寬帶，具有精細結(jié)構(gòu)；εmax=200極性溶劑中，或苯環(huán)連有取代基，其精細結(jié)構(gòu)消失4．E帶：由苯環(huán)環(huán)形共軛系統(tǒng)的π→π*躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的特征吸收帶E1180nmεmax>104（常觀察不到）E2200nmεmax=7000強吸收苯環(huán)有發(fā)色團取代且與苯環(huán)共軛時，E2帶與K帶合并一起紅移（長移）24當前24頁，總共101頁。圖示25當前25頁，總共101頁。圖示26當前26頁，總共101頁。四、影響吸收帶的因素1、位阻影響由于立體阻礙，會影響共軛效應(yīng)立體阻礙27當前27頁，總共101頁。2、跨環(huán)效應(yīng)在有些β、γ不飽和酮中，雖然雙鍵與酮基不產(chǎn)生共軛體系，但由于適當?shù)牧Ⅲw排列，使羰基氧的孤對和雙鍵的π電子發(fā)生作用，產(chǎn)生R帶。214nm中強吸收帶284nmR帶λmax=238nm，εmax=253528當前28頁，總共101頁。非極性極性

n

非

極

非<極非極性極性

非

極

非>極n

→

*躍遷：藍移；；

→*躍遷：紅移；；

max(正己烷)max(氯仿)max(甲醇)max(水)*230238237243n*3293153093053、溶劑效應(yīng)29當前29頁，總共101頁。溶劑效應(yīng)1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮

非極性→極性n→*躍遷：藍移；；

→*躍遷：紅移；；極性溶劑使精細結(jié)構(gòu)消失；30當前30頁，總共101頁。4、pH值的影響：影響物質(zhì)存在型體，影響吸收波長λmax=210.5nm，270nmλmax=235nm，287nm31當前31頁，總共101頁。光的吸收基本定律--

Lambert-Beer定律物理量:透光率及吸光度Lambert-Beer定律偏離Beer定律的因素透光率的測量誤差第二節(jié)基本原理32當前32頁，總共101頁。圖1光和物質(zhì)發(fā)生作用示意圖I入=I吸+I透+I反+I散I入=I吸+I透33當前33頁，總共101頁。透光率：透過光的強度與入射光強度之比。T越大，物質(zhì)對光的吸收越弱;反之,越強。吸光度：反映物質(zhì)對光的吸收強弱的物理量。A越大，物質(zhì)對光的吸收越強;反之,越弱。一、物理量－透光率及吸光度34當前34頁，總共101頁。一、朗伯-比爾定律1、

朗伯定律圖2光的吸收基本定律示意圖

A=k1bA——吸光度k1——比例常數(shù)35當前35頁，總共101頁。2.比爾定律當單色光通過溶液層的厚度一定時，溶液的吸光度與溶液的濃度成正比，即比爾定律，表示為圖3光的吸收基本定律示意圖

36當前36頁，總共101頁。二、朗伯－比爾定律3、朗伯比爾定律：E－吸光系數(shù)

A－吸光度,為無因次量

b－液層厚度,一般單位為cm

c－濃度,單位mol/l或g/100ml即一束平行的單色光通過稀溶液時，溶液中吸光物質(zhì)的吸光度與溶液的液層厚度和濃度之積成正比。

37當前37頁，總共101頁。4、吸光系數(shù)吸光系數(shù)的物理意義：

討論：1）E=f（組分性質(zhì)，溫度，溶劑，λ）當組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，E=f（λ）2）不同物質(zhì)在同一波長下E可能不同（選擇性吸收）3）E↑，物質(zhì)對光吸收能力↑,定量測定靈敏度↑→定性、定量依據(jù)單位濃度、單位厚度的吸光度38當前38頁，總共101頁。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時的吸光度2）百分吸光系數(shù)/比吸光系數(shù)：在一定λ下，C=1g/100ml，L=1cm時的吸光度

3）兩者關(guān)系4、吸光系數(shù)39當前39頁，總共101頁。在同一波長下，各組分吸光度具有加和性。應(yīng)用：多組分測定的理論依據(jù)5、加和性40當前40頁，總共101頁。假設(shè)一束平行單色光通過一個吸光物體41當前41頁，總共101頁。（一）、Lamber-Beer定律：吸收光譜法基本定律描述物質(zhì)對單色光吸收強弱與液層厚度和待測物濃度的關(guān)系動畫1動畫242當前42頁，總共101頁。取物體中一極薄層43當前43頁，總共101頁。討論：1．Lamber-Beer定律的適用條件（前提）

入射光為單色光溶液是稀溶液2．在同一波長下，各組分吸光度具有加和性應(yīng)用：多組分測定44當前44頁，總共101頁。二、偏離Beer定律的因素依據(jù)Beer定律，A與C關(guān)系應(yīng)為經(jīng)過原點的直線偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個方面（一）化學因素（二）光學因素45當前45頁，總共101頁。（一）化學因素Beer定律適用的前提之一是：稀溶液濃度改變會使C與A關(guān)系偏離定律Cr2O72-

