紫外可见分光光度法-课件.ppt
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1、第十章第十章紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法(UV-vis)第十章第十章内容提要内容提要第一节第一节 紫外紫外可见分光光度法的可见分光光度法的 基本原理和概念基本原理和概念第二节第二节 紫外紫外可见分光光度计可见分光光度计第三节第三节 紫外紫外可见分光光度分析法可见分光光度分析法第十章第十章概述概述 第十章第十章 紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法是根据物质分子对紫外或是根据物质分子对紫外或可见光区(可见光区(200200800 nm)800 nm)电磁辐射的吸收特征或吸收电磁辐射的吸收特征或吸收程度而建立的分析方法。程度而建立的分析方法。对物质进行对物质进行定性分析、定量分析及结构分析
2、定性分析、定量分析及结构分析。按所吸收光的波长不同,分为按所吸收光的波长不同,分为紫外分光光度法紫外分光光度法和和可见分光光度法可见分光光度法,合称为,合称为紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法。紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱:分子价电子能级跃迁产生的。分子价电子能级跃迁产生的。波长范围:波长范围:100-800 nm.(1)远紫外光区远紫外光区:100-200nm (2)近紫外光区近紫外光区:200-400nm (3)可见光区可见光区:400-800nm电子跃迁的同时,伴随着振动转动能级的跃迁电子跃迁的同时,伴随着振动转动能级的跃迁;带状光带状光谱。谱。(1)具有较高的灵敏度,适用于微
3、量组分的测定。具有较高的灵敏度,适用于微量组分的测定。(2)通常所测试液的浓度下限达通常所测试液的浓度下限达10-5 10-6 mol/L。(3)吸光光度法测定的相对误差约为吸光光度法测定的相对误差约为2%5%。(4)测定迅速,仪器操作简单,价格便宜,应用广测定迅速,仪器操作简单,价格便宜,应用广泛泛 (5)几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都能用此法进行测定。分都能用此法进行测定。(6)常用于化学平衡等的研究。常用于化学平衡等的研究。紫外可见吸收光谱的产生:分子中的价电子能级跃迁产生的紫外可见吸收光谱的产生:分子中的价电子能级跃迁产生的 有机化
4、合物的紫外有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果:可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果:电子、电子、电子、电子、n电子电子。COHnp ps sHn *第一节第一节 紫外紫外-可见分光光度法的基本原理和概念可见分光光度法的基本原理和概念一、电子跃迁类型一、电子跃迁类型*n*n*有 机 化 合 物 的 吸 收 光 谱有 机 化 合 物 的 吸 收 光 谱 主 要 由主 要 由*、*、n*、n*及及电电荷迁移跃迁荷迁移跃迁产生的。产生的。无机化合物的吸收光谱无机化合物的吸收光谱主要由主要由电荷迁电荷迁移跃迁和配位场跃迁移跃迁和配位场跃迁产生。产生。跃迁类型 能在紫外光区产生吸收的有机能在紫外
5、光区产生吸收的有机 化合物:不饱和且具有共轭系统化合物:不饱和且具有共轭系统跃跃 迁迁类类 型型波长范围及特点波长范围及特点基基 团团能量能量含杂原子的不饱和基团含杂原子的不饱和基团 远紫外区远紫外区(max104,强吸收,强吸收 跃迁几率小跃迁几率小 max200nm的光的光),但当它们与发色,但当它们与发色团相连时,就会发生团相连时,就会发生n共轭作用共轭作用,增强生色,增强生色团的生色能力团的生色能力(吸收波长向长波方向移动,且吸吸收波长向长波方向移动,且吸收强度增加收强度增加),这样的基团称为,这样的基团称为助色团助色团。蓝移和红移蓝移和红移 由于取代基的作用或溶剂效应,导致发色由于取
