第七章紫外-可见分光光度法教材课件.ppt
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- 第七 紫外 可见 分光光度法 教材 课件
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1、案例导入 在夏天参加户外活动时,如果天气晴朗,就应该注在夏天参加户外活动时,如果天气晴朗,就应该注意保护皮肤,否则,暴露在火辣辣太阳之下的皮肤,意保护皮肤,否则,暴露在火辣辣太阳之下的皮肤,数小时后就会出现红肿、瘙痒、发热、刺痛症状,数数小时后就会出现红肿、瘙痒、发热、刺痛症状,数日后出现蜕皮现象,这表明太阳光中有一种光线能伤日后出现蜕皮现象,这表明太阳光中有一种光线能伤害生物细胞。科学家研究证实,这种光线是紫外线。害生物细胞。科学家研究证实,这种光线是紫外线。 根据可见光、紫外光与物质分子的相互作用建立了根据可见光、紫外光与物质分子的相互作用建立了紫外紫外- -可见分光光度法,可见分光光度法
2、, 第一节 概述一、物质对光的选择性吸收一、物质对光的选择性吸收单色光单色光: : 单一波长的光束单一波长的光束复合光复合光: : 含有多种波长的光束含有多种波长的光束电磁波谱电磁波谱: : 以波长大小顺序排列的电磁波谱图以波长大小顺序排列的电磁波谱图波长波长 10pm 300pm 200nm 400nm 800nm 500m mm 1cm 1m光谱光谱 射线射线 X射线射线 紫外光紫外光 可见光可见光 红外光红外光 微波微波 无线电波无线电波方法方法 光谱法光谱法 分光光度法分光光度法 光谱法光谱法 核磁共振核磁共振 可可 见见 光光第一节 概述红光与绿光互补、紫光与黄光互补,等等。红光与绿
3、光互补、紫光与黄光互补,等等。 白光的组成白光的组成 白光的色散白光的色散第一节 概述二、透光率与吸光度二、透光率与吸光度uI0Ia + It lgAT 第一节 概述u透射光透射光强度强度It与入射光强度与入射光强度I0的比值称为的比值称为透光率或透光度透光率或透光度Tu透光率的负对数为透光率的负对数为吸光度吸光度A 第一节 概述三、吸收光谱曲线三、吸收光谱曲线 u概念:以波长概念:以波长为横坐标,吸光度为横坐标,吸光度A为纵坐标所描为纵坐标所描绘的曲线,称为吸收光谱曲线,简称吸收光谱。绘的曲线,称为吸收光谱曲线,简称吸收光谱。u特点:在相同条件下,同一物质的不同浓度的溶特点:在相同条件下,同
4、一物质的不同浓度的溶液,其吸收光谱曲线相似,且液,其吸收光谱曲线相似,且max相同。这是定相同。这是定性分析的基础。性分析的基础。第一节 概述吸收光谱曲线示意图吸收光谱曲线示意图 A480 520 560nm max=515第一节 概述四、紫外四、紫外- -可见分光光度的特点可见分光光度的特点特点特点灵敏度高灵敏度高准确度高准确度高精密度好精密度好选择性好选择性好易于普及易于普及应用广泛应用广泛仪器简单仪器简单操作简便操作简便价格低廉价格低廉测定快速测定快速1 1紫外紫外- -可见光的波长范围是可见光的波长范围是 A200400nm B400760nm C200760nm D360800nm2
5、 2下列叙述错误的是下列叙述错误的是 A A光的能量与其波长成反比光的能量与其波长成反比 B B有色溶液越浓,对光的吸收也越强烈有色溶液越浓,对光的吸收也越强烈 C C物质对光的吸收有选择性物质对光的吸收有选择性 D D光的能量与其频率成反比光的能量与其频率成反比第一节 概述3 3紫外紫外- -可见分光光度法属于可见分光光度法属于 A A原子发射光谱法原子发射光谱法 B B原子吸收光谱法原子吸收光谱法 C C分子发射光谱法分子发射光谱法 D D分子吸收光谱法分子吸收光谱法4 4分子吸收可见分子吸收可见- -紫外光后,可发生哪种类型的紫外光后,可发生哪种类型的分子能级跃迁分子能级跃迁 A A转动
