現(xiàn)代儀器分析UV-Visok課件

紫外—可見分光高度法UV-VIS——ultravioletandvisiblespectrophotometry分子光譜概述電子光譜產(chǎn)生儀器組成類型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)IntroductionUltraviolet-visiblespectroscopyorultraviolet-visiblespectrophotometry(UV-VisorUV/Vis)referstoabsorptionspectroscopyintheUV-visiblespectralregion.Thismeansituseslightinthevisibleandadjacent(near-UVandnear-infrared(NIR))ranges.Theabsorptioninthevisiblerangedirectlyaffectstheperceivedcolorofthechemicalsinvolved.Inthisregionoftheelectromagneticspectrum,moleculesundergoelectronictransitions(躍遷).Thistechniqueiscomplementary(補(bǔ)充)tofluorescencespectroscopy,inthatfluorescencedealswithtransitionsfromtheexcitedstatetothegroundstate,whileabsorptionmeasurestransitionsfromthegroundstatetotheexcitedstate.分子光譜概述E分子=E電子+E振動+E轉(zhuǎn)動△E電子＞△E振動＞△E轉(zhuǎn)動△E=hv比原子光譜復(fù)雜得多帶狀光譜（包含電子、振動、轉(zhuǎn)動光譜）分子光譜的產(chǎn)生分子光譜類型轉(zhuǎn)動光譜（遠(yuǎn)紅外光譜）：能級差0.005-0.05eV，吸收波長25-250μm的遠(yuǎn)紅外光。振動光譜（紅外光譜）：能級差0.05-1eV，吸收波長1.25-25μm的紅外光。此種躍遷包含了轉(zhuǎn)動光譜。電子光譜（紫外—可見吸收光譜）：能級差1-20eV，吸收波長0.06-12.5μm的紫外、可見光。此種躍遷包含了大量的振動、轉(zhuǎn)動光譜，是為帶狀光譜。輻射區(qū)域真空紫外紫外可見紅外微波波長（nm)10-200200-400400-7500.75-1000μmcm級光譜類型電子電子電子振-轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動實(shí)例-胡羅卜素咖啡因阿斯匹林丙酮光譜吸收定律——朗伯-比爾定律TheBeer-Lambertlawstatesthattheabsorbanceofasolutionisdirectlyproportionaltotheconcentrationoftheabsorbingspeciesinthesolutionandthepathlength.Thus,forafixedpathlength,UV/VISspectroscopycanbeusedtodeterminetheconcentrationoftheabsorberinasolution.Itisnecessarytoknowhowquicklytheabsorbancechangeswithconcentration.AUV/VisspectrophotometermaybeusedasadetectorforHPLC.Thepresenceofananalyte(被分析物)givesaresponseassumedtobeproportionaltotheconcentration.Foraccurateresults,theinstrument'sresponsetotheanalyteintheunknownshouldbecomparedwiththeresponsetoastandard;thisisverysimilartotheuseofcalibrationcurves.Theresponse(e.g.,peakheight)foraparticularconcentrationisknownastheresponsefactor.電子光譜產(chǎn)生有機(jī)化合物的電子光譜能級高低n**可能的躍遷類型-*-*-*n-*-*n-*躍遷類型躍遷類型-*：C-H共價(jià)鍵，如CH4（125nm）；C-C鍵，如C2H6(135nm)，處于真空紫外區(qū)；-*和-*躍遷：盡管所需能量比上述-*躍遷能量小，但波長仍處于真空紫外區(qū)；n-*：含有孤對電子的分子，如H2O(167nm)；CH3OH(184nm)；CH3Cl(173nm);CH3I(258nm)；(CH3)2S(229nm)；(CH3)2O(184nm)CH3NH2(215nm)；(CH3)3N(227nm)，可見，大多數(shù)波長仍小于

