波谱分析技术第一章.pptx

1 1结构分析方法物理常数测定波谱分析紫外可见吸收谱(Uv-visspectra)荧光磷光发射谱红外吸收谱(IRspectra)拉曼谱核磁共振谱(NMRspectra)顺磁共振谱(ESR/EPRspectra)质谱(MSspectra)元素分析2 2四谱简介Uv-vis spectra 价电子和分子轨道上的电子在不同能级上的跃迁引起价电子和分子轨道上的电子在不同能级上的跃迁引起价电子和分子轨道上的电子在不同能级上的跃迁引起价电子和分子轨道上的电子在不同能级上的跃迁引起应用应用:定性(鉴定共轭发色基团,提供结构骨架及构象等)定量不足不足:特征性不强,无法确定官能团3 3四谱简介IR spectra (Infrared Radiation)由分子振动引起由分子振动引起由分子振动引起由分子振动引起 (分子振动分子振动分子振动分子振动-转动光谱转动光谱转动光谱转动光谱)应用应用:定性(鉴定特征官能团和化学键的类型)定量应用范围广,可靠性强不足不足:不能给出详细的结构信息4 4四谱简介NMRspectra(nuclearmagneticresonance)定性(可给出详细的结构及官能团信息)定量 5 5四谱简介Massspectra 通过分子离子峰及各种碎片峰确定分子结构6 6四谱简介综合评价综合评价灵敏度:MSUv-visIR1H-NMR13C-NMR信息量:NMRMSIR(Uv-vis)难度:NMRMSIR(Uv-vis)7 7四谱简介授课进度授课进度Uv-visspectra1.5weeksIR2weeksNMR4weeksMS2.5weeks综合解析1weeks8 8第一章第一章 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱Uv-visabsorptionspectra分子吸收光谱，在电子能级间的跃迁（实际上是分子轨道上的电子在不同轨道之间跃迁），为电子光谱，但也叠加了振动和转动光谱带状吸收。光谱名称波长范围远紫外光10200nm近紫外光200400nm可见光400780nm9 9一.吸收光谱学基础知识1.电磁辐射的性质电磁辐射的性质光的基本性质光的基本性质光的基本性质光的基本性质 电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性真空中真空中:1010结论结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越一定波长的光具有一定的能量，波长越 长长(频率越低频率越低)，光量子的能量越低。，光量子的能量越低。单色光：具有相同能量单色光：具有相同能量(相同波长相同波长)的光。的光。混合光：具有不同能量混合光：具有不同能量(不同波长不同波长)的光复合在一起。的光复合在一起。互补光：互补光：2 2种光按照一定的比例混合可以形成白光。种光按照一定的比例混合可以形成白光。1111HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science /nm 吸收光颜色吸收光颜色 物质颜色物质颜色 400-450紫黄绿 450-480蓝蓝黄黄 480-490绿蓝绿蓝橙橙 490-500蓝绿蓝绿红红 500-560绿绿红紫红紫 560-580黄绿黄绿紫紫 580-610黄黄蓝蓝 610-650橙橙绿蓝绿蓝 650-780红红蓝绿蓝绿物质颜色与吸收光颜色关系物质颜色与吸收光颜色关系1212HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 颜色与光的关系：颜色与光的关系：白光全吸收白光全吸收白光全透过白光全透过吸收黄光吸收黄光13132.电磁辐射的区域划分电磁辐射的区域划分(资料来源：资料来源：资料来源：资料来源：大学化学手册大学化学手册大学化学手册大学化学手册468468页页页页)宇宙射线：宇宙射线：10-6-10-3 A 射射 线：线：10-3-10-2 AX 射射 线：线：10-2-102 A远紫外线：远紫外线：10-200nm近紫外线：近紫外线：200-400nm可可 见见 光：光：400-750nm近红外线：近红外线：750-2500nm中红外线：中红外线：2500-5000nm远红外线：远红外线：5000-10000nm微微 波：波：0.1-100cm无线电波：无线电波：1-1000m14143.