6、代基的作用或溶剂效应,导致发色团的吸收峰团的吸收峰向长波方向移动向长波方向移动的现象称为向红移的现象称为向红移动,简称动,简称红移红移。发色团的吸收峰。发色团的吸收峰向短波方向移向短波方向移动动的现象称为向紫移动,简称的现象称为向紫移动,简称蓝移蓝移。由于化合物的结构由于化合物的结构改变或其它效应改变或其它效应,使使吸吸收强度增加收强度增加的效应称的效应称为为浓色效应浓色效应;使;使吸收吸收强度减弱强度减弱的效应称为的效应称为淡色效应淡色效应。浓色效应和淡色效应浓色效应和淡色效应 有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果:电子、电子、电子、电子、n电子电子。COHnp ps sHs s
7、p p *s s*RKE,Bnp p E分子轨道理论分子轨道理论:成键轨道反键轨道。Ultraviolet spectrometry of organic compounds三、吸收带及其与分子结构的关系三、吸收带及其与分子结构的关系1.R带带 从德文从德文Radikal(基团基团)得名得名 为为n*跃迁引起的吸收带。如羰基跃迁引起的吸收带。如羰基CO,NO2、CHO等,等,其特点为其特点为吸收强度弱吸收强度弱,100,吸收峰波长一般在吸收峰波长一般在270nm以上;以上;2.K带带 从德文从德文Konjugation(共轭作用共轭作用)得名得名 为为*跃迁引起的,如共轭双键。该吸收带的特跃迁
8、引起的,如共轭双键。该吸收带的特点为点为吸收峰很强吸收峰很强,104,最大吸收峰位置一般在,最大吸收峰位置一般在217280nm。共轭双键增加,。共轭双键增加,max向长波方向移动,向长波方向移动,max也随之增加;也随之增加;3.B带带 从德文从德文Benzenoid(苯的苯的)得名得名 为为芳香化合物芳香化合物(包括杂环芳香化合物包括杂环芳香化合物)的特征吸收带。的特征吸收带。这是由于这是由于*跃迁和苯环的振动重叠跃迁和苯环的振动重叠引起的。苯蒸气引起的。苯蒸气在在230270nm处出现精细结构的吸收光谱,称为笨的处出现精细结构的吸收光谱,称为笨的多重吸收带或精细结构吸收带。在极性溶剂中或
9、苯环上多重吸收带或精细结构吸收带。在极性溶剂中或苯环上有取代基时,复杂的有取代基时,复杂的B吸收带简化,精细结构消失,出吸收带简化,精细结构消失,出现一宽峰,现一宽峰,中心在中心在256nm,220。是由苯环结构中三是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭系个乙烯的环状共轭系统的跃迁所产生的。统的跃迁所产生的。分为分为E1和和E2吸收带,吸收带,其中其中E1在在185nm 附近附近,=47000,E2在在204nm,=7900,均为,均为强吸收强吸收。4.E带带 羰基双键与苯环共扼:羰基双键与苯环共扼:K带强;苯的带强;苯的E2带与带与K带带合并,红移;合并,红移;取代基使取代基使B带简化;带简化;氧
10、上的孤对电子:氧上的孤对电子:R带,跃迁禁阻,弱;带,跃迁禁阻,弱;CC H3On p*;R带p p*;K带B带和带和E带带苯的苯的B带吸收光谱带吸收光谱苯蒸气苯蒸气苯的乙醇溶液苯的乙醇溶液苯异丙烷溶液的紫外吸收光谱苯异丙烷溶液的紫外吸收光谱B带带E1带带E2带带苯乙酮的紫外吸收光谱苯乙酮的紫外吸收光谱吸收带吸收带 max(nm)max(Lmol-1cm-1)B带带R带带苯乙酮的吸收带lg E2带带K带带生色团生色团四、影响吸收带的因素四、影响吸收带的因素 位阻影响位阻影响 跨环效应跨环效应 溶剂效应溶剂效应 pHpH影响影响共轭系统共轭系统共平面性共平面性共轭效应共轭效应 max max(短
11、移),(短移),溶剂极性溶剂极性 K K带长移,带长移,R R带短移带短移 maxmax 210.5nm,270nm210.5nm,270nm235nm,287nm235nm,287nm二苯乙烯顺反异构体的紫外吸收光谱顺式顺式位阻影响位阻影响溶剂效应溶剂效应溶剂极性溶剂极性(n(np p*)(p pp p*)p pp p*非极性溶剂非极性溶剂极性溶剂极性溶剂p p*p p E E非非 nnp p*极性溶剂对两种跃迁能级差的影响极性溶剂对两种跃迁能级差的影响 E E极极非极性溶剂非极性溶剂p p*n n极性溶剂极性溶剂 E E非非 105:超高灵敏;:超高灵敏;E=(610)104:高灵敏;:高
