第十章紫外可见分析法参考课件.ppt
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1、第十章紫外可见分析法优选第十章紫外可见分析法3 紫外可见光谱是由分子中价电子在不同的分子轨道之间跃迁产生的。紫外可见光谱是由分子中价电子在不同的分子轨道之间跃迁产生的。饱和单键的饱和单键的 电子电子 不饱和双键的不饱和双键的 电子电子 未成键的未成键的 n 电子(弧对电子)电子(弧对电子)轨道:电子围绕原子或分子运动的几率轨道:电子围绕原子或分子运动的几率 轨道不同,电子所具有能量不同轨道不同,电子所具有能量不同4反键轨道反键轨道成键轨道成键轨道5跃迁类型6 (1)*跃迁跃迁 饱和烃(甲烷,乙烷)饱和烃(甲烷,乙烷)很高,很高,150nm(远紫外区)(远紫外区)(2)*跃迁跃迁 处于处于 成键
2、轨道上的电子跃迁到成键轨道上的电子跃迁到*反键轨道反键轨道,不饱和有机化合物不饱和有机化合物-C=C-,很大(很大(104)为强吸收。)为强吸收。共轭体系共轭体系max(3)n*跃迁跃迁 孤对孤对n电子跃迁到电子跃迁到*反键轨道反键轨道,CO;CN;NN,较小(较小(10-100),吸收波长),吸收波长200400nm (4)n*跃迁跃迁孤对孤对n电子跃迁到电子跃迁到*反键轨道,含杂原子的饱和有机化合物反键轨道,含杂原子的饱和有机化合物 7max 104 10_100按能量大小:按能量大小:*n *n*n*n*CH3CH3NH2OHC=CC=OC=SN=NE跃迁类型跃迁类型实例实例C=O8*n
3、*n*不同波长光对样品作用不同,吸收强度不同肾上腺酮 值为435不同波长光对样品作用不同,吸收强度不同消除干扰和吸收池不匹配引起的误差位阻影响分子的平面性在一定下,c=1g/100ml,l=1cm时的吸光度。260nm,=0.2、Beer定律:AC(吸收物质浓度)三、吸收带与分子结构的关系518,求B12注射液注射液的浓度?纯度检查和杂质限量测定增色效应:吸收强度增强的效应分辨率:单色器分辨两条靠近的谱线的能力.轨道:电子围绕原子或分子运动的几率3双波长分光光度计六、偏离Beer定律的因素描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系透光率范围:0-300%(5)电荷迁移跃迁)电荷迁移跃
4、迁 电磁辐射照射时,电子在分子内从给予体向接受体相电磁辐射照射时,电子在分子内从给予体向接受体相联系的轨道上跃迁。联系的轨道上跃迁。特点:摩尔吸光系数较大。特点:摩尔吸光系数较大。maxmax10104 4,定量分析定量分析 的检测灵敏度比较高的检测灵敏度比较高(6)配位场跃迁)配位场跃迁 发生在过渡元素的配位化合物中。发生在过渡元素的配位化合物中。能量相等的能量相等的d轨道或轨道或f轨道分裂成能量不等的轨道轨道分裂成能量不等的轨道特点:摩尔吸光系数较小。特点:摩尔吸光系数较小。maxmax10102 232hFeSCNFeSCN 91.1.吸收光谱(吸收曲线):吸收光谱(吸收曲线):不同波长
5、光对样品作用不同,吸收强度不同不同波长光对样品作用不同,吸收强度不同 以吸光度以吸光度A A为纵坐标,波长为纵坐标,波长为横坐标作图为横坐标作图 所得到的曲线所得到的曲线2.2.吸收光谱特征吸收光谱特征定性依据定性依据 吸收峰吸收峰maxmax 吸收谷吸收谷minmin 肩峰肩峰shsh 末端吸收末端吸收饱和饱和-*跃迁产跃迁产生强吸收不成峰生强吸收不成峰10*跃迁溶剂极性,max红移增大,溶剂极性增加,B精细结构简化或消失亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱吸收峰位置向短波方向移动,叫蓝移(紫移,短移)配制一系列浓度不同的标准溶液,在一定波长下分别测定吸光度A。E2 200nm max=7000 强
