第二章-紫外-可見分光光度法-2

2.6紫外-可見分光光度法分析的特點和常用術(shù)語1.特點（1）靈敏度較高分光光度法具有較高的靈敏度，其檢測下限一般為10-5molL-1，有些體系也可能達到10-6molL-1。（2）精密度高分光光度法的精密度是指多次重復(fù)分析結(jié)果的彌散程度。精密度一般用相對標準偏差來表示。光度分析中，一般分析的相對標準偏差在2%-5%范圍內(nèi)。由于近代分光光度儀器的改進，其相對標準偏差可限制在n0/00甚至更小。（3）分析范圍廣隨著有機試劑的快速發(fā)展，多數(shù)元素的離子可通過選擇適當?shù)娘@色劑顯色而進行比色測定。同時，對很多有機化合物來說，光度法亦不失為一個好的測定方法。（4）分析速度較快光度法測定的主要過程為：溶樣、顯色和測定。一般分析中，干擾離子可通過掩蔽和限制試驗條件加以消退，不必分別，因而具有較快的分析速度。

2.術(shù)語(1)生色團在有機化合物中，能在紫外或可見光區(qū)產(chǎn)生光吸取的含有鍵的不飽和基團稱為生色團。

(2)助色團指本身不會使化合物產(chǎn)生顏色或產(chǎn)生紫外光吸取的基團，但這些基團與生色基團連接時，卻能使生成基團的吸取波長移向長波并使吸取強度增加，這樣的基團稱為助色團。通常助色基團是由含孤對電子的元素（如：氧、氮和鹵素等）所構(gòu)成的官能團，如：-NH2、-OH、-OR、-SH、-SR、-Cl、-Br、-I等。

(3)藍移由于取代基或溶劑極性的影響，使吸取譜帶的最大吸取波長向短波方向移動的現(xiàn)象稱為短移、紫移或藍移。(4)紅移

由于共軛作用、引入助色團或溶劑極性影響等緣由，使吸取譜帶的最大吸取波長向長波方向移動的現(xiàn)象，稱為長移或紅移。(5)溶劑效應(yīng)有些溶劑，特殊是極性溶劑對溶質(zhì)吸取峰的波長、強度及形態(tài)可能產(chǎn)生影響，這種現(xiàn)象稱為溶劑效應(yīng)。紫外-可見吸取光譜中常用的溶劑包括：己烷、庚烷、環(huán)己烷、二氧雜己烷、水和乙醇等。溶劑除了對吸取波長有影響外，還影響吸取強度和精細結(jié)構(gòu)。因此，在溶解度允許范圍內(nèi)，應(yīng)選擇極性較小的溶劑。

2.7紫外-可見分光光度分析中的一些影響因素1.溶劑：同一樣品的吸取峰峰位、吸取曲線形態(tài)在不同溶劑中可能不同，這可能是溶質(zhì)與溶劑之間相互作用引起的。選擇溶劑的原則：a.溶劑在整個選用的波長范圍內(nèi)吸取盡可能地??；b.樣品可以在溶劑中得到充分的溶解；c.一般接受非極性溶劑（如：環(huán)己烷、CCl4和氯仿等），尤其是當吸取物質(zhì)為極性分子時，更應(yīng)當如此。2.濃度：依據(jù)朗伯-比耳定律，它的適用范圍是極稀的溶液（一般c<0.01molL-1）。3.pH值：它干脆影響生成物的形成速率、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，故pH的變更不僅可以引起吸取峰的位移，還可以變更吸取曲線的形態(tài)。4.溫度：顯色反應(yīng)與溫度有很大關(guān)系。顯色溫度的確定，須要依據(jù)反應(yīng)性質(zhì)來加以選擇。