吸收光谱学吸收光谱学 远紫外光远紫外光(10200nm)：可被大气中的水气、氮、氧：可被大气中的水气、氮、氧和二氧化碳等所吸收，只能在真空中研究，称为真和二氧化碳等所吸收，只能在真空中研究，称为真空紫外光。空紫外光。近紫外：近紫外：200-400nm可见光：人眼能感觉到的波长可见光：人眼能感觉到的波长400-780nm的光。的光。白光：由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光按一定比白光：由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光按一定比例混合而成的复合光。例混合而成的复合光。1515光谱的分类电磁辐射本质：原子光谱（线状光谱）分子光谱（带状光谱）辐射传递形式：发射，吸收，荧光，拉曼光谱在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。1616分子运动与能级跃迁1717l E电子电子 E振动振动 E转动转动l处在同一电子能级的分子，可能因其振动能量不同，而处在不同的振动能级上l当分子处在同一电子能级和同一振动能级时，它的能量还会因转动能量不同，而处在不同的转动能级上l分子总能量E分子分子=E电子电子 +E振动振动 +E转动转动1818通常，分子是处在基态振动能级上。通常，分子是处在基态振动能级上。当用紫外、可见光照射分子时，电子可以从基态激当用紫外、可见光照射分子时，电子可以从基态激发到激发态的任一振动（或不同的转动）能级上。发到激发态的任一振动（或不同的转动）能级上。因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包括了大量因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包括了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带，谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带，这就是为什么分子的紫外、可见光谱不是线光谱，这就是为什么分子的紫外、可见光谱不是线光谱，而是带状光谱的原因。而是带状光谱的原因。1919朗伯比尔定律朗伯比尔定律当当一一束束单单色色光光通通过过透透明明介介质质时时，光光强强度度的的降降低低同同入入射射光光光光强强，吸收介质的厚度及光路中吸光粒子的数目成正比。吸收介质的厚度及光路中吸光粒子的数目成正比。其中：其中：I0入射光强；入射光强；I透射光强；透射光强；a吸光系数；吸光系数；b光程长度（光程长度（cm）；）；c被测物质浓度（被测物质浓度（g/L）；）；I/I0透射透射比；令比；令TI/I0，T百分透射比；百分透射比；1T百分吸光率；百分吸光率；lgI/I0A2020当当c用用mol.L-1表示时，表示时，e e摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，L.mol-1.cm-12121二Uv-Vis吸收光谱的基本概念1.紫外可见吸收光谱的特征2222定性，定量分析2323 O n电子（电子（n轨道）轨道）有机物有机物 H C 电子（电子（轨道）轨道）H 电子（电子（轨道）轨道）价电子：价电子：电子电子饱和的饱和的键键电子电子不饱和的不饱和的键键n电子电子孤对电子孤对电子分子中分子轨道有成键轨道与反键轨道：分子中分子轨道有成键轨道与反键轨道：它们的能级高低为：它们的能级高低为：n*2.电子跃迁的类型2424OO2 2的分子轨道能级图的分子轨道能级图的分子轨道能级图的分子轨道能级图2s2p1s2p*2p*2p*2s*1s1s1s2s2s2pA.OM.OA.O2525*反键轨道反键轨道 *反键轨道反键轨道 n非键轨道非键轨道 成键轨道成键轨道 成键轨道成键轨道*n*n*（一）分子中电子的跃迁类型（一）分子中电子的跃迁类型2626HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 跃迁跃迁所需能量最大；吸收远紫外光所需能量最大；吸收远紫外光吸收波长吸收波长200 nm；饱和烷烃的分子只有饱和烷烃的分子只有跃迁跃迁 甲烷甲烷max=125 nm 乙烷乙烷max=135 nm2727 n 跃迁跃迁所需能量较大，大部分峰在真空紫外区，近紫外所需能量较大，大部分峰在真空紫外区，近紫外区不易观察到，区不易观察到，摩尔吸光系数摩尔吸光系数 较小。