6、吸收3两组分吸收光谱完全重叠混合样品测定257nm 142.吸光度测量范围:-0.3两组分吸收光谱完全重叠混合样品测定507,求B12的百分含量?已知361nm处的百分吸光系数为207260nm,=0.饱和烃(甲烷,乙烷)六、偏离Beer定律的因素纯度检查和杂质限量测定反射光和散射光的影响:(1)*跃迁钨灯或卤钨灯可见光源 3501000nm另配制对照液,精密称定对照品25.吸收峰位置向短波方向移动,叫蓝移(紫移,短移)(二)有机物结构的研究六、偏离Beer定律的因素2、Beer定律:AC(吸收物质浓度)原子轨道线性组合成分子轨道1纯度检查(杂质检查)色散元件 分出光波长不等距不饱和双键的 电
7、子描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系1)主成分无吸收,杂质有吸收对于干扰组分b,1和2是等吸收波长;2)含有孤立生色团不用拉动吸收池,可以减小移动误差max102 弱带max104 强带强带 max102 弱带弱带13根据浓度单位的不同,分为:生色团取代基:B带长移,E2带 和K带合并原子轨道线性组合成分子轨道1)分子特点:C=O 与C=C共轭反射光和散射光的影响:(1)对max影响max 150 nm 200 nm 180-200 nm 200-400 nm从吸收光谱中初步推断官能团3两组分吸收光谱完全重叠混合样品测定对于干扰组分b,1和2是等吸收波长;反射光和散射光均是入
8、射光谱带宽度内的光不用拉动吸收池,可以减小移动误差max280nm(10500)(CHCH)n,CHCCO例:精密吸取B12注射液2.含孤立助色团和生色团的有机化合物0mg,用水溶液配成100ml。或采用不同溶剂后根据浓度单位的不同,分为:260nm,=0.E小,max100;max250 400nm,溶剂极性增强,短移max102 弱带与标准对照物谱图或标准谱图吸收带吸收峰在紫外可见光谱中的位置可分为R带、K带、B带、E带、电荷转移吸收带、配位体场吸收带1 1R R带由带由n n*跃迁产生跃迁产生含杂原子的不饱和基团含杂原子的不饱和基团:C:CO O;C CN N;NNN N E E小,小,
9、max100;max250 400nmmax200nm;max104max 200nm;max104共轭体系增长,共轭体系增长,maxmax红移,红移,maxmax溶剂极性溶剂极性,max max 红移(长移)红移(长移)143 3B B带芳香族化合物的主要特征吸收带带芳香族化合物的主要特征吸收带 苯苯max max 256nm256nm,宽带,具有精细结构;,宽带,具有精细结构;max=200max=200极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失154 4E E带:带:芳香族化合物的特征吸收带芳香族化合物的特征吸收带 E E1 1 180nm
10、180nm maxmax10104 4 (常观察不到)(常观察不到)E E2 2 200nm 200nm maxmax=7000 =7000 强吸收强吸收 苯环被发色团取代且与苯环共轭时,苯环被发色团取代且与苯环共轭时,E E2 2带与带与K K带合并带合并 一起红移(长移),被助色团取代一起红移(长移),被助色团取代E E2 2带带maxmax 和和都变大都变大161.1.位阻影响位阻影响 共轭效应,吸收带长移,吸光系数增加共轭效应,吸收带长移,吸光系数增加 发色团在同一平面,易形成共轭发色团在同一平面,易形成共轭 位阻影响分子的平面性位阻影响分子的平面性 max280nm(10500)ma
11、x295.5nm(29000)顺式二苯乙烯顺式二苯乙烯反式二苯乙烯反式二苯乙烯172.2.跨环效应跨环效应 有有、不饱和醛酮结构,不饱和醛酮结构,适当的立体适当的立体排列使排列使R R带长移,吸收强度增强带长移,吸收强度增强 OCS183.3.溶剂效应溶剂效应(1 1)对)对maxmax影响影响 n n*跃迁溶剂极性跃迁溶剂极性,maxmax蓝移蓝移 *跃迁溶剂极性跃迁溶剂极性,maxmax红移红移 (2 2)对吸收光谱精细结构影响)对吸收光谱精细结构影响 溶剂极性溶剂极性,苯环精细结构消失,苯环精细结构消失194.pH4.pH值的影响值的影响 影响物质存在型体,影响吸收波长影响物质存在型体,