6、能级跃迁转动能级跃迁 B B振动能级跃迁振动能级跃迁 C C电子能级跃迁电子能级跃迁 D D以上都能发生以上都能发生 第一节 概述第一节 概述点滴积累点滴积累1光的本质是电磁波;物质对光的吸收具有光的本质是电磁波;物质对光的吸收具有选择性。选择性。2吸光度与透光率的关系是吸光度与透光率的关系是 :3吸收曲线是溶液在一定条件下的吸光度随吸收曲线是溶液在一定条件下的吸光度随入射光波长变化而变化的曲线。入射光波长变化而变化的曲线。 第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理一、光的吸收定律一、光的吸收定律 u当一束平行的单色光通过均匀、无散射的含有吸光性当一束平行的单色光通过均匀、无散射的含有吸光性物质
7、的溶液时,在入射光的波长、强度及溶液的温度物质的溶液时,在入射光的波长、强度及溶液的温度等条件不变的情况下,该溶液的吸光度等条件不变的情况下,该溶液的吸光度A与溶液的浓与溶液的浓度度c及液层厚度及液层厚度L的乘积成正比,即:的乘积成正比,即: AKL c 。 称为称为光的吸收定律(朗伯光的吸收定律(朗伯-比尔定律)比尔定律)。u光的吸收定律是定量分析的理论依据。光的吸收定律是定量分析的理论依据。第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理可见分光光度法的基本原理u朗伯朗伯- -比尔定律不仅适用于可见光,而且也适用于紫比尔定律不仅适用于可见光,而且也适用于紫外光和红外光;不仅适用于均匀、无散射的溶液,
8、而外光和红外光;不仅适用于均匀、无散射的溶液,而且也适用于均匀、无散射的固体和气体且也适用于均匀、无散射的固体和气体。u实验证明:溶液对光的吸光度具有实验证明:溶液对光的吸光度具有加和性加和性。如果溶液。如果溶液中同时存在两种或两种以上的吸光性物质,则测得的中同时存在两种或两种以上的吸光性物质,则测得的该溶液的吸光度等于溶液中各吸光性物质吸光度的总该溶液的吸光度等于溶液中各吸光性物质吸光度的总和,即:和,即:A(a+b+c)AaAbAc 第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理二、吸光系数二、吸光系数 u摩尔吸光系数:在入射光波长一定时,溶液浓度摩尔吸光系数
9、:在入射光波长一定时,溶液浓度为为1 mol/L,液层厚度为液层厚度为1cm时所测得的吸光度称时所测得的吸光度称为摩尔吸光系数,常用为摩尔吸光系数,常用表示表示 。 u光吸收系数光吸收系数 在入射光波长一定时,溶液浓度为在入射光波长一定时,溶液浓度为1g/L1g/L,液层厚度为,液层厚度为1cm1cm时的吸光度,称为光吸收系时的吸光度,称为光吸收系数,常用表示,其量纲为数,常用表示,其量纲为L/(gcm)L/(gcm)。 第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理u百分吸光系数:在入射光波长一定时,溶液浓度百分吸光系数:在入射光波长一定时,溶液浓度为为1 (W/V)、)、层厚度为层厚度为1cm时所
10、测得的吸光度时所测得的吸光度称为百分吸光系数,常用称为百分吸光系数,常用 表示表示。 二者的关系:二者的关系:1%110cmME 1%1cmE10E,M%1cm1? 第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理某有色溶液的物质的量浓度浓度为某有色溶液的物质的量浓度浓度为c c,在一定条件下用在一定条件下用1 1cmcm比色杯测得吸光度为比色杯测得吸光度为A A,则摩尔吸光系数应为:则摩尔吸光系数应为: A AcAcA B BcMcM C CA/C DA/C DC/A C/A 第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理三、偏离光的吸收定律的主要因素三、偏离光的吸收定律