较小。吸收波长为吸收波长为150250nm含有未共用电子对的饱和烃衍生物含有未共用电子对的饱和烃衍生物(含含N、O、S和卤素等杂原子和卤素等杂原子)均呈现均呈现 n*跃迁跃迁CH3OH、CH3NH2n*：183nm、213nmCH3I *150210nm n*259nmCH2I2 n*292nmCHI3 n*349nm2828HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 和和n跃迁跃迁轨道能量低，两种跃迁所产生的吸收峰波轨道能量低，两种跃迁所产生的吸收峰波长一般大于长一般大于200nm*跃迁：跃迁：在在10104 4 左右，强吸收；左右，强吸收；n*跃迁：跃迁：在在10-10010-100之间，弱吸收之间，弱吸收烯、炔、偶氮类、酮、羧酸、芳香类化合物等烯、炔、偶氮类、酮、羧酸、芳香类化合物等2929跃迁类型跃迁类型 *n n *n n *吸收波长吸收波长远紫外区远紫外区150nm远近紫外远近紫外区，区，150250nm，多数，多数200nm，集中在，集中在170nm远紫外可远紫外可见光区，集见光区，集中在中在180nm紫外可见紫外可见光区，集中光区，集中在在280nm吸收强度吸收强度弱弱弱弱强强弱弱主要有机化主要有机化合物合物饱和烃（甲饱和烃（甲烷，乙烷）烷，乙烷）未共用电子未共用电子对的饱和基对的饱和基团，团，OH，NH2，卤代烃等卤代烃等不饱和基团不饱和基团（CC，CO）含杂原子不含杂原子不饱和基团饱和基团（CN，CO）3030讨论讨论：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联系：电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系：根据分子结构根据分子结构推测可能产生的电子跃迁类型；推测可能产生的电子跃迁类型；根根据据吸吸收收谱谱带带波波长长和和电电子子跃跃迁迁类类型型推推测测分分子子中中可可能能存存在的基团在的基团 分子结构鉴定分子结构鉴定分子结构鉴定分子结构鉴定31313.常用术语 生色团生色团/发色团发色团生色团：指分子中可以吸收紫外生色团：指分子中可以吸收紫外-可见光而产生电子可见光而产生电子跃迁的原子基团。跃迁的原子基团。要求：能产生要求：能产生n*跃迁或跃迁或*跃迁，因此生色跃迁，因此生色团必须含有团必须含有不饱和键不饱和键特点：跃迁能量较低，易吸收紫外可见光而发生电特点：跃迁能量较低，易吸收紫外可见光而发生电子能级的跃迁子能级的跃迁举例：举例：C CC C；C COO；C CN N；NNNN32323333助色团助色团本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰红移的基团。时使吸收峰红移的基团。有机物：连有杂原子的饱和基团有机物：连有杂原子的饱和基团有机物：连有杂原子的饱和基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：例：例：例：-OH-OH，-OR-OR，-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I3434 红移与蓝移（紫移）红移与蓝移（紫移）由由于于化化合合物物结结构构变变化化（共共轭轭、引引入入助助色色团团取取代代基基）或或采采用用不不同同溶溶剂剂后后吸吸收收峰峰位位置置向向长长波波方方向向的的移移动动，叫红移；吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移。叫红移；吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移。