200nm，處于近紫外區(qū)。以上四種躍遷都與成鍵和反鍵軌道有關(guān)（-*，-*，-*和n-*），躍遷能量較高，這些躍遷所產(chǎn)生的吸收譜多位于真空紫外區(qū)，因而在此不加討論。只有-*和n-*兩種躍遷的能量小，相應(yīng)波長出現(xiàn)在近紫外區(qū)甚至可見光區(qū)，且對光的吸收強(qiáng)烈，是我們研究的重點(diǎn)。幾個概念生色團(tuán)：可以吸收光子產(chǎn)生躍遷的基團(tuán)，一般都是帶有不飽和鍵的官能團(tuán)，如烯、炔、羰基、硝基等。助色團(tuán)：帶有非鍵電子對的基團(tuán)，如—OH，—OR，—NHR，—SH，—X等，本身不吸收＞200nm的光，但會使生色團(tuán)的吸收峰向長波方向移動，并增加吸收強(qiáng)度。紅移與紫移：因取代基或溶劑因素使吸收帶向向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為紫移主要有機(jī)物----羰基化合物羰基化合物（C=O鍵）:主要有n→σ*,n→π*,π→π*躍遷,n→π*又稱R帶.一般在近紫外或紫外區(qū).而醛酮(270-300nm)與羧酸及其衍生物的結(jié)構(gòu)不同,R帶有差異.α,β-不飽和醛酮具有π→π共軛體系,使π→π*躍遷移到220-260nm,n→π*移到310-330nm,同時吸收增強(qiáng).α,β-不飽和醛酮π→π*吸收帶高(εmax~104),n→π*吸收帶低(εmax＜102),是識別之特征.羧酸及其衍生物的n→π*吸收帶受助色團(tuán)影響(-OH,-X,-OR,-NH2),使n→π*吸收帶紫移至210nm.主要有機(jī)物----苯及其衍生物苯有3個吸收帶,均是π→π*躍遷產(chǎn)生.E1帶:180nm(εmax=60000);E2帶:204nm(εmax=8000);B帶:255nm(εmax=200).當(dāng)苯環(huán)上有取代基時,三個特征峰發(fā)生顯著變化,其中影響較大的是E2帶和B帶.稠環(huán)芳烴和雜環(huán)在苯環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)生變化.無機(jī)化合物的電子光譜電荷遷移躍遷:無機(jī)配合物的中心離子與配體之間的電子躍遷.尤其是過渡金屬離子(具有d1~10電子結(jié)構(gòu)),因此多具有顏色.波長取決于中心離子與配體之間的電子能級差,特點(diǎn)是吸收強(qiáng)度大(εmax＞104),可用作定量分析.配位場躍遷:過渡元素的d~d和鑭系,錒系元素的f~f躍遷.一般位于可見光區(qū),吸收較弱(εmax＜102),是研究配合物結(jié)構(gòu)理論的重要信息.儀器組成類型主要組成部件光電倍增管和光電管光源單色器樣品池檢測器顯示器鎢燈(可見,近紅外)和氘燈(紫外)連續(xù),穩(wěn)定,恒定,長命棱鏡(可見—玻璃,紫外—石英)和光柵玻璃和石英吸收池(1-10cm)表盤或數(shù)顯儀器組成類型儀器類型——單波長雙光束:UV-2450,UV-9100,UV-1100等.兩光束同時通過參照池和樣品池,消除了光源強(qiáng)度變化的誤差.——雙波長:UV-200,UV-240等.兩個不同波長的單色光交替照射同一溶液,得到△A=A(λ1)-A(λ2).可測定高濃度,多組分混合或相互干擾的樣品.——單波長單光束:國產(chǎn)721,722,751等——雙光束/雙波長:具有雙光束和雙波長雙種功能.能記錄吸光度隨時間的變化曲線,因此可用于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究.應(yīng)用實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)樣品的制備—在溶液中進(jìn)行無機(jī)物——水溶、酸溶或堿熔等；有機(jī)物——溶劑溶解或抽提，也可消化后溶解；溶劑——前述三點(diǎn)（低極性、溶解且無吸收、穩(wěn)定）+揮發(fā)小、不易燃、無毒性、價(jià)格便宜等。反應(yīng)條件的選擇（1）溶液的酸度—影響吸收曲線（2）顯色劑濃度—高靈敏度且吸光度恒定（3）溫度的影響（4）顯色時間—反應(yīng)的時間及絡(luò)合物的穩(wěn)定性（5）參比溶液①試液和顯色劑均無色

＊蒸餾水為參比；②顯色劑無色,試液中有其它有色離子

＊不加顯色劑的試液；③試液、顯色劑均有色

＊取一份試液,加掩蔽劑掩蔽被測離子,再加顯色劑等.共存離子干擾的消除方法（1）加入適當(dāng)?shù)难诒蝿?）改變干擾離子的價(jià)態(tài)如鉻天青S測定Al（Ⅲ）時，F(xiàn)e（Ⅲ）有干擾，

＊可加入抗壞血酸還原鐵而消除干擾.（3）選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL（4）其它—各種預(yù)分離技術(shù)分析應(yīng)用定性分析（1）比較（吸收光譜曲線）法——與已知物或標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較.＊Sadtler(薩特勒)StandardSpectra(Ultraviolet)，有46000種化合物的紫外光譜（2）用各種經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算max，并與實(shí)測值比較——Woodward(伍德沃德)規(guī)則

＊計(jì)算共軛二烯、多烯烴、共軛烯酮——Scott(斯科特)規(guī)則

＊計(jì)算芳香族羰基的衍生物定量分析（1）單一物質(zhì)的分析——A=abc①標(biāo)準(zhǔn)曲線法：常規(guī)分析方法②標(biāo)準(zhǔn)對比法：只有1個標(biāo)準(zhǔn)溶液。被測濃度要與標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度大致相當(dāng)。③標(biāo)準(zhǔn)加入法（增量法）：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測溶液組成不一致時使用，可以消除其他組分的影響，其原理與原子吸收中的方法相同。（2）多組分的分析解聯(lián)立方程組法——吸光度的加合性原則（二組分混合物的紫外、可見吸收光譜可分為：不重疊、部分重疊、相互重疊三種）（n組分時為n元方程組）不重疊部分重疊相互重疊相互重疊補(bǔ)充：熒光分析法在生物學(xué)上的應(yīng)用測定細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度熒光探針分子結(jié)合鈣離子后，其光譜和熒光強(qiáng)度會發(fā)生顯著位移和增強(qiáng)，可應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度變化。細(xì)胞膜微黏度測定熒光體的各向異性與溶液的黏度有關(guān)。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定細(xì)胞膜內(nèi)雙分子層的微黏度。特別是測定不同溫度下膜脂的黏度，是評價(jià)生物膜系統(tǒng)