此外，溫度對光的吸取和顏色的深淺均有影響，所以在繪制工作曲線和進行樣品測試時，操作溫度應(yīng)盡量保持一樣。

5.共存離子的干擾：（1）種類：a.共存離子本身有顏色；b.共存離子與顯色劑反應(yīng)生成有色化合物或沉淀；c.共存離子與待測離子或顯色劑作用，生成更穩(wěn)定的無色絡(luò)合物或發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，阻礙了待測離子與顯色劑間的反應(yīng)。（2）消退干擾的方法：a.加入掩蔽劑；b.變更干擾離子的價態(tài)；c.選擇最佳的顯色條件以避開干擾；d.選擇適當?shù)臏y定波長以消退干擾；e.利用空白液抵消某些有色離子的干擾；f.利用校正系數(shù)消退干擾；g.預(yù)先使被測離子與干擾離子分別；h.利用被測物質(zhì)（如：金屬離子）能形成三元絡(luò)合物的特點，提高顯色反應(yīng)的選擇性。6.雜散光的影響從單色器出口狹縫出來的單色光，除了所須要的單色光外，其它波長的光都叫雜散光。雜散光對測定結(jié)果的影響程度取決于光源的能量分布、試樣的吸取特性以及檢測器的波長靈敏特性。I雜散光1/42.8試驗技術(shù)1.樣品的制備紫外-可見吸取光譜測定通常是在溶液中進行。固體樣品需轉(zhuǎn)變成溶液，無機樣品用合適的酸溶解或用堿熔融，有機樣品用有機溶劑溶解或抽提。對光譜分析溶劑的要求是：良好的溶解實力；在測定波段沒有明顯的吸??；被測組分在溶劑中具有良好的吸取峰形；揮發(fā)性小、不易燃、無毒性、價格便宜等。2.測定條件的選擇為了使測定獲得比較滿足的結(jié)果，必需留意選擇合適的測定條件。(1)波長的選擇一般依據(jù)待測組分的吸取光譜，選擇最大吸取波長max作為測定波長，這樣靈敏度最高，同時吸光度隨波長的變更最小，可以得到較好的測定精度。但在實際工作中，并不確定選擇max，例如：待測組分的max受到共存雜質(zhì)干擾，或待測組分的濃度太高等，在這樣狀況下，可以選用其它吸取峰進行測定。(2)狹縫寬度的選擇狹縫寬度干脆影響測定的靈敏度和工作曲線的線性范圍。一般在不削減吸光度時最大狹縫寬度，就是應(yīng)當選取的合適的狹縫寬度。(3)吸光度范圍吸光度在0.2~0.8時，吸光度測定誤差最小。因此，應(yīng)把待測組分濃度的吸光度限制在0.2~0.8之間。

3.反應(yīng)條件的選擇

顯色反應(yīng)一般應(yīng)滿足的條件：生成的有色化合物應(yīng)有較大的摩爾吸取系數(shù)；有較高的選擇性；有色化合物組成應(yīng)恒定，穩(wěn)定性好；生成物與顯色劑的max之差一般應(yīng)大于60nm。（1）溶液酸度溶液酸度對待測組分的測定有顯著影響。干脆影響待測組分的吸取光譜；顯色劑的形態(tài)；待測組分的化合狀態(tài)；顯色化合物組成。在實際工作中常用單因素試驗來確定適宜的溶液酸度。常用于吸取光譜測定中的緩沖溶液有：NaH2PO4+HCl(pH=3)NaAc+HCl(pH=5)KH2PO4+NaOH(pH=7)H3BO3+KCl(pH=9)H3BO3+NaOH(pH=11)（2）顯色劑濃度顯色劑用量將影響顯色反應(yīng)。過量的顯色劑可以使顯色反應(yīng)趨于完全，但是過量太多，有可能變更有色化合物的組成，影響化合物的顏色。可用單因素試驗測定溶液吸光度隨顯色劑用量的變更。依據(jù)變更曲線，選擇獲得具有高靈敏度且吸光度恒定的顯色劑用量。（3）溫度的影響在分光光度法測定中，通常都選用室溫顯色反應(yīng)。當溫度對顯色反應(yīng)速度可能有較大的影響時，須要考慮溫度的影響。合適的溫度可用單因素試驗來確定。（4）顯色時間這里包括兩種時間：一種是由于顯色反應(yīng)速度不同，達到反應(yīng)完全所需的時間；另一種是有色化合物維持穩(wěn)定的時間。這兩種時間均可用單因素試驗來考察。4.參比溶液的選擇（1）溶劑參比溶液：當待測組分溶液的組成較為簡潔，共存的組分在測定波長的光吸取很小時，可用溶劑作為參比溶液。（2）試劑參比溶液：假如顯色劑或其它試劑在測定波長有吸取，按顯色反應(yīng)相同的條件，以不加入試樣的溶液作為參比溶液。5.共存離子干擾的消退方法（1）加入適當?shù)难诒蝿?；?）變更干擾離子的價態(tài)；（3）選擇適當?shù)臏y定波長；