红移蓝移现象与取代基及溶剂相关3535举例举例红移情况红移情况（）共轭：生色团共轭（）共轭：生色团共轭（）共轭：生色团共轭（）共轭：生色团共轭己烯己烯丁二烯丁二烯己三烯己三烯癸五烯癸五烯 max(nm)182217268334e emax（L.mol-1.cm-1）100002100043000121000波长波长波长波长红移；吸光红移；吸光红移；吸光红移；吸光成倍翻番成倍翻番成倍翻番成倍翻番3636巴巴豆豆醛醛（CH3CHCHCHO）的的乙乙醇醇溶溶液液中中的的两两个吸收带个吸收带*：max240；max15000n*：max322；max28单独的烯键：单独的烯键：单独的烯键：单独的烯键：单独的羰基：单独的羰基：单独的羰基：单独的羰基：37374.最大吸收波长的计算1.共轭烯烃和Woodward-Fieser规则取代基对*吸收峰的影响模型化合物Page11表1-138383939CalculationWoodward规则仅适合于计算共轭二烯至四烯的规则仅适合于计算共轭二烯至四烯的 max 404041412.不饱和羰基化合物取代基对*吸收峰的影响Page12表1-2模型化合物计算的是K带4242434344443.苯甲酰基衍生物最大吸收波长的计算Page13表1-3例4，例54545一个化合物的紫外吸收为该分子的（几个）相互不共轭部分的结构单元的紫外吸收的加和当研究一个结构复杂的化合物时，由于仅是其中共轭体系或羰基等有紫外吸收，因此可以选取结构上大为简化的模型化合物来估计该化合物的紫外吸收4646含4个以上共轭双键的多烯不适用Woodward规则当存在环张力或两个烯键不处于同一平面而影响共轭体系的形成时，计算值都偏离实测值47475.紫外可见光谱吸收带的分类R吸收带：n*吸收带又称R带，落于近紫外或紫外光区。C=O，-NO2，-CHOK吸收带：*跃迁产生的吸收带又称为K带。共轭双键，随着共轭系统的延长，*跃迁的吸收带将红，吸收强度也随之增强。B吸收带：苯的由*跃迁引起的吸收带。E吸收带：把苯环看成乙烯键和共轭乙烯键的*跃迁引起的吸收带。E1和E2.4848E1带出现在180nm（MAX=60，000）；E2带出现在204nm（MAX=8，000）；B带出现在255nm（MAX=200）。在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的B谱带有许多的精细结构，这是由于振动跃迁在基态电子上的跃迁上的叠加而引起的。在极性溶剂中，这些精细结构消失49496.测试条件对吸收带的影响溶剂对紫外可见光谱的影响较为复杂。改变溶剂的极性，会引起吸收带形状的变化。例如，当溶剂的极性由非极性改变到极性时，精细结构消失，吸收带变向平滑。改变溶剂的极性，还会使吸收带的最大吸收波长发生变化。下表为溶剂对丙酮紫外吸收光谱的影响。正己烷CHCl3CH3OHH2O*max/nm230238237243n*max/nm32931530930550501.溶剂的极性对溶剂的极性对max影响：影响：n-*跃迁：溶剂极性跃迁：溶剂极性，max紫移紫移 -*跃迁：溶剂极性跃迁：溶剂极性，max红移红移溶剂极性对*，n*的影响51512.溶溶剂剂极极性性对对吸吸收收光谱精细结构影响光谱精细结构影响 气态：精细结构气态：精细结构溶液状态：溶液状态：溶溶剂剂极极性性，分分子子的的精细结构消失精细结构消失解解释释：由由于于溶溶剂剂化化作作用用，限限制制了了分分子子的的振动和转动振动和转动5252气态：分子间作用力弱，气态：分子间作用力弱，振动、转动光谱均能表现振动、转动光谱均能表现出来出来精细结构清晰精细结构清晰液态：液态：非极性溶剂：溶剂化作非极性溶剂：溶剂化作用限制了分子的转动用限制了分子的转动 溶剂极性增大，分子振溶剂极性增大，分子振动受限，精细结构逐渐消动受限，精细结构逐渐消失失5353选择溶剂时注意下列几点选择溶剂时注意下列几点：稀溶液：稀溶液：10-2-10-6mol/L（1）溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的。即所成溶液应具有良好的化学和光化学稳定性。（2）具有合适的透光性，不干扰吸收曲线。（3）溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收。(4)价格低廉，容易回收。（5）选用低极性溶剂，以获得特征精细结构。选用低极性溶剂，以获得特征精细结构。