第二章紫外可見(jiàn)分光光度法

第二章紫外可見(jiàn)分光光度法第1頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．1紫外—可見(jiàn)吸收光譜(一)分子吸收光譜的形成第2頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)紫外-可見(jiàn)吸收光譜的電子躍遷類型預(yù)備知識(shí)：價(jià)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(yùn)動(dòng)的幾率軌道不同，電子所具有能量不同基態(tài)與激發(fā)態(tài)：電子吸收能量，由基態(tài)→激發(fā)態(tài)c成鍵軌道與反鍵軌道：σ<π<n<π*<σ*第4頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子躍遷類型：1.σ→σ*躍遷：飽和烴（甲烷，乙烷）E很高，λ<150nm（遠(yuǎn)紫外區(qū)）2.n→σ*躍遷：含雜原子飽和基團(tuán)（—OH，—NH2）E較大，λ150~250nm（真空紫外區(qū)）3.π→π*躍遷：不飽和基團(tuán)（—C＝C—，—C＝O）E較小，λ~200nm體系共軛，E更小，λ更大4.n→π*躍遷：含雜原子不飽和基團(tuán)（—C≡N，C＝O）E最小，λ200~400nm（近紫外區(qū)）按能量大?。害摇?>

n→σ*>

π→π*>

n→π*第6頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5．電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜第7頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6．配位體場(chǎng)吸收光譜第8頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(三)、相關(guān)的基本概念1．吸收光譜（吸收曲線）：不同波長(zhǎng)光對(duì)樣品作用不同，吸收強(qiáng)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)生第10頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)）：能吸收紫外-可見(jiàn)光的基團(tuán)有機(jī)化合物：具有不飽和鍵和未成對(duì)電子的基團(tuán)具n電子和π電子的基團(tuán)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(tuán)：本身無(wú)紫外吸收，但可以使生色團(tuán)吸收峰加強(qiáng)同時(shí)使吸收峰長(zhǎng)移的基團(tuán)有機(jī)物：連有雜原子的飽和基團(tuán)例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X第12頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前5．紅移和藍(lán)移：由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團(tuán)取代基）或采用不同溶劑后

吸收峰位置向長(zhǎng)波方向的移動(dòng)，叫紅移（長(zhǎng)移）

吸收峰位置向短波方向移動(dòng)，叫藍(lán)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(qiáng)度增強(qiáng)的效應(yīng)

減色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度減小的效應(yīng)7．強(qiáng)帶和弱帶：

εmax>105→強(qiáng)帶

εmin<103→弱帶第13頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．2Lambert—Beer定律(一)透射比和吸光度第16頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、Lamber-Beer定律：吸收光譜法基本定律描述物質(zhì)對(duì)單色光吸收強(qiáng)弱與液層厚度和待測(cè)物濃度的關(guān)系假設(shè)一束平行單色光通過(guò)一個(gè)吸光物體第17頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前取物體中一極薄層第18頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前討論：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．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)定第19頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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)系第20頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(四)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(guò)原點(diǎn)的直線偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面（一）光學(xué)因素（二）化學(xué)因素第21頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）光學(xué)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(zhǎng)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(guò)光對(duì)檢測(cè)器的響應(yīng)，必須保證一定的狹縫寬度這就使分離出來(lái)的光具一定的譜帶寬度第22頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前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(zhǎng)相距較遠(yuǎn)雜散光來(lái)源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成雜散光可使吸收光譜變形，吸光度變值3．反射光和散色光的影響：反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光直接對(duì)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(duì)比校正消除4．非平行光的影響：使光程↑，A↑，吸收光譜變形第23頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）化學(xué)因素Beer定律適用的另一個(gè)前提：稀溶液濃度過(guò)高會(huì)使C與A關(guān)系偏離定律第24頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．3紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)(一)主要組成部件第25頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．光源：2．單色器：包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件棱鏡——對(duì)不同波長(zhǎng)的光折射率不同色散元件分出光波長(zhǎng)不等距光柵——衍射和干涉分出光波長(zhǎng)等距鎢燈或鹵鎢燈——可見(jiàn)光源350~1000nm氫燈或氘燈——紫外光源200~360nm第26頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前3．吸收池：玻璃——能吸收UV光，僅適用于可見(jiàn)光區(qū)石英——不能吸收紫外光，適用于紫外和可見(jiàn)光區(qū)要求：匹配性（對(duì)光的吸收和反射應(yīng)一致）4．檢測(cè)器：將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置5．記錄裝置：訊號(hào)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(cè)器第27頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)的類型

