UVVis紫外吸收光谱分析剖析.pptx

紫外吸收光谱分析紫外吸收光谱分析(UV-Vis)0.575光源光源单色单色器器吸收吸收池池检测检测器器显显示示-胡罗卜素胡罗卜素咖啡因咖啡因阿斯匹林阿斯匹林丙酮丙酮几几种种有有机机化化合合物物的的分子吸收光谱图。分子吸收光谱图。一一一一.分子吸收光谱的产生分子吸收光谱的产生分子吸收光谱的产生分子吸收光谱的产生紫外吸收光谱是由分子中价电子的跃紫外吸收光谱是由分子中价电子的跃迁而产生的。紫外吸收光谱决定于分迁而产生的。紫外吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。子中价电子的分布和结合情况。COHn s sHA.A.*：一般发生在远紫外线区，：一般发生在远紫外线区，：一般发生在远紫外线区，：一般发生在远紫外线区，10 10 200nm200nmB.B.*：发生在近紫外线区：发生在近紫外线区：发生在近紫外线区：发生在近紫外线区 200nm 200nm C.C.n n*：发生在远、近紫外线区之间：发生在远、近紫外线区之间：发生在远、近紫外线区之间：发生在远、近紫外线区之间 150nm250nm150nm250nm D.D.n n*：发生在近紫外线区与可见光区之间，：发生在近紫外线区与可见光区之间，：发生在近紫外线区与可见光区之间，：发生在近紫外线区与可见光区之间，二二.价电子跃迁类型价电子跃迁类型能量：能量：nnA.A.生色团生色团生色团生色团(chromophore)(chromophore)三三三三.一些常用名词一些常用名词一些常用名词一些常用名词含有非键或含有非键或 键的电子体系，能吸收键的电子体系，能吸收特征特征外来辐射时并引起外来辐射时并引起n-n-*和和 -*跃迁的基团，称为生色团。跃迁的基团，称为生色团。生色团为不饱和基团：生色团为不饱和基团：C=C、N=O、C=O、C=S等；等；B.B.助色团助色团助色团助色团(auxochrome)(auxochrome)基团本身在紫外基团本身在紫外-可见光区不产生吸收，但是当它与可见光区不产生吸收，但是当它与生色团连接生色团连接 后，后，使生色团的使生色团的吸收带向长波移动，且吸收强度增大。吸收带向长波移动，且吸收强度增大。-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-IC.C.红移红移红移红移(red shift or bathochromic shift)(red shift or bathochromic shift)生色团的生色团的生色团的生色团的吸收带向长波移动的效应成为红移。吸收带向长波移动的效应成为红移。吸收带向长波移动的效应成为红移。吸收带向长波移动的效应成为红移。D.D.蓝移蓝移蓝移蓝移(hypsochromic shift)(hypsochromic shift)生色团的生色团的生色团的生色团的吸收带向短波移动的效应成为蓝移。吸收带向短波移动的效应成为蓝移。吸收带向短波移动的效应成为蓝移。吸收带向短波移动的效应成为蓝移。如如如如-CH-CH3 3、-CH-CH2 2CHCH3 3、-O-COCH-O-COCH3 3与与与与生色团生色团生色团生色团(C=O)(C=O)连接，可发生蓝移。连接，可发生蓝移。连接，可发生蓝移。连接，可发生蓝移。E.E.溶剂效应溶剂效应溶剂的极性不同也会引起某些化合物的吸收带红移或蓝移，溶剂的极性不同也会引起某些化合物的吸收带红移或蓝移，溶剂的极性不同也会引起某些化合物的吸收带红移或蓝移，溶剂的极性不同也会引起某些化合物的吸收带红移或蓝移，或者影响光谱强度和精细结构，这种作用称为溶剂效应。或者影响光谱强度和精细结构，这种作用称为溶剂效应。或者影响光谱强度和精细结构，这种作用称为溶剂效应。或者影响光谱强度和精细结构，这种作用称为溶剂效应。