紫外可见光分光光度法课件.ppt
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1、紫外可见光分光光度法(优选)紫外可见光分光光度法产生n*跃迁和*跃迁依据Beer定律,A与C关系应为偏离Beer定律的因素(一)单组分的定量方法c 浓度,单位mol/l或g/100ml1分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起1)暗噪音与检测器和放大电路不确切性有关三、光谱法仪器分光光度计本性质变化的分析方法即一束平行的单色光通过稀溶液时,溶液中吸光物质的吸光度与溶液的液层厚度和浓度之积成正比。例维生素B12 的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207,用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失两组分在各自max下不重叠分别按单组分定量偏离Be
2、er定律的因素选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大3电磁波谱电磁辐射按波长顺序排列,称。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常见的电磁辐射与物质作用的术语:常见的电磁辐射与物质作用的术语:吸收:是原子、分子或离子吸收光子的能量(等 于基态和激发态能量之差),从基态跃迁至激发态的过程。发射:是物质从激发态跃迁回基态,并以光的形式释放出能量的过程。散射:没涉及能量的交换。拉曼散射:涉及能量的交换。折射、反射、干涉、衍射(一)分类 1光谱法利用物质与电磁辐射作用时,物质内部 发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射 辐射等电磁辐射的强度随波长变化
3、的定性、定量 分析方法 2非光谱法利用物质与电磁辐射的相互作用测定 电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基 本性质变化的分析方法 分类折射法、旋光法、比浊法、射线衍射法3光谱法与非光谱法的区别 原子光谱法:以测量气态原子或离子外层或内层原子光谱法:以测量气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方法。方法。原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法以及法以及X射线荧光光谱法射线荧光光谱法分子光谱法:由分子中电子能级、振动和转动能级分子光谱法:由分子中电子能级、振动和转动能级
4、的变化,表现形式为带光谱。的变化,表现形式为带光谱。红外吸收法、紫外红外吸收法、紫外-可见光吸收光谱法、分子荧光可见光吸收光谱法、分子荧光和磷光光谱法和磷光光谱法1分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起能级电子能级、振动能级、转动能级跃迁电子受激发,从低能级转移到高能级的过程转振电分EEEEchhE能级差2分子吸收光谱的分类 分子内运动涉及三种跃迁能级,所需能量大小顺序 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mevEmevEmevE2525005.0005.025.125105.025.106.02013紫外可见吸收光谱的产生 由于分子吸收紫外可见光区的电磁辐射,分子中 价
5、电子(或外层电子)的能级跃迁而产生 (吸收能量=两个跃迁能级之差)(三)发射光谱(四)吸收光谱 光基态激发态释放能量发光hMM*发射光谱激发态光基态吸收辐射能量*MhM吸收光谱主要特点三个基本单元组成主要特点三个基本单元组成一、紫外可见吸收光谱的电子跃迁类型 二、相关的基本概念三、吸收带类型和影响因素四、影响吸收带的因素五、朗伯比尔定律预备知识预备知识COHnp ps sH取此溶液在1cm的吸收池中,于361nm处测定吸光度为0.或采用不同溶剂后E小,max250400nm,max100而n跃迁长移到310350nm,100注溶剂对不饱和酮、醛有显著影响,一般溶剂极性增加使带红移,而使n带蓝移
6、。T越大,物质对光的吸收越弱;反之,越强。定性、定量依据杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度依据Beer定律,A与C关系应为三、光谱法仪器分光光度计钨灯或卤钨灯可见光源 3501000nm基态与激发态:电子吸收能量,由基态激发态k1比例常数2)讯号(散粒)噪音2测A2a组分干扰不能按单组分定量测Cb推测分子中可能存在的基团(分子结构鉴定)图示1.*跃迁跃迁饱和烃(甲烷,乙烷)饱和烃(甲烷,乙烷)E很高,很高,n*n*图示214nm 中强吸收带原子吸收/发射光谱法:原子外层电子能级跃迁B取代苯中,因E1带在远紫外区,研究较少,而E2带和B带研究最为广泛。极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精