假如上述方法都不能運用，也可接受預(yù)分別的方法，如：萃取分別、色譜分別、沉淀分別、離子交換和蒸餾等方法，將干擾組分與待測組分分開，然后進行吸取光譜的測定。6.表觀摩爾吸取系數(shù)的精確求法依據(jù)朗伯-比耳定律，可以計算物質(zhì)的表觀摩爾吸取系數(shù)：=A/bc值：反映物質(zhì)對光吸取的靈敏度。

精確求取摩爾吸取系數(shù)的方法是：在不同帶通寬度時測定表觀摩爾吸取系數(shù)，繪制表觀摩爾吸取系數(shù)對帶通寬度的曲線關(guān)系圖，將曲線外推到帶通寬度為零處，這時相應(yīng)的摩爾吸取系數(shù)即為精確的表觀摩爾吸取系數(shù)。29紫外-可見分光光度計的構(gòu)造、類型及發(fā)展趨勢1.構(gòu)造通常由以下5個部分組成—（1）一個或多個輻射源；（2）波長選擇器；（3）試樣容器(吸取池)；（4）輻射換能器；（5）信號處理器和讀出裝置。（1）輻射源：對光源的主要要求是：在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)，能放射連續(xù)的具有足夠強度和穩(wěn)定的輻射；并且輻射能隨波長的變更盡可能小；運用壽命長。

在可見和近紅外光區(qū)的常用光源為白熾光源，如：鎢燈和碘鎢燈等。紫外光區(qū)主要接受氫燈、氘燈和氙燈等放電燈。

在紫外-可見分光光度計上最常用的有兩種光源：即鎢燈和氘燈。（2）波長選擇器波長選擇器通常有兩種類型：濾光片和借助棱鏡或衍射光柵的幾何色散?，F(xiàn)在的商品儀器幾乎都用光柵做色散元件。光柵在整個波長區(qū)可以供應(yīng)良好的、勻整一樣的辨別實力，而且成本低、便于保存。（3）吸取池/試樣容器在紫外-可見分光光度法中，一般運用液體試液，試液放在分光光度計光束通過的液體池中。吸取池又稱比色皿或比色杯。

對吸取池的要求：主要是能透過所探討的光譜區(qū)輻射線。吸取池的兩個光學(xué)面必需平整光滑，運用時不能用手觸摸。按材料可分為：玻璃吸取池和石英吸取池兩種。吸取池有多種尺寸和不同結(jié)構(gòu)，吸取池的光徑可在0.1cm~10cm之間變更，其中以1cm光徑吸取池最為常用，依據(jù)運用要求選用。在用于高濃度或低濃度測定時，可相應(yīng)地接受光徑較小或較大的吸取池。（4）輻能轉(zhuǎn)換器/檢測器/接受器

作為一個志向的檢測器，它應(yīng)具有高靈敏度、高信噪比、響應(yīng)時間快并且在整個探討的波長范圍內(nèi)有恒定的響應(yīng)的特點。

在紫外-可見分光光度計上，現(xiàn)在廣泛運用的檢測器是光電倍增管。它不僅響應(yīng)速度快，能檢測10-8~10-9s的脈沖光，它可將光電流放大至106~107倍；而且靈敏度高，比一般光電管高200倍。

多通道光度計運用的是硅光二極管陣列檢測器(DiodeArrayDetector，簡稱DAD)。（5）信號處理器和讀出裝置它可放大檢測器的輸出信號。它也可以把信號從直流變成溝通（或相反），變更信號的相位，濾掉不須要的成分。同時信號處理器也可用來執(zhí)行某些信號的數(shù)學(xué)運算，如微分、積分或轉(zhuǎn)換成對數(shù)。