l极限波长正己烷正己烷正己烷正己烷CHClCHCl3 3CHCH3 3OHOHH H2 2OO *maxmax/nm/nm 230230238238237237243243n n *maxmax/nm/nm 329329315315309309305305课堂炼习1.能产生颜色的基团是生色团？2.概念及引起红移和蓝移的因素由那些？3.溶剂的选择？一一一一.Lambert Beer.Lambert Beer 定律定律定律定律A A lglgT T lglg（I It t/I I0 0)=)=bcbc.光吸收定律的表达式及其含义光吸收定律的表达式及其含义光吸收定律的表达式及其含义光吸收定律的表达式及其含义vv吸光物质的特征常数，吸光物质的特征常数，吸光物质的特征常数，吸光物质的特征常数，()vv在温度和介质条件一定时，在温度和介质条件一定时，在温度和介质条件一定时，在温度和介质条件一定时，仅与吸光物质的结构与性质有关仅与吸光物质的结构与性质有关仅与吸光物质的结构与性质有关仅与吸光物质的结构与性质有关vv不随浓度不随浓度不随浓度不随浓度c c和光程长度和光程长度和光程长度和光程长度b b的改变而改变：的改变而改变：的改变而改变：的改变而改变：bcbc/A A。vv maxmax越大表明该物质的吸光能力越强，测定的灵敏度越高。越大表明该物质的吸光能力越强，测定的灵敏度越高。越大表明该物质的吸光能力越强，测定的灵敏度越高。越大表明该物质的吸光能力越强，测定的灵敏度越高。2.2.摩尔吸光系数摩尔吸光系数摩尔吸光系数摩尔吸光系数 3.3.吸光度的加合性吸光度的加合性吸光度的加合性吸光度的加合性多组分混合体系中，如果各组分分子之间不存在离解、聚合、多组分混合体系中，如果各组分分子之间不存在离解、聚合、多组分混合体系中，如果各组分分子之间不存在离解、聚合、多组分混合体系中，如果各组分分子之间不存在离解、聚合、化学反应等化学平衡时，其吸光度具有加合性，即：化学反应等化学平衡时，其吸光度具有加合性，即：化学反应等化学平衡时，其吸光度具有加合性，即：化学反应等化学平衡时，其吸光度具有加合性，即：1.1.1.1.非单色光非单色光非单色光非单色光2.2.2.2.非吸收光的影响非吸收光的影响非吸收光的影响非吸收光的影响(杂散光）杂散光）3 3 3 3反射光和散色光的影响反射光和散色光的影响反射光和散色光的影响反射光和散色光的影响4 4 4 4非平行光的影响非平行光的影响非平行光的影响非平行光的影响1.01.00.50.50 0A AC C正偏离正偏离正偏离正偏离负偏离负偏离负偏离负偏离Lamber-BeerLamber-BeerLamber-BeerLamber-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提）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；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溶液是稀溶液溶液是稀溶液偏离L-B定律的主要因素:4.Lamber-Beer4.Lamber-Beer定律的偏离定律的偏离定律的偏离定律的偏离由由L-B定律：定律：微分后得：微分后得：将上两式相比，并将将上两式相比，并将dT和和dc分别换为分别换为 T和和 c，得，得当当相相对对误误差差 c/c最最小小时时，求求得得T=0.368或或A=0.434。即即当当A=0.434时时，吸吸光度读数误差最小！光度读数误差最小！5.5.最佳的吸光度测量范围最佳的吸光度测量范围最佳的吸光度测量范围最佳的吸光度测量范围最佳的吸光度范围：最佳的吸光度范围：最佳的吸光度范围：最佳的吸光度范围：A A0.20.80.20.8仪器仪器 紫外-可见分光光度计0.575光源光源单色单色器器吸收吸收池池检测检测器器显显示示1、组成：紫紫外外-可见光度计仪器由光源、单色器、吸收池和检测器四部分组成。可见光度计仪器由光源、单色器、吸收池和检测器四部分组成。、光源、光源对光源基本要求：足够光强、稳定、连续辐射且强度随波长变化小。