紫外可见分光光度法终课件.ppt
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- 紫外 可见 分光光度法 课件
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1、精选课件1(Ultraviolet and visible spectrophotometry,UV/VIS)精选课件2中国的中国的墨经墨经精选课件3牛顿光学实验牛顿光学实验精选课件4其实还有肉眼看不到的紫外光其实还有肉眼看不到的紫外光!德国科学家里特,德国科学家里特,1801年在研究光年在研究光谱的不同部分对谱的不同部分对氯化银的作用时氯化银的作用时发现:随着向紫发现:随着向紫光方向移动,化光方向移动,化学活性增加,在学活性增加,在紫外部分,仍存紫外部分,仍存在着一种不可见在着一种不可见射线,使氯化银射线,使氯化银变黑,从而发现变黑,从而发现了紫外线。了紫外线。精选课件5p 1 为什么上述溶
2、液呈现不同的颜色?两个问题精选课件62 将温度计置不同光区,有何现象?而后将温度计置不同光区,有何现象?而后将将KMnO4溶液置于温度计和光区之间,又溶液置于温度计和光区之间,又有何现象?有何现象?精选课件7 由于溶液对光的选择性吸收引起的,溶液呈现的是被吸收物质的互补色。单色光复色光互补光原 因精选课件8精选课件9精选课件10 如何更精确地(或通过什么仪器)说明物质具有选择性吸收不同波长的光的性质?问题(续)精选课件111-c(KMnO4)=1.5610-4molL-12-c(KMnO4)=3.1210-4molL-13-c(KMnO4)=4.6810-4molL-1 KMnO4溶液的光吸收
3、曲线吸收曲线测定方法最大吸收峰精选课件12精选课件13赫兹赫兹-德国物理学家德国物理学家 赫兹对人类伟大的贡献是赫兹对人类伟大的贡献是用实验用实验证实了电磁波的存在,证实了电磁波的存在,发现了光电效应发现了光电效应。1888年,成了近代科学史上的年,成了近代科学史上的一座里程碑。开创了一座里程碑。开创了无线电电子技术无线电电子技术的新纪元。的新纪元。赫兹对人类文明作出了很大贡献,正当人们对赫兹对人类文明作出了很大贡献,正当人们对他寄以更大期望时,他却于他寄以更大期望时,他却于1894年因血中毒逝世,年因血中毒逝世,年仅年仅36岁。为了纪念他的功绩,人们用他的名字来岁。为了纪念他的功绩,人们用他
4、的名字来命名各种波动频率的单位,简称命名各种波动频率的单位,简称“赫赫”。精选课件141,cchhEE,注:精选课件15vEB实验测得真空中光速实验测得真空中光速181099792458.2smc精选课件16续前精选课件17电磁波谱电磁波谱1031061091012101510221031001061091013105102HZ1KHZ1MHZ1GHZ1T1km1m1cm11nmA01mX 射线射线紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线微微 波波高频电视高频电视调频广播调频广播雷达雷达无线电射频无线电射频电力传输电力传输射线射线频率频率波长波长精选课件18精选课件19续前精选课件20续前光基态激
5、发态释放能量发光hMM*发射光谱激发态光基态吸收辐射能量*MhM吸收光谱精选课件21精选课件22单波长单光束分光光度计0.57光源单色器吸收池检测器显示辐射源分光系统检测系统精选课件23目视比色法目视比色法标准系列未知样品特点利用自然光比较吸收光的互补色光准确度低(半定量)不可分辨多组分方法简便,灵敏度高早期的显示方法精选课件25 基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光化基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光化学分析法。学分析法。分为分为:光谱分析法和非光谱分析法。光谱分析法和非光谱分析法。光谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下,通过测光谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下