紫外—可見(jiàn)分光光度計(jì)的類型很多，但可歸納為三種類型，即單光束分光光度計(jì)、雙光束分光光度計(jì)和雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)。第28頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．單光束分光光度計(jì)

其光路示意圖如前面的圖所示，經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過(guò)參比溶液和樣品溶液．以進(jìn)行吸光度的測(cè)定。這種簡(jiǎn)易型分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，適用于常規(guī)分析。國(guó)產(chǎn)722型、751型、724型、英國(guó)SP500型以及BackmanDU—8型等均屬于此類光度計(jì)。特點(diǎn)：使用時(shí)來(lái)回拉動(dòng)吸收池→移動(dòng)誤差對(duì)光源要求高比色池配對(duì)第29頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．雙光束分光光度計(jì)特點(diǎn)：不用拉動(dòng)吸收池，可以減小移動(dòng)誤差對(duì)光源要求不高可以自動(dòng)掃描吸收光譜

第30頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)特點(diǎn)：利用吸光度差值定量消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差第31頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(三)分光光度計(jì)的校正第32頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．4分析條件的選擇(一)儀器測(cè)量條件1選擇適宜的吸光度范圍2選擇入射光波長(zhǎng)和狹縫的寬度。第33頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(二)反應(yīng)條件的選擇顯色反應(yīng)一般應(yīng)滿足下述要求：(i)反應(yīng)的生成物必須在紫外、可見(jiàn)光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能力，即摩爾吸光系數(shù)較大，反應(yīng)有較高的選擇性；(ii)反應(yīng)生成物應(yīng)當(dāng)組成恒定、穩(wěn)定性好．顯色條件易于控制等、這樣才能保證測(cè)量結(jié)果有良好的重現(xiàn)性；(iii)對(duì)照性要好．2．溶液酸度的影響第34頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(三)參比溶液的選擇

1．溶劑參比2．試劑參比3．試樣參比4．平行操作溶液參比第35頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(四)干擾及消除方法

在光度分析中，體系內(nèi)存在的干擾物質(zhì)的影響有以下幾種情況：干擾物質(zhì)本身有顏色或與顯色劑形成有色化合物，在測(cè)定條件下也有吸收；在顯色條件下，干擾物質(zhì)水解，析出沉淀使溶液混濁，致使吸光度的測(cè)定無(wú)法進(jìn)行；與待測(cè)離子或顯色劑形成更穩(wěn)定的配合物．使顯色反應(yīng)不能進(jìn)行完全。第36頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可以采用以下幾種方法來(lái)消除這些下擾作用：(1)控制酸度(2)選擇適當(dāng)?shù)难诒蝿?3)利用生成惰性配合物(4)選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量波長(zhǎng)(5)分離第37頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．5紫外—可見(jiàn)分光光度法的應(yīng)用(一)定性分析第38頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．Woodward-Fieser規(guī)則第39頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．Scott規(guī)則第40頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)結(jié)構(gòu)分析

