高級(jí)技師(分析工第八篇章)

1、第七章第七章紫外可見分光光度法紫外可見分光光度法 第八節(jié)第八節(jié)概述概述 2. 2.波長(zhǎng)范圍：紫外可見光波長(zhǎng)范圍：紫外可見光200200760nm760nm1.1.紫外光譜是電子光譜：由分子中紫外光譜是電子光譜：由分子中（價(jià)）電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生。（價(jià)）電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生。 4. 4.用途：定性、定量、結(jié)構(gòu)分析用途：定性、定量、結(jié)構(gòu)分析3.3.方法準(zhǔn)確度：方法準(zhǔn)確度：0.50.5第一節(jié)第一節(jié) 紫外可見分光光度法的基本原理和概念紫外可見分光光度法的基本原理和概念 分子吸收紫外可見光發(fā)生電子能級(jí)躍遷，分子吸收紫外可見光發(fā)生電子能級(jí)躍遷， 產(chǎn)生紫外可見吸收光譜。產(chǎn)生紫外可見吸收光譜。 分子結(jié)構(gòu)中有產(chǎn)生紫外可

2、見吸收的能級(jí)躍分子結(jié)構(gòu)中有產(chǎn)生紫外可見吸收的能級(jí)躍 遷類型分子才能吸收紫外可見光。遷類型分子才能吸收紫外可見光。 原子核外電子軌道：原子核外電子軌道：s, p, d, f 原子線性組成分子產(chǎn)生分子軌道：原子線性組成分子產(chǎn)生分子軌道： 能級(jí)由高至低能級(jí)由高至低* *, , *， n（p), ， 分子軌道：?jiǎn)捂I：分子軌道：?jiǎn)捂I：*；雙鍵：；雙鍵： *；孤對(duì)電子：；孤對(duì)電子：n *能量最高能量最高 能量最低能量最低1.1電子躍遷類型1.1.* *躍遷躍遷 如如 CHCH3 3CHCH3 3 E E大，大， maxmax在在 遠(yuǎn)紫外區(qū)遠(yuǎn)紫外區(qū)2.2.* *躍遷躍遷 一個(gè)雙鍵，一個(gè)雙鍵， maxmax2

3、00nm200nm， 共軛雙鍵，共軛雙鍵， maxmax長(zhǎng)移，長(zhǎng)移， 10104 4( (強(qiáng)吸收）強(qiáng)吸收）含雜原子的不飽和基團(tuán)含雜原子的不飽和基團(tuán) 如含如含C=OC=O、C=SC=S、N=NN=N基團(tuán)化合物基團(tuán)化合物 在在10-10010-100之間，之間， maxmax200-400nm200-400nm3 3n n* *躍遷躍遷 4.n4.n* *躍遷躍遷 含雜原子的飽和化合物含雜原子的飽和化合物OHOH，NH2NH2，X X，S S基團(tuán)基團(tuán) ， maxmax200nm200nm5 5電荷遷移躍遷電荷遷移躍遷6 6配位場(chǎng)躍遷配位場(chǎng)躍遷 當(dāng)分子形成配合物或分子內(nèi)的兩個(gè)大當(dāng)分子形成配合物或分子

4、內(nèi)的兩個(gè)大 體系相體系相互接近時(shí)，分子吸收光后，電荷由給予體轉(zhuǎn)移到互接近時(shí)，分子吸收光后，電荷由給予體轉(zhuǎn)移到接受體軌道（內(nèi)氧化過(guò)程）接受體軌道（內(nèi)氧化過(guò)程）。強(qiáng)吸收，強(qiáng)吸收， maxmax 10104 4 通式：(1)(1)nbnbhvMLML 在配位化合物中的過(guò)渡元素或鑭、錒元素的在配位化合物中的過(guò)渡元素或鑭、錒元素的d d或或f f軌道發(fā)生能級(jí)分裂，產(chǎn)生軌道發(fā)生能級(jí)分裂，產(chǎn)生d-dd-d或或f-ff-f躍遷。躍遷。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 小，弱吸收，在定量分析上用途小小，弱吸收，在定量分析上用途小 1.21.2紫外紫外- -可見吸收光譜的常用概念可見吸收光譜的常用概念 1 1吸收光譜吸收光譜（吸收曲