6、,通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。分析的方法。吸收光谱分析吸收光谱分析发射光谱分析发射光谱分析分子光谱分析分子光谱分析原子光谱分析原子光谱分析精选课件26 在光谱分析中,依据物质对光的选择性吸收而建立起来在光谱分析中,依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法的分析方法称为吸光光度法,主要有主要有:红外吸收光谱红外吸收光谱:分子振动光谱,吸收光波长范围:分子振动光谱,吸收光波长范围2.5 1000 m,主要用于有机化合物结构鉴定。主要用于有机化合物结构鉴定。紫外吸收光谱紫外吸收光谱:电子跃
7、迁光谱,吸收光波长范围:电子跃迁光谱,吸收光波长范围200 400 nm(近紫外区)(近紫外区),可用于结构鉴定和定量分析。,可用于结构鉴定和定量分析。可见吸收光谱可见吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围:电子跃迁光谱,吸收光波长范围400 750 nm,主要用于有色物质的定量分析。,主要用于有色物质的定量分析。本章主要讲授紫外可见吸光光度法。本章主要讲授紫外可见吸光光度法。精选课件27精选课件28转振电分EEEEchhE能级差精选课件29精选课件30转振电EEE远红外吸收光谱红外吸收光谱可见吸收光谱紫外转振电mevEmevEmevE2525005.0005.025.125105.025.1
8、06.0201精选课件31精选课件32对于我们经常使用的紫外吸收光谱图:对于我们经常使用的紫外吸收光谱图:如果改变通过某一物质的入射光波长,并记录如果改变通过某一物质的入射光波长,并记录该物质在每一波长处的吸光度该物质在每一波长处的吸光度A,然后以波长为横坐,然后以波长为横坐标,以吸光度为纵坐标,这样得到的谱图为该物质的标,以吸光度为纵坐标,这样得到的谱图为该物质的吸收光谱或吸收曲线。吸收光谱或吸收曲线。精选课件33紫外可见吸收光谱示意图紫外可见吸收光谱示意图00.050.10.150.20.250.32004006008001000美洛昔康 UV精选课件34 分子轨道理论分子轨道理论:当两个
9、原子结合,组成共价键时,原当两个原子结合,组成共价键时,原子中参与成键的电子组成新的分子轨道,两个成键原子的子中参与成键的电子组成新的分子轨道,两个成键原子的原子轨道组成一个能量较低的成键轨道和一个能量较高的原子轨道组成一个能量较低的成键轨道和一个能量较高的反键轨道。反键轨道。同时由于电子对组成共价键可以分为同时由于电子对组成共价键可以分为精选课件35COHnp p H精选课件36能量精选课件37图示精选课件38*n*n*分子中电子的能级和跃迁 精选课件39 p p*RKE,Bnp p E只能被真空紫外分光光度计检测到只能被真空紫外分光光度计检测到精选课件40 p p*RKE,Bnp p E精
10、选课件41600215CH3NH2365258CH3I200173CH3CL150184CH3OH1480167H2Omaxmax(nm)化合物精选课件42精选课件43(4)n*跃迁精选课件44图示精选课件45续前精选课件46精选课件47图示精选课件48续前精选课件49-OH 精选课件50精选课件51精选课件52精选课件53精选课件54续前AA精选课件56 图 苯在乙醇中的紫外吸收光谱精选课件57图示B 254 nm 200图示苯环苯环精选课件59影响影响紫外可见吸收光谱的因素精选课件60精选课件61精选课件62CCCCCCCCCH3CH3 超共轭效应比共轭效应的影响小的多超共轭效应比共轭效应
11、的影响小的多精选课件63 取代基越大取代基越大,分子共平面性越差,因此最大吸收分子共平面性越差,因此最大吸收波长蓝移,摩尔吸光系数降低。波长蓝移,摩尔吸光系数降低。精选课件64 精选课件65 从烷基取代硝基苯、偶氮苯顺反异构体的紫外吸收谱图从烷基取代硝基苯、偶氮苯顺反异构体的紫外吸收谱图(见下见下图图)也可以清楚地看到空间阻碍对分子吸收光谱的影响。与硝基也可以清楚地看到空间阻碍对分子吸收光谱的影响。与硝基苯相比,苯相比,2,4,6-三丁基硝基苯在三丁基硝基苯在255nm附近的吸收峰已经消失附近的吸收峰已经消失;偶氮苯反式异构体的摩尔吸光系数则远远大于顺式偶氮苯反式异构体的摩尔吸光系数则远远大于