12、影响吸收波长max210.5nm,270nmmax235nm,287nmOH-H+-20描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系1 1、LambertLambert定律:定律:AlAl(吸收层厚度)2 2、BeerBeer定律:定律:ACAC(吸收物质浓度)0lgITIATEcl 透 光 率吸 光 度0l gITIATEcl透光率吸光度1010AE c lT 透光率 二者的结合称为朗伯二者的结合称为朗伯比耳定律,其数学表达式为:比耳定律,其数学表达式为:A A:吸光度:吸光度E E:吸光系数:吸光系数C C:溶液浓度:溶液浓度l
13、l:光路长度:光路长度211、适用条件:、适用条件:1.单色光单色光 2.稀溶液(稀溶液(10-2 10-5 M)2、吸收度的加和性、吸收度的加和性:a、b、c三种物质共存时3、该定律适用于固体、液体和气体样品该定律适用于固体、液体和气体样品cbaAAAA总224、吸光系数(E):吸光物质在单位浓度及单位厚度时的 吸光度。根据浓度单位的不同,分为:(1)摩尔吸光系数)摩尔吸光系数 在一定下,c=1mol/L,l=1cm时的吸光度(2)百分吸光系数)百分吸光系数 在一定下,c=1g/100ml,l=1cm时的吸光度。(3)两者关系)两者关系1%1cmE1%110cmME231、吸光系数不随浓度和
14、光程长度的改变而改变,仅与物质 本身的性质有关,与待测物浓度无关;2、(1)不同物质,对同一,一般不同;(,吸光能力)(2)同一物质,对不同,一般不同(max)24 例:氯霉素(323.15),m a x=278 nm,C=2.00mg/100ml T%=24.3%求:,30711000.2614.0lg3%11CLTEcm992010%11cmEM%11cmE2526(一)(一)化学因素化学因素Lambert-BeerLambert-Beer定律适用范围:稀溶液(定律适用范围:稀溶液(1010-2-2mol/Lmol/L)当溶液中浓度改变时,溶液可能产生离解,缔合与溶剂间的作用等而产生偏离。
15、-6mol/L b.1.2710-4-4mol/L亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱例:亚甲蓝阳离子水溶液单体吸收峰在660nm,二聚体吸收峰在610nm。随浓度增大660nm吸收峰减弱,610nm处吸收峰增强,从而使吸收度与浓度关系发生偏离。27(二)(二)光学因素光学因素a.a.非单色光非单色光 理论要求:平行单色光,理论要求:平行单色光,实际:光源复合光实际:光源复合光 28b.b.杂散光的影响:杂散光的影响:杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围内,与所选波长相距较远内,与所选波长相距较远杂散光来源:仪器本
16、身缺陷;光学元件污染造成杂散光来源:仪器本身缺陷;光学元件污染造成杂散光可使吸收光谱变形,吸光度变值杂散光可使吸收光谱变形,吸光度变值c.c.反射光和散射光的影响:反射光和散射光的影响:反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光可使透射光减弱,可使透射光减弱,AA,一般可用空白对比校正消除,一般可用空白对比校正消除d d非平行光的影响:非平行光的影响:使光程使光程,l l ,AA29(三)透光率的测量误差(三)透光率的测量误差TT 影响测定结果的相对误差两个因素:影响测定结果的相对误差两个因素:T T和和T T 0.434lgcTcTT浓度的相对误差TELTE