对光源基本要求：足够光强、稳定、连续辐射且强度随波长变化小。1.钨丝灯及卤素灯：钨丝灯及卤素灯：3202500nm，多用在可见光区；，多用在可见光区；2.氢灯和氘灯：氢灯和氘灯：180375nm，多用在紫外区。，多用在紫外区。、单色器、单色器与与原原子子吸吸收收光光度度仪仪不不同同，在在UV-Vis光光度度计计中中，单单色色器器通通常常置置于于吸吸收收池池的前面！的前面！（可防止强光照射引起吸收池中一些物质的分解）、吸收池、吸收池(Cell，Container)：用用于于盛盛放放样样品品。可可用用石石英英或或玻玻璃璃两两种种材材料料制制作作，前前者者适适于于紫紫外外区区和和可可见光区；后者只适于可见光区。见光区；后者只适于可见光区。、检测器：硒光电池、检测器：硒光电池、PMT2 2、分光光度计的类型、分光光度计的类型1 1）.单光束单光束 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。的稳定性。2 2）.双光束双光束 自动记录，快速全波段自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的检测器灵敏度变化等因素的影响，仪器复杂，价格较高。影响，仪器复杂，价格较高。3 3）.双波长双波长 将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光(1 1、2 2)快束交替通过同一吸收快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。1.可以消除光源不稳定引，起的误差可以消除光源不稳定引，起的误差2.可以消除因参比溶液的组成不同而引起的误差可以消除因参比溶液的组成不同而引起的误差3.可以消除浑浊背景的影响可以消除浑浊背景的影响4.可以消除样品池不同而引起的误差可以消除样品池不同而引起的误差5.可以消除显色剂背景深的影响，并提高灵敏度可以消除显色剂背景深的影响，并提高灵敏度6.可以同时测定互相有干扰的多个组分，提高选择性可以同时测定互相有干扰的多个组分，提高选择性7.可以测定高含量组分可以测定高含量组分8.可以实现导数分析可以实现导数分析双波长分光光度法的特点定性和定量分析定性和定量分析1、定性分析、定性分析2、定量分析、定量分析 定性鉴别定性鉴别纯度检查和杂质限量测定纯度检查和杂质限量测定 单组分的定量方法单组分的定量方法多组分的定量方法多组分的定量方法示差分光光度法示差分光光度法测测量量原原理理：当当试试样样中中组组份份的的浓浓度度过过大大时时，则则A值值很很大大，会会产产生生读读数数误误差差。此此时时若若以一浓度略小于试样组份浓度作参比，则有：以一浓度略小于试样组份浓度作参比，则有：具具体体做做法法：以以浓浓度度为为cs的的标标准准溶溶液液调调T=100%或或A=0（调调零零），所所测测得得的的试试样样吸吸光度实际就是上式中的光度实际就是上式中的 A，然后求出，然后求出 c，则试样中该组份的浓度为，则试样中该组份的浓度为(cs+c)。1 1、单组分的定量方法、单组分的定量方法由于吸光度具有由于吸光度具有加合性加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。，因此可以在同一试样中测定多个组份。设设试试样样中中有有两两组组份份X和和Y，将将其其显显色色后后，分分别别绘绘制制吸吸收收曲曲线线，会会出出现现如如图图所所示的三种情况：示的三种情况：图图a)：X,Y组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。图图b)和和c)：X,Y相互干扰，此时可通过解联立方程组求得相互干扰，此时可通过解联立方程组求得X和和Y的浓度：的浓度：其其中中，X,Y组组份份在在波波长长 1和和 2处处的的摩摩尔尔吸吸光光系系数数 可可由由已已知知浓浓度度的的X,Y纯纯溶溶液液测得。解上述方程组可求得测得。