54541 1、典型有机化合物的紫外可见光谱、典型有机化合物的紫外可见光谱、典型有机化合物的紫外可见光谱、典型有机化合物的紫外可见光谱（1）饱和烃及其取代衍生物）饱和烃及其取代衍生物类别跃迁类型max(nm)饱和烃s-s*CO）三个吸收带三个吸收带跃跃迁迁类类型型：ns*（弱），n*（弱，R带）,*（强，K带），R R带：带：带：带：max270300 nm，且谱带宽；，且谱带宽；max1020，弱吸收，弱吸收CO；CN；NN共轭情况见巴豆醛的例子共轭情况见巴豆醛的例子6363巴巴豆豆醛醛（CH3CHCHCHO）的的乙乙醇醇溶溶液液中中的的两两个吸收带个吸收带*：K max240；max15000n*：R max322；max28单独的烯键：单独的烯键：单独的烯键：单独的烯键：单独的羰基：单独的羰基：单独的羰基：单独的羰基：64644-甲基-3-戊烯-2-酮的紫外光谱溶剂异辛烷乙腈氯仿甲醇水*跃迁230.6233.9237.6236.8242.6n*跃迁321.0314.0315.4308.8消失溶剂极性对不饱和醛酮*、n*吸收峰的影响不同6565（4）芳香族化合物芳香族化合物a.苯苯：三三个个吸吸收收带带（*跃跃迁）迁）：苯苯环环上上的的乙乙烯烯键键电电子子激发所致激发所致：苯环上的共轭乙烯键：苯环上的共轭乙烯键B带带：苯苯环环振振动动与与*重重叠叠；有振动精细结构有振动精细结构204,7400180180,50000254,2006666当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都会发生显著的变化，其中影响较大的是E2带和B谱带。6767b.苯的衍生物苯的衍生物助色团的存在，导致生色团吸收峰红移（助色团的存在，导致生色团吸收峰红移（E2和和B）注注注注意意意意：助助助助色色色色团团团团上上上上的的的的电电电电子子子子消消消消失失失失（如如如如苯苯苯苯胺胺胺胺中中中中的的的的氨氨氨氨基基基基质质质质子子子子化化化化），助色作用消失助色作用消失助色作用消失助色作用消失6868Indifferentmedia苯酚B与苯酚盐A苯胺A与苯胺硫酸盐B6969Substituenteffect7070Sterichindrance7171苯的二元及多元取代物苯的二元及多元取代物苯的二元取代物的紫外光谱性质与取代基的性质和它们在苯环上的相对位置的关系对位取代：吸收强度和波长较大邻间取代：吸收强度和波长较小72724.2 稠环芳烃及杂环化合物稠环芳烃及杂环化合物稠环芳烃，如奈、蒽、芘等，均显示苯的三个吸收带，但是与苯本身相比较，这三个吸收带均发生红移，且强度增加。随着苯环数目的增多，吸收波长红移越多，吸收强度也相应增加。当芳环上的-CH基团被氮原子取代后，则相应的氮杂环化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光谱，与相应的碳化合物极为相似，即吡啶与苯相似，喹啉与奈相似。此外，由于引入含有n电子的N原子的，这类杂环化合物还可能产生n*吸收带。73737474HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science2.无机化合物的吸收光谱无机化合物的吸收光谱金属离子络合物金属离子络合物的吸收光谱的吸收光谱（一）（一）d-d 配位场跃迁配位场跃迁过渡金属离子具有未充满的过渡金属离子具有未充满的d轨道轨道受配位体配位场的影响，原来能量相同的受配位体配位场的影响，原来能量相同的d轨道发生能级分裂，分裂后轨道发生能级分裂，分裂后d轨道之间的能轨道之间的能量差称为量差称为分裂能分裂能 7575HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 32配位体的配位场越强，分裂能越大，吸收配位体的配位场越强，分裂能越大，吸收峰波长就越短。峰波长就越短。配位体配位场强弱顺序：配位体配位场强弱顺序：I-Br-Cl-F-OH-C2O42-=H2OSCN-吡啶吡啶=NH3乙二乙二胺胺联吡啶联吡啶邻二氮菲邻二氮菲NO2-CN-d-d跃迁概率小，跃迁概率小，小，小，0.1-100之间，定量之间，定量分析中应用价值不大分析中应用价值不大7676（二）电荷转移跃迁（二）电荷转移跃迁电电荷荷转转移移跃跃迁迁：络络合合物物中中配配位位体体和和金金属属离离子子之之间间，一一方方的的电电子子向向主主要要属属于于另另一一方方的的轨轨道道跃跃迁迁,可可产产生生电电荷荷迁迁移移吸吸收光谱。