1．判別順?lè)串悩?gòu)體反式異構(gòu)體空間位阻小．共軛程度較高2．判別互變異構(gòu)體第41頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(三)定量分析單組分的定量方法多組分的定量方法第42頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、定量分析（一）單組分的定量方法1．吸光系數(shù)法2．標(biāo)準(zhǔn)曲線法3．對(duì)照法：外標(biāo)一點(diǎn)法第43頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前1．吸光系數(shù)法（絕對(duì)法）第44頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前2．標(biāo)準(zhǔn)曲線法第45頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)前3．對(duì)照法：外標(biāo)一點(diǎn)法注：當(dāng)樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)品溶液的稀釋倍數(shù)相同時(shí)第46頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3章紅外光譜法(InfraredSpectrometry，IR)3.1概述(Introduction)3.2基本原理(Principle)3.3紅外光譜儀(InfraredSpectrograph)3.5試樣的處理和制備(TreatmentandPreparationofSamples)3.5紅外光譜法的應(yīng)用(ApplicationsoflnfraredSpectrometry)第47頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．1概述(一)紅外光區(qū)的劃分第48頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第49頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)紅外光譜法的特點(diǎn)紅外光譜法主要研究在振動(dòng)小伴隨有偶極矩變化的化合物。因此除了單原子分子和同核分子，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光區(qū)均有吸收。紅外吸收譜帶的波數(shù)位置、波峰的數(shù)目及其強(qiáng)度．反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來(lái)鑒定未知物的分子結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán)；而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或其化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)．可用作進(jìn)行定量分析和純度鑒定。紅外光譜分析對(duì)氣體、液體、固體樣品都可測(cè)定，具有用量少、分析速度快、不破壞試樣等特點(diǎn)，使紅外光譜法成為現(xiàn)代分析化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)的不可缺少的工具。第50頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．2基本原理(一)產(chǎn)生紅外吸收的條件(1)輻射光子具有的能量與發(fā)生振動(dòng)躍遷所需的躍遷能量相等(2)輻射與物質(zhì)之間有偶合作用第51頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)雙原子分子的振動(dòng)第52頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(三)多原子分子的振動(dòng)1．簡(jiǎn)正振動(dòng)2．簡(jiǎn)正振動(dòng)的基本形式(1)伸縮振動(dòng)(2)變形振動(dòng)(又稱彎曲振動(dòng)或變角振動(dòng))第53頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第54頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．基本振動(dòng)的理論數(shù)第55頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(四)基團(tuán)頻率1．官能團(tuán)具有特征吸收頻率2．基團(tuán)頻率區(qū)和指紋區(qū)(1)基團(tuán)頻率區(qū)第56頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第57頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)指紋區(qū)(可以分為兩個(gè)區(qū)域)第58頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．影響基團(tuán)頻率的因素(1)電子效應(yīng)第59頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(ii)共軛效應(yīng)(C效應(yīng))第60頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(iii)中介效應(yīng)(M效應(yīng))當(dāng)含有孤對(duì)電子的原子(O、N、S等)與具有多重鍵的原子相連時(shí)、也可起類似的共軛作用．稱為中介效應(yīng)第61頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)氫鍵的影響

氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振動(dòng)頻率降低。第62頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第63頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(3)振動(dòng)偶合

當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)頻率相同或相近的基因相鄰并具有一公共原子時(shí)，由于一個(gè)鍵的振動(dòng)通過(guò)公共原子使另一個(gè)鍵的長(zhǎng)度發(fā)生改變．產(chǎn)生一個(gè)“微擾’，從而形成了強(qiáng)烈的振動(dòng)相互作用。其結(jié)果是使振動(dòng)頻率發(fā)生變化，一個(gè)向高頻移動(dòng)．一個(gè)向低頻移動(dòng)，譜帶分裂。第64頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．常見(jiàn)官能團(tuán)的特征吸收頻率第65頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第66頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3紅外光譜儀

目前主要有兩類紅外光譜儀．它們是色散型紅外光譜儀和Fourier變換紅外光譜儀。第67頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(二)Fourier變換紅外光譜儀第68頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第69頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第70頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第71頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．4試樣的處理和制備(一)紅外光譜法對(duì)試樣的要求紅外光譜的試樣可以是氣體、液體或固體，一般應(yīng)符合以下要求：(1)試樣應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)(2)試樣中不應(yīng)含有游離水。木本身有紅外吸收，會(huì)嚴(yán)重干擾樣品譜，而且會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗。(3)試樣的濃度和測(cè)試厚度應(yīng)選擇話當(dāng)，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10％一80％范圍內(nèi)第72頁(yè)，課件共77頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(二)制樣方法