11、的主要因素u化学因素化学因素:(1)溶液的浓度溶液的浓度 (2)物质的化学变化物质的化学变化 (3)溶剂的影响溶剂的影响 u光学因素光学因素:(1)非单色光非单色光 (2)杂散光杂散光 (3)非平行光非平行光 (4)反射现象反射现象 (5)散射现象散射现象第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理偏离光的吸收定律示意图偏离光的吸收定律示意图第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理点滴积累点滴积累1 1光的吸收定律表明了吸光度与液层厚度光的吸收定律表明了吸光度与液层厚度和浓度之间的关系,它是吸收光谱法定量分析和浓度之间的关系,它是吸收光谱法定量分析的依据。的依据。2 2吸光系数的表示方法有多种,随待测
12、溶吸光系数的表示方法有多种,随待测溶液浓度的不同标度而不同。液浓度的不同标度而不同。3 3偏离光的吸收定律的因素主要有化学因偏离光的吸收定律的因素主要有化学因素和光学因素。素和光学因素。 一、紫外一、紫外- -可见分光光度计的主要部件:可见分光光度计的主要部件:光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器讯号处理与显示器讯号处理与显示器 第三节紫外-可见分光光度计第三节 紫外-可见分光光度计 二、紫外二、紫外- -可见分光光度计的光学性能可见分光光度计的光学性能1测光方式 2波长范围 3狭缝或光谱带宽 4杂散光 5波长准确度 6吸光度范围 7波长重复性 8测光准确度 9光度重复性 10分辨率
13、第三节 紫外-可见分光光度计 三、紫外三、紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型1.1.可见分光光度计可见分光光度计 721721型型 第三节 紫外-可见分光光度计 三、紫外三、紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型1.1.可见分光光度计可见分光光度计 722722型型第三节 紫外-可见分光光度计三、紫外三、紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型2.2.紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计 (1 1)单波长分光光度计)单波长分光光度计 单光束分光光度计单光束分光光度计 双光束分光光度计双光束分光光度计 第三节 紫外-可见分光光度计课堂活动课堂活动 1.
14、1.试述紫外试述紫外- -可见分光光度计的主要部件可见分光光度计的主要部件及其作用?及其作用? 2.2.紫外紫外- -可见分光光度计有哪些类型?可见分光光度计有哪些类型?第三节 紫外-可见分光光度计第三节 紫外-可见分光光度计点滴积累点滴积累u紫外紫外- -可见分光光度计的基本结构相同,都可见分光光度计的基本结构相同,都由光源、单色器、吸收池、检测器、讯号处由光源、单色器、吸收池、检测器、讯号处理与显示器等主要部件构成,但不同型号仪理与显示器等主要部件构成,但不同型号仪器的外形差别很大,质量和价格相差悬殊,器的外形差别很大,质量和价格相差悬殊,操作方法迥异,使用之前应仔细阅读仪器使操作方法迥异