5、線）（吸收曲線） 是以波長(zhǎng)是以波長(zhǎng) （nm）為橫坐標(biāo)，以吸光度）為橫坐標(biāo)，以吸光度A（或透光率（或透光率T）為縱坐標(biāo)所描繪的曲線。）為縱坐標(biāo)所描繪的曲線。吸收光譜特征值吸收光譜特征值 吸收峰吸收峰max 谷谷 min 肩峰肩峰 sh 3 3助色團(tuán)助色團(tuán) 含非鍵電子的雜原子飽和基團(tuán)。含非鍵電子的雜原子飽和基團(tuán)。 例：例：OH，OR，NH，NR2，X）2 2生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)）生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)） 含有nn* *或或* *的基團(tuán)的基團(tuán)。 例：例： C CC C；C CO O；C CS S；N NN N 等等4紅移紅移（長(zhǎng)移）（長(zhǎng)移）、藍(lán)移、藍(lán)移（短移或紫移）（短移或紫移）： 由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入

6、助色團(tuán)）由于化合物結(jié)構(gòu)變化（共軛、引入助色團(tuán)）或采用不同溶劑后：或采用不同溶劑后： 吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，叫紅移吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，叫紅移 吸收峰向短波方向移動(dòng)，叫藍(lán)移吸收峰向短波方向移動(dòng)，叫藍(lán)移5增色效應(yīng)、減色效應(yīng)增色效應(yīng)、減色效應(yīng) 增色效應(yīng)：使吸收強(qiáng)度增加的效應(yīng)增色效應(yīng)：使吸收強(qiáng)度增加的效應(yīng) 減色效應(yīng)：使吸收強(qiáng)度減弱的效應(yīng)減色效應(yīng)：使吸收強(qiáng)度減弱的效應(yīng)6強(qiáng)帶、弱帶強(qiáng)帶、弱帶 maxmax10104 4 強(qiáng)帶強(qiáng)帶 maxmax10102 2 弱帶弱帶1.3 吸收帶及其與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系吸收帶及其與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系用吸收帶說(shuō)明吸收峰在紫外可見光譜中用吸收帶說(shuō)明吸收峰在紫外可見光譜中的位置的位置。

7、 1 1R R帶帶：由由n n * *躍遷產(chǎn)生帶躍遷產(chǎn)生帶 化合物有含雜原子的不飽和基團(tuán)：化合物有含雜原子的不飽和基團(tuán)：C CO O； C CN N、N NN N、NONO、NONO2 2 產(chǎn)生產(chǎn)生R R帶帶 特點(diǎn)特點(diǎn)：maxmax300nm300nm， maxmax100200nm 200nm maxmax10104 4，共軛體系增長(zhǎng)，共軛體系增長(zhǎng)，maxmax和和 都變大都變大 溶劑極性增加，溶劑極性增加，K K帶長(zhǎng)移帶長(zhǎng)移3.B3.B帶帶：芳香族化合物的主要特征吸收帶芳香族化合物的主要特征吸收帶 苯在苯在256nm256nm的吸收帶（的吸收帶（maxmax=200=200） 苯被取代后，

8、苯被取代后，maxmax和和都變大都變大4 4E E帶：芳香族化合物的特征吸收帶帶：芳香族化合物的特征吸收帶 E E1 1帶帶 maxmax 180nmm,180nmm,maxmax10104 4 E E2 2帶帶 max max 200nm 200nm maxmax70007000 苯環(huán)被發(fā)色團(tuán)取代時(shí)，苯環(huán)被發(fā)色團(tuán)取代時(shí)，E E2 2與與K K帶合并；苯環(huán)帶合并；苯環(huán) 被助色團(tuán)取代，被助色團(tuán)取代，E E2 2帶帶 maxmax和和都變大都變大 5.5.電荷轉(zhuǎn)移吸收帶電荷轉(zhuǎn)移吸收帶 由電荷轉(zhuǎn)移躍遷產(chǎn)生的吸收峰。由電荷轉(zhuǎn)移躍遷產(chǎn)生的吸收峰。 6.6.配位體場(chǎng)吸收帶配位體場(chǎng)吸收帶 由配位體場(chǎng)躍遷產(chǎn)