17、LELACln434.0lg1TTdTCdClnTTTCClg434.030以吸光度A为纵坐标,波长为横坐标作图2、Beer定律:AC(吸收物质浓度)2)跃迁类型及吸收峰位置:杂散光来源:仪器本身缺陷;生色团取代基:B带长移,E2带 和K带合并共轭效应,吸收带长移,吸光系数增加溶剂极性,max 红移(长移)取代基的种类、位置和数目第二节 紫外-可见分光光度计(二)纯度检查和杂质限量测定六元氮芳杂环化合物,与相应的芳环相似,增加n*,B带强度增大,精细结构简化。507,求B12的百分含量?已知361nm处的百分吸光系数为2070mg,用水溶液配成100ml。Lambert-Beer定律适用范围:
18、稀溶液(10-2mol/L)(CHCH)n,CHCCONN,较小(10-100),吸收波长200400nm波长准确度:仪器显示波长与实际波长之差0.极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失TT影响因素:影响因素:1 1)暗噪音:)暗噪音:与检测器和放大电路等各部件的不确切性有关,与检测器和放大电路等各部件的不确切性有关,与光讯号无关与光讯号无关,可视为一个常量。,可视为一个常量。其在其在A为为0.20.7范围内,造成相对误差较小,范围内,造成相对误差较小,为测量最适宜范围。为测量最适宜范围。31 讯号噪音亦称讯号散粒噪音。光敏元件受光照射时的讯号噪音亦称讯号散粒噪音。光敏元件受光照射时的电
19、子迁移,每一单位时间中电子迁移数量是不相等的,而电子迁移,每一单位时间中电子迁移数量是不相等的,而是在某一均值周围的随机数,形成测量光强时的不确定性。是在某一均值周围的随机数,形成测量光强时的不确定性。随机数变动的幅度随光照增强而增大,与光的波长及光敏随机数变动的幅度随光照增强而增大,与光的波长及光敏元件的品质有关。元件的品质有关。2 2)讯号噪音:与光讯号有关)讯号噪音:与光讯号有关3233341.1.光源光源 钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200400nm2单色器:包括狭缝、准直镜、色散元件单色器:包括狭缝、准直镜、色散元
20、件35 棱镜棱镜对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波长不等距分出光波长不等距 光栅光栅衍射和干涉衍射和干涉 分出光波长等距分出光波长等距363吸收池:吸收池:玻璃玻璃能吸收能吸收UV光,仅适用于可见光区光,仅适用于可见光区 石英石英不吸收紫外光,适用于紫外和可见光区不吸收紫外光,适用于紫外和可见光区 要求:匹配性(对光的吸收和反射应一致)要求:匹配性(对光的吸收和反射应一致)4检测器:将光信号转变为电信号的装置检测器:将光信号转变为电信号的装置5记录装置:记录装置:讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测
21、器371 1单光束分光光度计:单光束分光光度计:特点:使用时来回拉动吸收池 移动误差对光源要求高比色池配对(一一)几种光路类型几种光路类型382 2双光束分光光度计:双光束分光光度计:特点:不用拉动吸收池,可以减小移动误差对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱 393 3双波长分光光度计双波长分光光度计 特点:利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差40收峰加强同时使吸收峰长移的基团B带精细结构简化杂散光可使吸收光谱变形,吸光度变值制成2mg/ml的HCl溶液,310nm下测定250300nm有弱吸收,有羰基存在特点:摩尔吸光系数较小。孤对n电子跃迁到*反键轨道,CO;色散元件 分出光波
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