收光谱。电荷转移跃迁的电荷转移跃迁的 maxmax大，大，104以上以上 7777不少过度金属离子与含生色团的试剂反应所生成的配合物以及许多水合无机离子，均可产生电荷迁移跃迁。此外，一些具有d10电子结构的过度元素形成的卤化物及硫化物，如AgBr、HgS等，也是由于这类跃迁而产生颜色。7878Mn+Lb-M(n-1)+L(b-1)-Fe3+(SCN-)2+Fe2+(SCN)2+HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Scienceh h 7979HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science80808181影响紫外-可见吸收光谱的因素一、紫外吸收曲线的形状及影响因素紫外吸收带通常是宽带，影响吸收带形状的因素有：被测化合物的结构、测定的状态、测定的温度、溶剂的极性。二、吸收强度及影响因素能差因素：能差小，跃迁几率大空间位置因素：处在相同的空间区域跃迁几率大8282HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science (一一).紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计一、基本部件一、基本部件光源：提供分子激发所需辐射能量光源：提供分子激发所需辐射能量单色器：由连续光源中分离出所需单色光单色器：由连续光源中分离出所需单色光吸收池：盛放试样吸收池：盛放试样检测器：检测光信号检测器：检测光信号,光信号转化为电信号光信号转化为电信号信号显示器：放大，读数信号显示器：放大，读数四.紫外可见分光光度计与实验技术8383HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science8484HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material ScienceUV-2501PC紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计8585（一）光（一）光 源源要求：发射足够强度的连续光谱要求：发射足够强度的连续光谱 良好稳定性和较长使用寿命良好稳定性和较长使用寿命可见区：钨灯可见区：钨灯 发射发射3202500nm连续光谱连续光谱紫外区：氢、氘灯紫外区：氢、氘灯 发射发射180375nm连续光谱连续光谱HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science8686（二）单色器单色器 入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准光装置：使入射光成为平行光束；准光装置：使入射光成为平行光束；色散元件：复合光分解成单色光；色散元件：复合光分解成单色光；光栅或棱镜光栅或棱镜 聚焦装置：将所得单色光聚焦至出射狭缝；聚焦装置：将所得单色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝出射狭缝HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science8787HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝68888 （三）吸收池（三）吸收池 盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。石英吸收池：紫外和可见区石英吸收池：紫外和可见区 玻璃吸收池：可见区玻璃吸收池：可见区为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向于光束方向。8989 HEBEI NORMAL UNIVERSITY 在所用的波长范围内有良好的透光性，在所用的波长范围内有良好的透光性，两透光面有精确的光程。两透光面有精确的光程。在高精度的分析测定中（紫外区尤其重在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要），吸收池要挑选配对。