12、灵敏;E=104 103:中等灵敏;:中等灵敏;E 103 :不灵敏。:不灵敏。(6)E在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol L-1、液层厚度为、液层厚度为1cm时时 该溶液在某一波长下的该溶液在某一波长下的吸光度吸光度。六、偏离比耳定律的原因六、偏离比耳定律的原因 C A 1.现象现象 标准曲线法测定未知溶液的浓度时,发现:标准标准曲线法测定未知溶液的浓度时,发现:标准曲线常发生弯曲(尤其当溶液浓度较高时),这种曲线常发生弯曲(尤其当溶液浓度较高时),这种现象称为对朗伯现象称为对朗伯比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。2.引起偏离的因素(两大类)引起偏离的因素(两大类)(1)物理性因素
13、,)物理性因素,即仪器的非理想引起的;即仪器的非理想引起的;(2)化学性因素。)化学性因素。难以获得真正的纯单色光难以获得真正的纯单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯光可导致对朗伯比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。物理性因素:物理性因素:非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯比耳比耳定律的偏离定律的偏离,最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。化学性因素化学性因素 朗伯朗伯比耳定律的假定:比耳定律的假定:所有的吸所有的吸光质点
14、之间不发生相互作用;仅在稀溶光质点之间不发生相互作用;仅在稀溶液液(c 主成分吸收主成分吸收与纯品比较,与纯品比较,E,光谱变形光谱变形UV-vis定量分析方法定量分析方法单组分定量分析方法单组分定量分析方法多组分定量分析方法多组分定量分析方法单组分的定量方法单组分的定量方法单组分的定量方法单组分的定量方法吸光系数法吸光系数法校正曲线法校正曲线法对照法对照法吸光系数法吸光系数法适用:单色光较纯,符合适用:单色光较纯,符合Beer定律定律方法:方法:绝对法绝对法:比较法:比较法:UV-vis单组分定量分析方法:吸光系数法(例题)例例1:VB12 max 361nm:E1%1cm=207,A=0.
15、414,l=1cm,求,求C=?g/100ml例例2:样品样品VB1225.0mg1000ml,max 361nm:A=0.507,l=1cm,求,求VB12(%)=?C=25mg/1000ml=0.0025g/100ml=20 g/ml校正校正/标准标准/工作曲线法工作曲线法适用:适用:单色光不纯,不完全符合单色光不纯,不完全符合L-B定律(曲线不过零定律(曲线不过零点,线性稍差)点,线性稍差)方法:方法:标准序列标准序列固定条件固定条件AC曲线曲线样品样品同上条件同上条件AxCx曲线曲线回归方程:回归方程:A=ElC=KCAx校正曲线法示意图校正曲线法示意图Cx对照法(外标一点法)对照法(
16、外标一点法)适用:适用:线性关系较好线性关系较好要求:要求:相同测定条件相同测定条件 Cs与与Cx相近相近方法:方法:对照法示意图对照法示意图As=ECsl;Ax=ECxl 多组分的定量方法多组分的定量方法多组分的定量方法多组分的定量方法cbaAAAA总定量依据:三种情况:三种情况:1两组分吸收光谱不重叠(两组分吸收光谱不重叠(互不干扰互不干扰)两组分在各自两组分在各自max下不重叠下不重叠分别按单组分定量分别按单组分定量aaaaaaEACCEA1111由bbbbbbEACCEA2222由bbaaAEAE222111;测定;测定过程:2.吸收光谱单向重叠吸收光谱单向重叠 a b 1 2A 1a
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