7、细结构消失电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基羧酸和酯都含有羰基,有和n跃迁。选max作为测定波长(E,S且成线性)极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失吸收:是原子、分子或离子吸收光子的能量(等 于基态和激发态能量之差),从基态跃迁至激发态的过程。T越大,物质对光的吸收越弱;反之,越强。具n 电子和电子的基团主成分强吸收,杂质无吸收/弱吸收与纯品比较,E注注紫外光谱电子跃迁类型紫外光谱电子跃迁类型 n*跃迁跃迁 *跃迁跃迁 饱和化合物无紫外吸收饱和化合物无紫外吸收 电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系联系根据分子结构根据分子结构推测可能
8、产生的电子跃迁类推测可能产生的电子跃迁类型;型;根据吸收谱带波长和电子跃迁类型根据吸收谱带波长和电子跃迁类型 推测分子中可能存在的基团(分子结构推测分子中可能存在的基团(分子结构鉴定)鉴定)1吸收光谱(吸收曲线)不同波长光对样品作用不同,吸收强度不同 以A作图 next2吸收光谱特征定性依据 吸收峰max 吸收谷min 肩峰sh 末端吸收饱和跃迁产生常见的电磁辐射与物质作用的术语:然而未共用电子对的n轨道的能量未变,但,轨道能级已提高,所以n跃迁跃迁所需能量增大,n跃迁吸收峰短移。为了保证透过光对检测器的响杂散光来源仪器本身缺陷;2非光谱法利用物质与电磁辐射的相互作用测定分类折射法、旋光法、比
9、浊法、射线衍射法拉曼散射:涉及能量的交换。反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光E很高,104 强带 min102 弱带1R带由含杂原子的不饱和基团的n*跃迁产生CO;CN;NN E小,max250400nm,max200nm,max104 3B带由*跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带 max=254nm,宽带,具有精细结构;max=200极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失4E带由苯环环形共轭系统的*跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm max104(常观察不到)E2 200nm max=7000 强吸收苯环有发色团取代且与苯环共轭时,E2带与K带合并 一起红移(长移
10、)图示图示1、由于立体阻碍,会影响共轭效应由于立体阻碍,会影响共轭效应立体阻碍立体阻碍2、在有些在有些、不饱和酮中,虽然双键与酮基不产生共不饱和酮中,虽然双键与酮基不产生共轭体系,但由于适当的立体排列,使羰基氧的孤轭体系,但由于适当的立体排列,使羰基氧的孤对和双键的对和双键的电子发生作用,产生电子发生作用,产生R带。带。OCH2214nm 中强吸收带中强吸收带 284nm R带带SCOmax=238nm,max=2535规定 A3100.一CH3一Cl一Br一OH一OCH3一NH2一O一NHCOCH3一NCH3E很高,150nm(远紫外区)含杂原子不饱和基团(C N,C O)4、pH值的影响:
11、影响物质存在型体,影响吸收波长要求匹配性(对光的吸收和反射应一致)2mg/mL 0.3光谱法与非光谱法的区别跃迁电子受激发,从低能级转移到高能级的过程4检测器将光信号转变为电信号的装置一、物理量透光率及吸光度光敏元件受光照射时的电子迁移非极性非极性 极性极性 COCOn p p p p 非非 极极 非非 极极n p p*跃迁:跃迁:蓝移;蓝移;p p p p*跃迁:红移;跃迁:红移;max(正己烷正己烷)max(氯仿氯仿)max(甲醇甲醇)max(水水)pp*230238237243np*3293153093053、溶剂效应1:乙醚2:水12250300苯酰丙酮 非极性 极性n p*跃迁:蓝移
12、;蓝移;p p*跃迁:红移;极性溶剂使精细结构消失;OHOH-H+Omax=210.5nm,270nmmax=235nm,287nm光的吸收基本定律光的吸收基本定律 LambertBeerLambertBeer定律定律 物理量:透光率及吸光度 LambertBeer定律 偏离Beer定律的因素 透光率的测量误差图1 光和物质发生作用示意图I入=I吸+I透+I反+I散I入=I吸+I透透光率透过光的强度与入射光强度之比。透光率透过光的强度与入射光强度之比。0IIT T越大,物质对光的吸收越弱;反之,越强。吸光度吸光度:反映物质对光的吸收强弱的物理量。TATlglg1A越大,物质对光的吸收越强;反之