9、生的吸收峰。由配位體場(chǎng)躍遷產(chǎn)生的吸收峰。圖示物質(zhì)對(duì)單色光的吸收定律：物質(zhì)對(duì)單色光的吸收定律：AECl(LambertAlBeerAC定律：光路長(zhǎng)度）定律：（濃度）A:A:吸光度吸光度E E：百分吸光吸收：百分吸光吸收C:C:百分濃度百分濃度l: :光路長(zhǎng)度光路長(zhǎng)度1.4 1.4 朗伯比爾定律朗伯比爾定律假設(shè)一束平行單色光通過(guò)一個(gè)吸光物體：假設(shè)一束平行單色光通過(guò)一個(gè)吸光物體： (cmln厚度為單位）吸光質(zhì)點(diǎn)數(shù)為（一）公式推導(dǎo)一）公式推導(dǎo)0IIS入 射 光 強(qiáng) 為透 過(guò) 光 強(qiáng) 為物 體 截 面 為 取物體中一極薄斷層討論：取物體中一極薄斷層討論：2(3)xxxxxxIdIdIIdIk dnSI（

10、 ） 在通過(guò)斷層后，光強(qiáng)減弱了光減弱的幾率為： -有-,xdnIdndSdSk dnSS（1）斷層內(nèi)的吸光質(zhì)點(diǎn)數(shù)為照射斷層上的光強(qiáng)為 , 由于個(gè)質(zhì)點(diǎn)存在，相當(dāng)于S面積上有大小面積吸收了光，光被吸收的幾率： SnEIISnkII00lgln00lgIEClIIATEClI 得：-lg-lg00InxIxdIk dnIS考慮整個(gè)物體：考慮整個(gè)物體：(T=I/I0透光率）透光率）A為吸光度為吸光度1.Lambert1.LambertBeer Beer 定律的適用條件定律的適用條件2 2.lgATECl 10EClTu注意注意C C與與A A、T T的關(guān)系的關(guān)系單色光單色光3.3.吸光系數(shù)的物理意義吸

11、光系數(shù)的物理意義 E為單位濃度、單位厚度的吸光度單位濃度、單位厚度的吸光度 E=fE=f（組分性質(zhì)，溫度，溶劑，（組分性質(zhì)，溫度，溶劑，） 在一定條件下在一定條件下E為常數(shù)為常數(shù)lCAEA = Cl ：摩爾吸光系數(shù)：摩爾吸光系數(shù), ,一定一定下，下，C=1mol/LC=1mol/L，l =1cm =1cm時(shí)的吸光時(shí)的吸光度度; ;C C為摩爾濃度為摩爾濃度(mol/L)(mol/L)10EMA = EClE E：百分吸光系數(shù)：百分吸光系數(shù), ,一定一定下，下，C=1g/100mlC=1g/100ml，l =1cm =1cm時(shí)的吸光時(shí)的吸光度度; ;C C為百分濃度（為百分濃度（g/100mLg

12、/100mL） 和和 的關(guān)系的關(guān)系1%1cmE4.4.5.5.吸光度具有加和性吸光度具有加和性 A總總Aa + Ab + Ac + 1%1cmlglg0.2433070.002ATEc lc l99201015.3231%1cmE氯霉素的氯霉素的M M323.15323.15， 在水中在水中 max max 為為278nm278nm，用純品配制濃度為用純品配制濃度為2.00mg/100ml2.00mg/100ml的溶液，用的溶液，用l為為1.00cm1.00cm的吸收池，在的吸收池，在278nm278nm處測(cè)得處測(cè)得T=24.3T=24.3，求，求E E和和 。解解： 依據(jù)依據(jù)BeerBeer

13、定律，定律，A A與與C C關(guān)系應(yīng)為關(guān)系應(yīng)為 經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線 偏離偏離BeerBeer定律的兩個(gè)因素：定律的兩個(gè)因素：（一）化學(xué)因素（一）化學(xué)因素（二）光學(xué)因素（二）光學(xué)因素1.5 1.5 偏離偏離BeerBeer定律的因素定律的因素 因濃度改變引起溶質(zhì)分子發(fā)生離解、締合、因濃度改變引起溶質(zhì)分子發(fā)生離解、締合、與溶劑間的作用等現(xiàn)象，而偏離與溶劑間的作用等現(xiàn)象，而偏離BeerBeer定律。定律。+242H +2CrO2272Cr OH O 1 1非單色光的影響非單色光的影響 經(jīng)單色器分光得到具有一定譜帶寬度的光 120S= 2- 1 稱為譜帶寬度，稱為譜帶寬度，S S越小，單色光越