因为吸收池要），吸收池要挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。长度的精度等对分析结果都有影响。规格：规格：0.5、1.0、2.0、3.0、5.0cm等。等。9090（四）检测器（四）检测器将光信号变成可测的电信号，常用的有光电将光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管池、光电管或光电倍增管1 1、光电管、光电管阴极表面有光敏材料，光照射光敏材料，阴阴极表面有光敏材料，光照射光敏材料，阴极发射电子，在阴阳两极加压，形成光电流极发射电子，在阴阳两极加压，形成光电流蓝敏光电管蓝敏光电管（220-625nm）、红敏光电管、红敏光电管（600-1200nm）HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science9191HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science真空光电管90V DC直流放大直流放大阴极阴极R-+光束光束e阳极丝阳极丝（Ni）抽真空抽真空玻璃管壁开有石英窗口9292HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science光电倍增管：检测微弱光信号的光电元件光电倍增管：检测微弱光信号的光电元件9393 原理：原理：1.工作时，相邻电极间加一定电压。工作时，相邻电极间加一定电压。2.分光后的光照射到光敏阴极分光后的光照射到光敏阴极K K上，轰击出光电上，轰击出光电子，在电场加速下又射向第一倍增极，轰击出更子，在电场加速下又射向第一倍增极，轰击出更多的光电子。多的光电子。3.次级电子再被电场加速打在第二倍增极上，又次级电子再被电场加速打在第二倍增极上，又会发射出更多的电子。经多个打拿极，释放的电会发射出更多的电子。经多个打拿极，释放的电子依次倍增。子依次倍增。结构：真空密封管、光敏阴极、倍增极、阳极结构：真空密封管、光敏阴极、倍增极、阳极94944.最后放出的光电子最后放出的光电子比最初比最初多到多到106倍倍以上，以上，最大电流可达最大电流可达10A，电流经负载电阻转变，电流经负载电阻转变为电压信号送入放大器。为电压信号送入放大器。工作范围内，电压越高，放大倍数越大。两极工作范围内，电压越高，放大倍数越大。两极电压电压75100V。9595 （五）信号显示器（五）信号显示器检流计、微安表、电位计、数字电压检流计、微安表、电位计、数字电压表、记录仪、表、记录仪、数据微处理机数据微处理机等进行仪等进行仪器自动控制和结果处理。器自动控制和结果处理。9696二、分光光度计构造原理二、分光光度计构造原理（一）单光束分光光度计（一）单光束分光光度计优点：结构简单，价格便宜。优点：结构简单，价格便宜。缺点：缺点：测量结果受光源波动性影响大测量结果受光源波动性影响大型号：型号：721,722,751,752,724721,722,751,752,724型型9797(二）、双光束分光光度计二）、双光束分光光度计1.经单色器分光后经反射镜分解为强度经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。通过样品池。2.光度计能自动比较两束光的强度，此光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。下来。具有较高的精密度和准确度。具有较高的精密度和准确度。98989999（三）、双波长分光光度计（三）、双波长分光光度计 由同一光源发出的光被分成两束，分别由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长（经过两个单色器，得到两束不同波长（1和和 2）的单色光；利用切光器使两束光以）的单色光；利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，然后经一定的频率交替照射同一吸收池，然后经过光电倍增管和电子控制系统，最后由显过光电倍增管和电子控制系统，最后由显示器显示出两个波长处的吸光度差值示器显示出两个波长处的吸光度差值A100100对于多组分混合物、混浊试样（如生物对于多组分混合物、混浊试样（如生物组织液）分析，以及存在背景干扰或共组织液）分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下，利用双波长存组分吸收干扰的情况下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的灵敏度分光光度法，往往能提高方法的灵敏度和选择性。