+H2O2CrO42-+H+46當前46頁，總共101頁。（二）光學因素

1．非單色光的影響：

Beer定律應(yīng)用的重要前提——入射光為單色光照射物質(zhì)的光經(jīng)單色器分光后并非真正單色光其波長寬度由入射狹縫的寬度和棱鏡或光柵的分辨率決定為了保證透過光對檢測器的響應(yīng)，必須保證一定的狹縫寬度這就使分離出來的光具一定的譜帶寬度47當前47頁，總共101頁。48當前48頁，總共101頁。討論：

入射光的譜帶寬度嚴重影響吸光系數(shù)和吸收光譜形狀結(jié)論：選擇較純單色光（Δλ↓，單色性↑）選λmax作為測定波長（ΔE↓，S↑且成線性）49當前49頁，總共101頁。2．雜散光的影響：

雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度范圍內(nèi)，與所選波長相距較遠雜散光來源：儀器本身缺陷；光學元件污染造成雜散光可使吸收光譜變形3．散射光和反射光的影響：反射光和散射光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光直接對T產(chǎn)生影響散射和反射使T↓，A↑，吸收光譜變形注：一般可用空白對比校正消除4．非平行光的影響：使光程↑，A↑，吸收光譜變形50當前50頁，總共101頁。四、透光率的測量誤差——ΔT影響測定結(jié)果的相對誤差兩個因素：T和ΔTΔT影響因素：儀器噪音

1）暗噪音2）訊號（散粒）噪音51當前51頁，總共101頁。1）暗噪音——與檢測器和放大電路不確切性有關(guān)與光訊號無關(guān)0.20.752當前52頁，總共101頁。續(xù)前2）訊號噪音——與光訊號有關(guān)表明測量誤差較小的范圍一直可延至較高吸光度區(qū)，對測定有利光敏元件受光照射時的電子遷移53當前53頁，總共101頁。光源單色器樣品池檢測器記錄顯示裝置第三節(jié)紫外-可見光分光光度計

54當前54頁，總共101頁。1．光源：2.單色器：包括進/出口狹縫、準直鏡、色散元件、聚焦透鏡棱鏡——對不同波長的光折射率不同色散元件分出光波長不等距光柵——衍射和干涉分出光波長等距鎢燈或鹵鎢燈——可見光源350~1000nm氫燈或氘燈——紫外光源200~360nm一、主要部件55當前55頁，總共101頁。3．吸收池：

玻璃——能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)

石英——不吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)要求：匹配性（對光的吸收和反射應(yīng)一致）4．檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置5．記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電管光電倍增管二極管陣列檢測器56當前56頁，總共101頁。二、類型：

1．單光束分光光度計：特點：對光源要求高57當前57頁，總共101頁。2．雙光束分光光度計：

特點：不用拉動吸收池，可以減小移動誤差對光源要求不高可以自動掃描吸收光譜58當前58頁，總共101頁。1.波長的校正紫外區(qū)測繪苯蒸氣的吸收光譜可見光區(qū)繪制鐠釹玻璃的吸收光譜三、分光光度計的校正：

2.吸光度的校正硫酸銅、硫酸鈷銨、鉻酸鉀標準溶液3.吸收池的校正要求：差值<1%59當前59頁，總共101頁。第四節(jié)定性和定量分析一、定性分析二、定量分析

定性鑒別純度檢查和雜質(zhì)限量測定單組分的定量方法多組分的定量方法60當前60頁，總共101頁。一、定性分析（一）定性鑒別定性鑒別的依據(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）吸收峰的強度相應(yīng)的吸光系數(shù)61當前61頁，總共101頁。1．對比吸收光譜的特征值62當前62頁，總共101頁。2．對比吸光度或吸光系數(shù)的比值：例：63當前63頁，總共101頁。3．對比吸收光譜的一致性同一測定條件下，與標準對照物譜圖或標準譜圖進行對照比較64當前64頁，總共101頁。（二）純度檢查和雜質(zhì)限量測定1．純度檢查（雜質(zhì)檢查）1）峰位不重疊：

找λ→使主成分無吸收，雜質(zhì)有吸收→直接考察雜質(zhì)含量2）峰位重疊：

主成分強吸收，雜質(zhì)無吸收/弱吸收→與純品比較，E↓雜質(zhì)強吸收>>主成分吸收→與純品比較，E↑，光譜變形65當前65頁，總共101頁。2．雜質(zhì)限量的測定：例：腎上腺素中微量雜質(zhì)——腎上腺酮含量計算2mg/mL-0.05mol/L的HCL溶液，λ310nm下測定規(guī)定A310≤0.05即符合要求的雜質(zhì)限量≤0.06%66當前66頁，總共101頁。二、定量分析（一）單組分的定量方法1．吸光系數(shù)法2．標準曲線法3．對照法：外標一點法67當前67頁，總共101頁。1．吸光系數(shù)法（絕對法）68當前68頁，總共101頁。例：維生素B12的水溶液在361nm處的百分吸光系數(shù)為207，用1cm比色池測得某維生素B12溶液的吸光度是0.414，求該溶液的濃度。解：69當前69頁，總共101頁。例：精密稱取B12樣品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm處測定吸光度為0.507，求B12的百分含量？解：70當前70頁，總共101頁。2．標準曲線法71當前71頁，總共101頁。蘆丁含量測定0.710mg/25mL72當前72頁，總共101頁。3．對照法：外標一點法73當前73頁，總共101頁。（二）多組分的定量方法三種情況：1．兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾）