14、純?cè)叫。瑔紊庠郊兝m(xù)前l(fā)ECIIlCEIITA10lglg0012I I01I I02I I1I I2- 譜帶寬度譜帶寬度 S 影響影響 E E 和吸收光譜形狀和吸收光譜形狀 結(jié)論：結(jié)論：（1 1）選擇較純單色光）選擇較純單色光（2 2）選）選maxmax作為測(cè)定波長(zhǎng)作為測(cè)定波長(zhǎng)EE；靈敏度高；靈敏度高偏離線性關(guān)系越嚴(yán)重與）（定律不成線性關(guān)系，偏離與成線性關(guān)系CAEEBeerCAEElCEAEE12211212 2雜散光的影響雜散光的影響 指一些不在譜帶寬度范圍內(nèi)的指一些不在譜帶寬度范圍內(nèi)的 與所需波長(zhǎng)相隔較遠(yuǎn)的光。對(duì)末端吸與所需波長(zhǎng)相隔較遠(yuǎn)的光。對(duì)末端吸收有影響。收有影響。3散色光和反射光的

15、影響散色光和反射光的影響混濁溶液易產(chǎn)生反射光，使混濁溶液易產(chǎn)生反射光，使I I變小，變小， 但但I(xiàn) I0 0 不變，不變， T，A ，產(chǎn)生正誤差。，產(chǎn)生正誤差。反射同散射光，反射同散射光，T，A。4非平行光的影響非平行光的影響通過(guò)吸收池的非平行光使光程通過(guò)吸收池的非平行光使光程，A。影響相對(duì)誤差： T和T暗噪音和訊號(hào)噪音都可產(chǎn)生T 0.434lgCTCTT濃度的相對(duì)誤差討論由討論由TT引起的引起的CC的變化lg0.4340.4340.434lglgTEClCElTCdCTElCTElTCTElTTTlgT；推導(dǎo)公式推導(dǎo)公式：討論由討論由TT引起的引起的暗噪音暗噪音與檢測(cè)器或放大電路中電子元件和

16、與檢測(cè)器或放大電路中電子元件和線路結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、工作狀態(tài)等有關(guān)。與光訊線路結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、工作狀態(tài)等有關(guān)。與光訊號(hào)無(wú)關(guān)。號(hào)無(wú)關(guān)。設(shè)設(shè)T0.5T=0.386,A=0.434ST=0.386,A=0.434S時(shí)，相對(duì)誤差最小時(shí)，相對(duì)誤差最小A=0.2-0.7A=0.2-0.7時(shí)，相對(duì)誤差較小時(shí)，相對(duì)誤差較小訊號(hào)噪音訊號(hào)噪音與光訊號(hào)有關(guān)與光訊號(hào)有關(guān)第二節(jié)第二節(jié) 紫外分光光度計(jì)紫外分光光度計(jì) 1光源：光源：2單色器：?jiǎn)紊鳎喊íM縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件 棱鏡棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的光折射率不同對(duì)不同波長(zhǎng)的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波長(zhǎng)不等距分出光波長(zhǎng)不等距 光柵光柵衍射和干涉衍射和

17、干涉 分出光波長(zhǎng)等距分出光波長(zhǎng)等距鎢燈或鹵鎢燈鎢燈或鹵鎢燈可見光源可見光源 3501000nm氫燈或氘燈氫燈或氘燈紫外光源紫外光源 200360nm續(xù)前3吸收池：吸收池： 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)光，僅適用于可見光區(qū) 石英石英不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū) 要求：匹配性（對(duì)光的吸收和反射應(yīng)一致）要求：匹配性（對(duì)光的吸收和反射應(yīng)一致）4檢測(cè)器：檢測(cè)器：將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置5記錄裝置：訊號(hào)處理和顯示系統(tǒng)記錄裝置：訊號(hào)處理和顯示系統(tǒng)光電池光電池光電管光電管光電倍增管光電倍增管二極管陣列檢測(cè)器二極管陣列檢測(cè)器

18、1單光束分光光度計(jì)：?jiǎn)喂馐止夤舛扔?jì)：特點(diǎn)： 使用時(shí)來(lái)回拉動(dòng)吸收池 移動(dòng)誤差 對(duì)光源要求高 比色池配對(duì)續(xù)前2雙光束分光光度計(jì)：雙光束分光光度計(jì)： 特點(diǎn)： 不用拉動(dòng)吸收池，可以減小移動(dòng)誤差 對(duì)光源要求不高 可以自動(dòng)掃描吸收光譜 續(xù)前3雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì) 特點(diǎn)： 利用吸光度差值定量 消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差第三節(jié)第三節(jié) 紫外可見分光光度分析方法紫外可見分光光度分析方法一、定性分析一、定性分析 依據(jù)：光譜依據(jù)：光譜 生色團(tuán)和助色團(tuán)生色團(tuán)和助色團(tuán) 電子躍遷類型。電子躍遷類型。1對(duì)比吸收光譜的特征數(shù)據(jù)對(duì)比吸收光譜的特征數(shù)據(jù)2. 對(duì)比吸光度（或吸光系數(shù)）的比值對(duì)比吸光度（或吸光系數(shù)）