13、,越弱。一、物理量透光率及吸光度一、朗伯比尔定律 1 1、朗伯定律朗伯定律图2 光的吸收基本定律示意图 A=k1b A吸光度 k1比例常数2.2.比尔定律比尔定律 当单色光通过溶液层的厚度一定时,溶液的吸光度与溶液的浓度成正比,即比尔定律,表示为 ckIIlgA20图3 光的吸收基本定律示意图 二、朗伯比尔定律二、朗伯比尔定律3 3、朗伯比尔定律、朗伯比尔定律bcE lgA0IIE吸光系数 A吸光度,为无因次量 b液层厚度,一般单位为cm c 浓度,单位mol/l或g/100ml 即一束平行的单色光通过稀溶液时,溶液中吸光物质的吸光度与溶液的液层厚度和浓度之积成正比成正比。吸光系数的物理意义吸
14、光系数的物理意义 讨论讨论 1)E=f(组分性质,温度,溶剂,(组分性质,温度,溶剂,)当组分性质、温度和溶剂一定,当组分性质、温度和溶剂一定,E=f()2)不同物质在同一波长下)不同物质在同一波长下E可能不同(选择性吸收)可能不同(选择性吸收)3)E,物质对光吸收能力,物质对光吸收能力,定量测定灵敏度定量测定灵敏度 定性、定量依据定性、定量依据bcAE单位浓度、单位厚度的吸光度吸光系数两种表示法吸光系数两种表示法 1)摩尔吸光系数)摩尔吸光系数 在一定在一定下,下,C=1mol/L,L=1cm时的吸光度时的吸光度%1110cmEM%11cmE 在同一波长下,各组分吸光度具有在同一波长下,各组
15、分吸光度具有加和性。加和性。应用多组分测定的理论依据应用多组分测定的理论依据cbaAAAA总E较小,200nmE很高,150nm(远紫外区)极吸收带将消失,代之出现新的共轭吸收带,其波E很高,150nm(远紫外区)吸收带将消失,代之出现新的共轭吸收带,其波发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射规定 A3100.原子吸收/发射光谱法:原子外层电子能级跃迁在同一分子中有两个双键,其间有两个以上次甲基隔开,则它们的吸收峰位置与只含一个双键的吸收峰位置相同,只是吸收强度约增加一倍。E很高,104 强带lII厚度为透过光强为入射光强为00IIT 透光率TAlg吸光度描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度
16、和待测物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浓度的关系lALamber定律:CABeer定律:动画1动画2 取物体中一极薄层xxdISdnkSdSdnkdSdnI透过薄层减弱的光强为几率光子通过薄层被吸收的不让光子通过的面积为薄层的吸光质点数为设入射光强为SdnkIdIxxnIIxxSdSkIdI00SnEIISnkII00lglnClSnCVnlVS和由 讨论讨论1 1LamberBeerLamberBeer定律的适用条件(前提)定律的适用条件(前提)入射光为单色光入射光为单色光 溶液是稀溶液溶液是稀溶液2 2在同一波长下,各组分吸光度具有加和性在同一波长下,各组分吸光度具有
17、加和性 应用多组分测定应用多组分测定lCEIIBeerLamber0lg定律表达式lCETAIITlg0吸光度透光率lECAT1010或:吸光系数EcbaAAAA总 依据Beer定律,A与C关系应为 经过原点的直线 偏离Beer定律的主要因素表现为 以下两个方面(一)化学因素(一)化学因素(二)光学因素(二)光学因素lCEA Beer定律适用的前提之一是稀溶液定律适用的前提之一是稀溶液 浓度改变会使浓度改变会使C与与A关系偏离定律关系偏离定律2 1非单色光的影响非单色光的影响 Beer定律应用的重要前提定律应用的重要前提入射光为单色光入射光为单色光 照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光
18、其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定 为了保证透过光对检测器的响 应,必须保证一定的狭缝宽度 这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度21020121IIII和为对应的透过光光强分别和入射光光强分别为的光组成和设入射光由波长为lECIIlCEIITA10lglg0002010201020102010201211212110101010IIIIIIIIIIIITlCEElCElCElCE)(又0201020111210lglgIIIIlCETAlCEE)(讨论讨论 入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状形状 结论结论选择较纯单色光(选
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