兩組分在各自λmax下不重疊→分別按單組分定量74當前74頁，總共101頁。λ1→測A1→b組分不干擾→可按單組分定量測Caλ2→測A2→a組分干擾→不能按單組分定量測Cb

2．兩組分吸收光譜部分重疊75當前75頁，總共101頁。3．兩組分吸收光譜完全重疊——混合樣品測定（1）解線性方程組法（2）等吸收雙波長消去法（3）導數(shù)法76當前76頁，總共101頁。1．解線性方程組法步驟：77當前77頁，總共101頁。2．等吸收雙波長法步驟：

消除a的影響測bab78當前78頁，總共101頁。消去b的影響測a注：須滿足兩個基本條件選定的兩個波長下干擾組分具有等吸收點選定的兩個波長下待測物的吸光度差值應(yīng)足夠大ab79當前79頁，總共101頁。3．系數(shù)倍率法前提：干擾組分b不成峰形無等吸收點80當前80頁，總共101頁。步驟：b曲線上任找一點→λ1另一點→λ2優(yōu)點：同時將待測組分和干擾組分放大信號K倍，提高了待測組分測定靈敏度abλ1

λ281當前81頁，總共101頁。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處測定吸光度為0.463，已知該波長處的，求咖啡酸百分含量82當前82頁，總共101頁。解：2．精密稱取0.0500g樣品，置于250mL容量瓶中，加入0.02mol/LHCL溶解，稀釋至刻度。準確吸取2mL，稀釋至100mL。以0.02mol/LHCL為空白,在263nm處用1cm吸收池測定透光率為41.7%，其摩爾吸光系數(shù)為12000，被測物分子量為100.0，試計算263nm處和樣品的百分含量。

83當前83頁，總共101頁。第五節(jié)有機化合物吸收光譜特征飽和碳氫化合物含孤立助色團和生色團的有機化合物共軛烯烴α，β不飽和酮、醛、酸和酯芳香族化合物84當前84頁，總共101頁。飽和碳氫化合物只有σ電子，只能σ－σ＊產(chǎn)生躍遷在200－400nm沒有吸收作用：在UV光譜分析中常作溶劑85當前85頁，總共101頁。含孤立助色團的飽和有機化合物A：分子中有σ電子和n電子B：除了產(chǎn)生σ－σ＊躍遷，最典型躍遷是n－σ＊86當前86頁，總共101頁。C：在近紫外區(qū)有吸收，在200nm左右（其原因：能量n－σ＊小于σ－σ＊躍遷）D：雜原子電負性小和離子半徑大的，其n電子能級高，n－σ＊躍遷所需的能量小，吸收峰波長較長)。87當前87頁，總共101頁。孤立生色團的化合物醛、酮A：有雙鍵、有雜原子B：分子中除了產(chǎn)生σ－σ＊躍遷，最典型躍遷是n－σ＊；π－π＊；n－π＊C：酮和醛有三個吸收峰：88當前88頁，總共101頁。孤立雙鍵的π－π＊吸收峰在150～180nm之間。n－σ＊躍遷吸收峰在190nm左右；n－π＊吸收峰在275～295nm之間。89當前89頁，總共101頁。對象⑴飽和碳氫化合物上的氫被氧、氮、硫、鹵素等雜原子取代，即：飽和鹵代烴、醇、醚、硫醇，胺。⑵醛、酮90當前90頁，總共101頁。共軛烯烴[未共軛多個雙鍵]：在同一分子中有兩個雙鍵，其間有兩個以上次甲基隔開，則它們的吸收峰位置與只含一個雙鍵的吸收峰位置相同，只是吸收強度約增加一倍。91當前91頁，總共101頁。[共軛多個雙鍵]：分子中兩個雙鍵間只隔一個單鍵則成為共軛系統(tǒng)，生成大π鍵，使π與π＊間能級距離變小，吸收峰長移，吸收增強。隨著共軛體系增加，π－π＊躍遷所需能量減小，吸收峰長移增加，ε增大，化合物可由無色逐漸變?yōu)橛猩?2當前92頁，總共101頁。α，β不飽和酮、醛、酸和酯⑴主要躍遷類型π－π＊和n－π＊躍遷⑵典型示例A：若雙鍵和羰基未形成共軛化合物，其紫外光譜分別呈現(xiàn)C＝C和C＝O雙鍵的π－π＊躍遷，約在200nm附近有兩個強吸收峰，另外在約280nm處有羰基的n－π＊吸收峰。93當前93頁，總共101頁。B：但在α，β不飽和醛、酮中