和选择性。101101等吸收双波长法，等吸收双波长法，1和和 2的选择的选择测定测定a和和b的标准溶液的吸收光谱。的标准溶液的吸收光谱。在选定的两个波长处干扰组分应具在选定的两个波长处干扰组分应具有相同的吸收。有相同的吸收。A 1=lgI0/I1=1bc+AsA 2=lgI0/I2=2bc+As A=(1-2)bc102102 四四.紫外紫外-可见吸收光谱法的应用可见吸收光谱法的应用 1、用于化合物中微量杂质检验、用于化合物中微量杂质检验2、未知化合物的鉴定、未知化合物的鉴定3、异构体判别异构体判别4、无机纳米材料表征、无机纳米材料表征5、分子间相互作用、分子间相互作用1031031、用于化合物中微量杂质检验、用于化合物中微量杂质检验HL-2A真空紫外光谱测量及杂质研究通过杂质的光谱测量，可以测量等离子体中杂质成分、含量和引起的辐射损失，是监测等离子体放电品质最有力的工具，对其辐射分布的测量还可研究等离子体中杂质的输运特性。随着等离子体温度的升高，杂质线辐射主要集中在真空紫外和超真空紫外光谱范围，因此，真空紫外光谱测量和分析是等离子体诊断中一个十分重要的组成部分。1041042、未知化合物的鉴定、未知化合物的鉴定光谱比较法：光谱比较法：同标准试样光谱图比较，若未知物与标准同标准试样光谱图比较，若未知物与标准试样的吸收光谱非常一致（峰数、位置、试样的吸收光谱非常一致（峰数、位置、形状、形状、max），则认为二者具有相同的生），则认为二者具有相同的生色团或者为同一化合物色团或者为同一化合物105105结构分析结构分析的一般规律的一般规律220-400nm无吸收无吸收饱和的直链烃、脂环烃、其饱和的直链烃、脂环烃、其它饱和脂肪族化合物、单烯它饱和脂肪族化合物、单烯210-250nm强吸收峰强吸收峰共轭双键共轭双键260-350nm强吸收峰强吸收峰35个共轭个共轭260nm精细结构的弱吸精细结构的弱吸收带收带苯环苯环许多吸收峰，延伸至可许多吸收峰，延伸至可见光区见光区270-350nm弱吸收带弱吸收带多环芳烃多环芳烃非共轭，具有非共轭，具有n电子的生色团电子的生色团1061063、异构体判别、异构体判别107107108108乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯互变异构体的判别互变异构体的判别酮式酮式 max=204 nm烯醇式烯醇式 max=245 nm109109极性溶剂极性溶剂非极性溶剂非极性溶剂1101104、无机纳米材料表征、无机纳米材料表征ZnO和和ZnMgO纳米材料的制备及其紫外探纳米材料的制备及其紫外探测器研究测器研究ZnO包覆包覆SnO2纳米材料的制备及其紫外屏纳米材料的制备及其紫外屏蔽性能的研究及实现蔽性能的研究及实现纳米材料抗高温及紫外损伤作用的初步研纳米材料抗高温及紫外损伤作用的初步研究究ZnO纳米材料尤其是一维纳米材料具有单晶性、比表面纳米材料尤其是一维纳米材料具有单晶性、比表面积大等优点积大等优点,是一种非常理想的紫外光探测候选材料。是一种非常理想的紫外光探测候选材料。1111115、分子间相互作用、分子间相互作用112112图显示了阿司匹林与及其不同配比的紫外吸收光谱，由图可以看出，加入后，阿司匹林的紫外吸峰明显发生了红移；随着阿司匹林与体积比的减小，吸收强度逐渐减弱，此结果也证明了阿司匹林与的主要键合模式为插入作用。发生减色效应的原因可能是碱基对与阿司匹林分子之间发生了电子堆积，使阿司匹林分子的空轨道上有一定的电子补充，从而使阿司匹林分子荷电跃迁的概率减小。1131131141141151156.有机化合物pKa值的光谱测定116116教学要求掌握有机化合物紫外、可见吸收光谱产生的基本原理；掌握有机化合物电子跃迁的基本类型。了解紫外可见分光光度计的主要组成部件及各部件的要求。117117作业紫外可见吸收光谱的应用进展。（综述，后列参考文献，不少于5篇）