19、的比值1%maxminmax1cmshE，相同相同212121EEClEClEAA3對(duì)比吸收光譜的一致性對(duì)比吸收光譜的一致性 同一測(cè)定條件下，與標(biāo)準(zhǔn)品制成的圖同一測(cè)定條件下，與標(biāo)準(zhǔn)品制成的圖譜或標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照比較。譜或標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照比較。45. 315. 388. 170. 155036127836155036127812AAAAVB，定性鑒別：藥典規(guī)定二、純度檢查二、純度檢查1.1.雜質(zhì)檢查雜質(zhì)檢查 根據(jù)組分與雜質(zhì)吸收特點(diǎn)：根據(jù)組分與雜質(zhì)吸收特點(diǎn)：組分無(wú)吸收，雜質(zhì)有吸收組分無(wú)吸收，雜質(zhì)有吸收（乙醇中苯的檢查）（乙醇中苯的檢查）組分吸收強(qiáng)度組分吸收強(qiáng)度 雜質(zhì)吸收，有雜質(zhì)則雜質(zhì)吸收，有雜質(zhì)則

20、A A和和E E降低降低組分吸收強(qiáng)度組分吸收強(qiáng)度 雜質(zhì)吸收，有雜質(zhì)則雜質(zhì)吸收，有雜質(zhì)則A A和和E E增大增大 2.雜質(zhì)的限量檢查雜質(zhì)的限量檢查腎上腺素（藥物）中腎上腺酮（雜質(zhì)）的檢查：腎上腺素（藥物）中腎上腺酮（雜質(zhì)）的檢查： 310nm，雜質(zhì)有吸收，藥物無(wú)吸收。，雜質(zhì)有吸收，藥物無(wú)吸收。 藥物用藥物用HClHCl溶液制成每溶液制成每1ml1ml含含2mg2mg的溶液，于的溶液，于310nm310nm處測(cè)定吸光度處測(cè)定吸光度A A值值（1cm1cm）。規(guī)定）。規(guī)定A A不得不得超過(guò)超過(guò)0.050.05，藥物，藥物E E435435。雜質(zhì)限量為：。雜質(zhì)限量為：不超過(guò)不超過(guò)0.06%。0.051

21、15/1004350.115/1000.00115/ACgmlElmgmlmgml0.0000.00115*100%0.0575%0.06%2 組分的測(cè)定波長(zhǎng)要大于溶劑的截止波長(zhǎng)組分的測(cè)定波長(zhǎng)要大于溶劑的截止波長(zhǎng)AECl定量依據(jù)：1 1吸光系數(shù)法吸光系數(shù)法 吸光系數(shù)吸光系數(shù)E或或已知已知：lEAC注意單位注意單位 例：解：%)0 .764(591. 01001025000.20367255iEAmLmLmLmgmlmLHCL求已知測(cè)移取稀至樣品稀至吡啶 mLgmLglEACi/1092. 7100/1092. 7764591. 064%0 .99%10010010250100 . 21092.

22、 7%100%26樣CCii2.校正曲線法校正曲線法 A對(duì)對(duì)C曲線經(jīng)原點(diǎn)，且曲線經(jīng)原點(diǎn)，且CsCx 由：由：A=KCA=KC 配制系列濃度配制系列濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液C1，C2，C3 測(cè)測(cè)A1，A2，A3 A對(duì)對(duì)C作圖，得校正曲線（作圖，得校正曲線（A在在0.20.7）SSXXAcAc3 3.對(duì)照法對(duì)照法四、多組分的定量方法（兩組分）四、多組分的定量方法（兩組分）cbaAAAA總定量依據(jù)：（一）三種情況（一）三種情況1兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾）兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾） 分別按單組分定量分別按單組分定量2 2兩組分吸收光譜部分重疊兩組分吸收光譜部分重疊11aaaAE C l22222a babababAAAECEC1 1測(cè)測(cè)A A1 1bb組分不干擾組分不干擾,