15、,使用之前应仔细阅读仪器使用说明书。用说明书。 一、仪器测量条件的选择一、仪器测量条件的选择 1.1.应选择最大吸收波长作为入射光。应选择最大吸收波长作为入射光。 2.2.应控制吸光度读数范围:应控制吸光度读数范围: 吸光度在吸光度在0.20.7之间;之间; 透光率在透光率在20%65%之间。之间。 第四节 分析条件的选择第四节 分析条件的选择二、显色反应条件的选择二、显色反应条件的选择1.1.对显色剂及显色反应的要求对显色剂及显色反应的要求 2.2.控制合适的显色反应条件控制合适的显色反应条件 三、参比溶液的选择三、参比溶液的选择1.溶剂参比溶液溶剂参比溶液 2.试样参比溶液试样参比溶液 3
16、.试剂参比溶液试剂参比溶液 4.平行操作参比溶液平行操作参比溶液 第四节 分析条件的选择第四节 分析条件的选择点滴积累点滴积累 1 1选择吸光性物质的最大吸收波长作为测定波选择吸光性物质的最大吸收波长作为测定波长。长。 2 2使用紫外使用紫外- -可见分光光度计时,读数范围应可见分光光度计时,读数范围应控制在吸光度为控制在吸光度为0.20.20.70.7,透光率为,透光率为65% 65% 20%20%之之间。间。 3 3待测物质在紫外待测物质在紫外- -可见光区无吸收时,应加可见光区无吸收时,应加显色剂。显色剂不得有干扰,反应必须完全。显色剂。显色剂不得有干扰,反应必须完全。 4 4一般用溶剂
17、作参比溶液。必要时采用试样参一般用溶剂作参比溶液。必要时采用试样参比溶液、试剂参比溶液或平行操作参比溶液。比溶液、试剂参比溶液或平行操作参比溶液。 一、定性分析方法一、定性分析方法定性的基本依据:比较光谱的一致性。定性的基本依据:比较光谱的一致性。u未知物和标准品的吸收光谱曲线,对比二者是否一致。未知物和标准品的吸收光谱曲线,对比二者是否一致。 u比较吸收光谱的特征数据及比值的一致性。比较吸收光谱的特征数据及比值的一致性。二、杂质检查:二、杂质检查: 将药品光谱与药品标准光谱相对照,利用杂质的特将药品光谱与药品标准光谱相对照,利用杂质的特征吸收,可以检测出微量杂质及其含量。征吸收,可以检测出微
18、量杂质及其含量。 第五节 定性定量方法案例分析案例分析贝诺酯的定性鉴别贝诺酯的定性鉴别中国药典中国药典(20(201010年版年版) )规定:贝诺酯加无水乙醇制成规定:贝诺酯加无水乙醇制成每每1 1mlml约含约含7.57.5g的溶液,在的溶液,在240240nmnm处有最大吸收,相处有最大吸收,相应的百分吸光系数应的百分吸光系数( )( )应为应为730730760760。维生素维生素B B1212也有三个吸收峰,分别在也有三个吸收峰,分别在278278nmnm、361nm361nm、550nm550nm波长处,它们的吸光度比值应为:波长处,它们的吸光度比值应为:A A361nm361nm/
19、 /A A278nm278nm在在1.701.701.881.88之间,之间,A A361nm361nm/ /A A550nm550nm在在3.153.153.453.45之间。之间。 第五节 定性定量方法%11cmE案例分析案例分析葡萄糖注射液是临床上常用的药品之一。制备时需葡萄糖注射液是临床上常用的药品之一。制备时需要高温灭菌,葡萄糖会转化为要高温灭菌,葡萄糖会转化为5-5-羟甲基糠醛而引入羟甲基糠醛而引入杂质。杂质。中国药典中国药典(20102010年版)规定葡萄糖注射年版)规定葡萄糖注射液在液在284nm284nm波长处的吸收度不得过波长处的吸收度不得过0.320.32,以此控制其,以
20、此控制其杂质杂质5-5-羟甲基糠醛的量。羟甲基糠醛的量。在在284nm284nm波长处,葡萄糖无吸收,而杂质波长处,葡萄糖无吸收,而杂质5-5-羟甲基糠羟甲基糠醛在此波长处有最大吸收,可以通过控制供试品溶醛在此波长处有最大吸收,可以通过控制供试品溶液在此波长处的吸收度来控制杂质的含量。液在此波长处的吸收度来控制杂质的含量。 第五节 定性定量方法第五节 定性定量方法三、定量分析方法三、定量分析方法定量分析的依据定量分析的依据: : AK c L(光的吸收定律)(光的吸收定律)(一)单组分溶液的定量方法(一)单组分溶液的定量方法 1. 标准曲线法:标准曲线法: 是紫外是紫外- -可见分光光度法中最