12、顺式,且吸收峰,且吸收峰位红移。位红移。精选课件66互变异构互变异构:酮式:酮式:max=204 nm 烯醇式:烯醇式:max=243 nm H3CCH2CCOEtOOH3CCHCCOEtOHO共轭精选课件67CCCCH3CH3CH3O精选课件68精选课件69精选课件70精选课件71苯酚的庚烷溶液-苯酚的乙醇溶液A精选课件72图示精选课件73精选课件74 Lambert-Beer 定律是说明物质对单色光吸收的强弱与吸光物质的浓度定律是说明物质对单色光吸收的强弱与吸光物质的浓度(C)和)和 液层厚度(液层厚度(l)间的关系的定律,是光吸收的基本定律,是紫外)间的关系的定律,是光吸收的基本定律,是
13、紫外-可见可见光度法定量的基础。光度法定量的基础。Sample(conc.C)Path length lI0It透光率:透光率:T吸光度:吸光度:A0lglgtIATI 0tITILambert-Beer 定律定律:当一束平行的单色光通过溶液时,溶液的吸当一束平行的单色光通过溶液时,溶液的吸光度光度(A)与溶液的浓度与溶液的浓度(C)和光程和光程(b)的乘积成正比。的乘积成正比。A=ECl精选课件75续前lCEIIBeerLamber0lg定律表达式0lgtITIATE C l 透光率吸光度lECAT1010或:吸光系数E透光率T与浓度C或厚度l成指数函数关系吸光度吸光度A与浓度与浓度C或厚度
14、或厚度l成正比关系成正比关系精选课件76精选课件77精选课件78cbaAAAA总精选课件79lCAE精选课件80续前%1110cmEM%11cmE精选课件81 安络血的分子量为236,将其配成100ml含0.4962mg的溶液,装于1cm吸收池中,在入max为355nm处测得A值为0.557,试计算安络血的百分吸光系数和摩尔吸光系数。例题:例题:1%1Ecm1%1Ecm1%1Ecm解:A =C L=C L,故 =A/C L =0.557/(0.496210-31)=1122.531(100 mL/g cm-1)因=M/10=1122.531236/10=26491.737(L mol-1 cm
15、-1)%11cmE%11cmE%11cmE精选课件82续前下测定须在较小的左右测定灵敏度高maxmaxmaxmaxlCAEAA样参调节光路光学性质和厚度相同样品池样品溶液,参比池空白溶液样品池参比池配制样品的溶剂空白溶液ATA%1000 注:采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和注:采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素对透光率的干扰界面反射等因素对透光率的干扰精选课件83lCEA精选课件84光学因素:光学因素:化学因素:化学因素:非单色光的影响非单色光的影响 杂散光的影响杂散光的影响 反射和散射光的影响反射和散射光的影响 非平行光的影响非平行光的影响 荧光物质
16、的影响荧光物质的影响 溶液浓度的影响溶液浓度的影响 化学平衡的改变化学平衡的改变精选课件85 精选课件86续前精选课件87(1)由于在高浓度时(通常)由于在高浓度时(通常 C 0.01mol/L),吸收质点之间),吸收质点之间的平均距离缩小到一定程度,邻近质点彼此的电荷分布都会相的平均距离缩小到一定程度,邻近质点彼此的电荷分布都会相互受到影响,此影响能改变它们对特定辐射的吸收能力,相互互受到影响,此影响能改变它们对特定辐射的吸收能力,相互影响程度取决于影响程度取决于C,因此,高浓度可导致,因此,高浓度可导致 A与与 C 线性关系发生线性关系发生偏差。偏差。1.溶液浓度的影响溶液浓度的影响(2)
17、摩尔吸光系数)摩尔吸光系数与溶与溶液折射率液折射率n有关,而溶液有关,而溶液浓度过高会改变其折射率,浓度过高会改变其折射率,从而使摩尔吸光系数发生从而使摩尔吸光系数发生改变,导致线性关系的偏改变,导致线性关系的偏离。离。Beer定律应用的另一重要前提定律应用的另一重要前提稀溶液稀溶液例:在水溶液中,例:在水溶液中,Cr()的的两种离子存在如下平衡两种离子存在如下平衡:2.化学平衡的改变化学平衡的改变 溶液中的溶质可因溶液中的溶质可因 c 的改变而有离解、缔合、配位以的改变而有离解、缔合、配位以及与溶剂间的作用等原因而发生偏离及与溶剂间的作用等原因而发生偏离 L-B 定律的现象。定律的现象。Cr