解上述方程组可求得cx及及cy。2、多组分定量方法、多组分定量方法.双波长法双波长法-等吸收点法等吸收点法当混合物的吸收曲线重迭时，如右下图所示，可利用双波长法来测定。当混合物的吸收曲线重迭时，如右下图所示，可利用双波长法来测定。具体做法：将具体做法：将a视为干扰组份，现要测定视为干扰组份，现要测定b组份。组份。a)分别绘制各自的吸收曲线分别绘制各自的吸收曲线a,b；b)画一平行于横轴的直线分别交于画一平行于横轴的直线分别交于a组份曲线上两点，并与组份曲线上两点，并与b组分相交；组分相交；c)以以交交于于a上上一一点点所所对对应应的的波波长长 1为为参参比比波波长长，另另一一点点对对应应的的为为测测量量波波长长 2，并对混合液进行测量，得到：并对混合液进行测量，得到：A1=A1a+A1bA2=A2a+A2b二式相减，得，二式相减，得，A=(A2a-A1a)+(A2b-A1b)由于由于a组份在两波长处的吸光度相等组份在两波长处的吸光度相等，因此，因此，A=(A2b-A1b)=(2b-1b)lcb从中可求出从中可求出cb同理，可求出同理，可求出ca.系数倍率法系数倍率法若若其其中中一一干干扰扰组组份份a在在测测量量波波长长范范围围内内无无吸吸收收峰峰时时，或或者者说说没没有有等等吸吸收收点点时时可可采用该法。采用该法。具体做法：同前法可得到下式，具体做法：同前法可得到下式，A1=A1a+A1bA2=A2a+A2b两式分别乘以常数两式分别乘以常数k1、k2并相减，得到，并相减，得到，S=k2(A2a+A2b)-k1(A1a+A1b)=(k2A2b-k1A1b)+(k2A2a-k1A1a)调节信号放大器，使之满足调节信号放大器，使之满足k2/k1=A1b/A2b，则，则S=(k2A2a-k1A1a)=(k2 2-k1 1)lca因此，差示信号只与因此，差示信号只与ca有关，从而求出有关，从而求出ca。同样可求出。同样可求出cb。导数光谱法导数光谱法1）定义：将吸光度信号转化为对波长的导数信号的方法。导数光谱是）定义：将吸光度信号转化为对波长的导数信号的方法。导数光谱是解决干解决干扰物质与被测物光谱重叠，消除胶体等散射影响和背景吸收，提高扰物质与被测物光谱重叠，消除胶体等散射影响和背景吸收，提高光谱分辨率的一种数据处理技术。光谱分辨率的一种数据处理技术。2）原理：）原理：已知已知，对波长求一阶导数，得对波长求一阶导数，得控制仪器使控制仪器使I0在整个波长范围内保持恒定，即在整个波长范围内保持恒定，即dI0/d=0，则，则可见，一阶导数信号与浓度成正比。可见，一阶导数信号与浓度成正比。同样可得到二阶、三阶同样可得到二阶、三阶.n阶导数信号亦与浓度成正比。阶导数信号亦与浓度成正比。1 2 xy双波长分光光度法等吸收波长法 1 2 K=A1/A2 双波长光度法系数倍率法 xy重点内容总结紫外可见光谱为带状光谱的解释；紫外可见光谱为带状光谱的解释；朗比定律适用条件，偏离朗比定律的主要因素；朗比定律适用条件，偏离朗比定律的主要因素；紫外可见光谱中价电子跃迁类型及影响因素；紫外可见光谱中价电子跃迁类型及影响因素；紫外可见光谱仪的基本组成及该仪器的几种类型；紫外可见光谱仪的基本组成及该仪器的几种类型；利用吸光度的加合性，检测同一试样中多个组份的方法；利用吸光度的加合性，检测同一试样中多个组份的方法；双波长测定方法；双波长测定方法；示差光谱定量法；示差光谱定量法；作业：1、解释为什么原子光谱是线光谱和带光谱，、解释为什么原子光谱是线光谱和带光谱，而分子光谱是连续光谱的原因？而分子光谱是连续光谱的原因？2、电子跃迁有哪几种类型？这些类型的跃、电子跃迁有哪几种类型？这些类型的跃迁各处于什么波长范围？迁各处于什么波长范围？3、何谓助色团和生色团？试举例说明。、何谓助色团和生色团？试举例说明。4、引起朗伯引起朗伯-比尔定律偏离的原因有哪些，试解比尔定律偏离的原因有哪些，试解释之？释之？ABC5、设计方案测出下列、设计方案测出下列A、B、C三组分。三组分。