21、可见分光光度法中最经典的定量方法。经典的定量方法。 第五节 定性定量方法u标准曲线法标准曲线法的方法和步骤如下的方法和步骤如下:(1 1)配制一系列不同浓度的标准溶液,选择合适)配制一系列不同浓度的标准溶液,选择合适的参比溶液,在相同条件下,以待测组分的最大的参比溶液,在相同条件下,以待测组分的最大吸收波长吸收波长 作为入射光,分别测定各标准溶液作为入射光,分别测定各标准溶液对应的吸光度。对应的吸光度。(2 2)以浓度)以浓度c c为横坐标、吸光度为横坐标、吸光度A A为纵坐标描绘标为纵坐标描绘标准曲线。准曲线。max第五节 定性定量方法 (3 3)按照相同的实)按照相同的实验条件和操作程序,
22、验条件和操作程序,用待测溶液配制未知用待测溶液配制未知试样溶液并测定其吸试样溶液并测定其吸光度光度A A样,在标准曲线,在标准曲线上找到与之对应的未上找到与之对应的未知试样溶液的浓度知试样溶液的浓度c c样 。 如右图。 第五节 定性定量方法2.标准对比法标准对比法: 在相同的条件下,配制浓度为在相同的条件下,配制浓度为cs的标准溶液和的标准溶液和浓度为浓度为cx的试样溶液,在最大吸收波长处,分别的试样溶液,在最大吸收波长处,分别测定二者的吸光度值为测定二者的吸光度值为As、Ax ,依据朗伯,依据朗伯- -比尔比尔定律得:定律得:As=csLAx=cxL 则则: :SSXxAcAc 第五节 定
23、性定量方法3.吸光系数法吸光系数法: 吸光系数法直接利用朗伯吸光系数法直接利用朗伯- -比尔定律的数比尔定律的数学表达式学表达式AKcL进行计算的定量分析方法。进行计算的定量分析方法。在手册中查出待测物质在最大吸收波长在手册中查出待测物质在最大吸收波长 处处的吸光系数的吸光系数 或或 , ,并在相同条件下测量并在相同条件下测量样品溶液的吸光度样品溶液的吸光度A,则其浓度为:,则其浓度为: 或或%1cm1EAcLmaxLEA%1cm1第五节 定性定量方法有时也可以将待测样品溶液的吸光度换算成样品有时也可以将待测样品溶液的吸光度换算成样品组分的吸光系数,计算与标准品的吸光系数的比组分的吸光系数,计
24、算与标准品的吸光系数的比值,求出样品中待测组分的质量分数。值,求出样品中待测组分的质量分数。 或或样标%1cm1%1cm1标样EE第五节 定性定量方法 实例实例:维生素:维生素B12水溶液在水溶液在 =361nm处的百分吸光系处的百分吸光系数数 =207。取维生素。取维生素B12样品样品30.0mg,加纯化水溶解,加纯化水溶解,用用1L的容量瓶定容。将溶液盛于的容量瓶定容。将溶液盛于1cm的吸收池,测得的吸收池,测得361nm波长处的吸光度波长处的吸光度A=0.600,试求样品中维生素,试求样品中维生素B12的质量分数。的质量分数。 解:解:max%1cm1E330.0 10100%0.003
25、00100020000. 100300. 0600. 0%1cm1LAE样966. 0207200%1cm1%1cm1标样EE第五节 定性定量方法 (二)二元组分溶液的定量方法(二)二元组分溶液的定量方法 1. 1. 解联立方程组法解联立方程组法 当试样溶液中各待测组分相互干扰不太严重时,当试样溶液中各待测组分相互干扰不太严重时,可根据吸光度具有加和性的特点,在同一试样溶可根据吸光度具有加和性的特点,在同一试样溶液中同时测定两个或两个以上的待测组分。假设液中同时测定两个或两个以上的待测组分。假设要测定试样中有两个待测组分要测定试样中有两个待测组分a a和和b b,如果分别绘如果分别绘制制a a
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