18、2O72-+H2O 2CrO42-+2H+Cr2O72-与与 CrO42-有不同的有不同的 A 值,值,溶液的溶液的 A 值是二种离子的值是二种离子的 A 之和。之和。但由于随着浓度的改变(稀释)或但由于随着浓度的改变(稀释)或改变溶液的改变溶液的 pH 值,值,Cr2O42-/CrO42-会发生变化,使会发生变化,使C总总与与 A总总 的关系偏离直线。的关系偏离直线。消除方法:控制条件。消除方法:控制条件。精选课件89 紫外紫外-可见分光光度计是测量样品对入射光吸收的光谱仪。其可见分光光度计是测量样品对入射光吸收的光谱仪。其工作原理为:由光源产生的连续辐射,经单色器后获得单色光,工作原理为:
19、由光源产生的连续辐射,经单色器后获得单色光,通过液槽中的待测溶液后,一部分被待测溶液所吸收,未被吸收通过液槽中的待测溶液后,一部分被待测溶液所吸收,未被吸收的光到达光检测器,使光信号转变成电信号并加以放大,最后将的光到达光检测器,使光信号转变成电信号并加以放大,最后将信号数据显示或记录下来。信号数据显示或记录下来。精选课件90 紫外紫外-可见分光光度计由可见分光光度计由光源光源、单色器单色器、吸收吸收池池、检测器检测器以及以及数据处理及记录数据处理及记录(计算机)等组(计算机)等组成。成。单色器 精选课件91工作原理及仪器结构框图工作原理及仪器结构框图精选课件92光源:光源:钨灯或卤钨灯钨灯或
20、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 200360nm精选课件93精选课件94精选课件952.单色器单色器 单色器的作用是将来自光源的光按单色器的作用是将来自光源的光按波长的长短顺序分散为单色光并能随波长的长短顺序分散为单色光并能随意调节所需波长的光。主要由意调节所需波长的光。主要由入射狭入射狭缝、准直镜、色散元件、物镜和出射缝、准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝组成。狭缝组成。(1)入射狭缝用于限制杂散光进入单色器;入射狭缝用于限制杂散光进入单色器;(2)准直镜将入射光束变为平行光束后进入色散元件;准直镜将入射光束变为平行光束后进入色散元件;(4)物镜
21、将出自色散元件的平行光聚焦于出口狭缝;物镜将出自色散元件的平行光聚焦于出口狭缝;(5)出射狭缝用于限制通带宽度。出射狭缝用于限制通带宽度。(3)色散元件把混合光分散为单色光,是单色器的关键部分;常用的色散元件把混合光分散为单色光,是单色器的关键部分;常用的色散元件有:棱镜、光栅、滤光片。色散元件有:棱镜、光栅、滤光片。精选课件96精选课件97光栅光栅具有周期性的空间结构或光学性具有周期性的空间结构或光学性能(如能(如n,tn,t)的衍射屏,统称光栅。利用光)的衍射屏,统称光栅。利用光的衍射作用和干扰作用使不同的衍射作用和干扰作用使不同 的光有不的光有不同的方向,起到色散作用。(光栅色散后同的方
22、向,起到色散作用。(光栅色散后的光谱是均匀分布的)的光谱是均匀分布的)光栅光栅精选课件98棱镜棱镜由玻璃或石英制成,由玻璃或石英制成,它对不同它对不同 的光有不同的折的光有不同的折射率,将复合光分开,但:射率,将复合光分开,但:光谱疏密不均,长光谱疏密不均,长 区密,区密,短短 区疏。区疏。棱镜棱镜 用棱镜和光栅作色散元件,分光性能好,能分出很窄的光谱通用棱镜和光栅作色散元件,分光性能好,能分出很窄的光谱通带,辐射纯度高,使用方便。带,辐射纯度高,使用方便。棱镜的缺点是色散率随波长而改变。棱镜的缺点是色散率随波长而改变。采用反射光栅作色散元件,可用于紫外、可见及红外光谱区,而且采用反射光栅作色
23、散元件,可用于紫外、可见及红外光谱区,而且在整个波长区内具有几乎一致的分辨能力。在整个波长区内具有几乎一致的分辨能力。各种波长同级谱线集合起来构成光源一套光谱,光栅光谱仪有各种波长同级谱线集合起来构成光源一套光谱,光栅光谱仪有几套光谱。如果光源发出的是具有连续光谱的白光。例如钨丝灯炮,几套光谱。如果光源发出的是具有连续光谱的白光。例如钨丝灯炮,则光栅光谱中除则光栅光谱中除0级仍然近似白色的亮线外,级仍然近似白色的亮线外,其它级各色主级强亮线其它级各色主级强亮线都排列成连续的光谱带都排列成连续的光谱带,而,而棱镜只有一套光谱棱镜只有一套光谱,这是两者的区别。,这是两者的区别。精选课件993吸收池
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