在現(xiàn)代儀器中，常用的讀出器件有：數(shù)字表、記錄儀、電位計標尺和陰極射線管等。現(xiàn)在很多紫外-可見分光光度計都裝有微處理機。一方面將信號記錄和處理，另一方面可對分光光度計進行操作限制。2.分光光度計的類型目前市售的分光光度計類型很多。但可以歸納為以下四種類型：單光束、雙光束、雙波長和多道分光光度計。其中多道儀器具有快速掃描的特點，整個光譜掃描時間不到1s。

3.紫外-可見分光光度計的發(fā)展趨勢（1）分光光度計的組件發(fā)展a.全息光柵正在快速取代機刻光柵全息光柵的雜散光很少，與一般光柵相比，全息光柵的刻蝕誤差顯著地下降了。

b.電視式顯示和電子計算機繪圖快速普及表頭數(shù)子電壓表電視式顯示c.光電倍增管作為檢測器已成為主導(dǎo)光電管或光電池光電倍增管（靈敏度高、響應(yīng)快）（2）分光光度計的構(gòu)型發(fā)展a.電子計算機限制的分光光度計日見增多微處理機限制的分光光度計不僅促使分光光度計進一步自動化，而且大大地改善了儀器的性能。例如：使分光光度計具有多級導(dǎo)數(shù)的實力，具有光譜累積和平均的特點（性），從而大大提高了儀器的信噪比。b.雙波長分光光度計快速發(fā)展1968年日立公司制造出第一臺商品化的365型雙波長分光光度計。c.快速掃描分光光度計接連問世利用光分析可以跟蹤化學(xué)反應(yīng)歷程，一般分光光度計只適于歷程為20~30min以上的反應(yīng)，要探討速度較快的反應(yīng)，就須要設(shè)計出快速掃描分光光度計，如：多道分光光度計（接受：多道光子檢測器，整個光譜掃描時間不到1s）。4.儀器的最新進展(1)儀器的自動化程度大大提高；(2)重視適用附件的開發(fā)；(3)儀器向小型化(或微型化)、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展；(4)新型的紫外-可見分光光度計不斷涌現(xiàn)。2.10紫外-可見分光光度計的實際應(yīng)用1.純度檢驗假如某一化合物的紫外-可見光區(qū)沒有吸取峰，而雜質(zhì)在紫外-可見光區(qū)有較強的吸取時，則可便利地檢出該化合物中痕量的雜質(zhì)。2.未知樣品的檢定通常將未知樣品的紫外-可見吸取光譜與標準譜相比照。3.分子結(jié)構(gòu)的推想依據(jù)未知化合物的紫外-可見區(qū)吸取光譜可以推想所含的官能團。一般單憑紫外-可見吸取光譜并不能確定分子的結(jié)構(gòu)，還需與紅外光譜、有機質(zhì)譜和核磁共振譜等綜合考查，方可定論。（1）若一個化合物在220~800nm無吸取峰，則此分子結(jié)構(gòu)中不含共軛體系，沒有醛基、羰基、溴或碘。它可能是脂肪族碳氫化合物、腈、醇、醚、羰基、氯化烴和氟化烴。（2）若一個化合物在210~280nm有吸取，可能含有兩個共軛單位。（3）若一個化合物在260~300nm有強吸取帶，表示有3~5個共軛單位。（4）若一個化合物在280~300nm有弱吸取帶，表示有羰基存在。在280~300nm有中等強度的吸取帶，且有確定的精細結(jié)構(gòu)，表示有苯環(huán)結(jié)構(gòu)。4.有機化合物異構(gòu)體的判別（順反異構(gòu)、互變異構(gòu)和旋光異構(gòu)等）對于順反異構(gòu)來說，一般順式異構(gòu)體的最大吸取峰波長比反式異構(gòu)體要小，因此可用紫外-可見吸取光譜法進行區(qū)分。

5．探討化學(xué)反應(yīng)的速度例如：催化分光光度法

6．測定絡(luò)合物的組成常用的方法有：斜率比法、摩爾比法、等摩爾連續(xù)變更法（連續(xù)濃度變更法）和平衡移動法等。7.有機化合物分子量的測定某種物質(zhì)的紫外-可見吸取光譜，是該物質(zhì)內(nèi)部特征結(jié)構(gòu)的反映。所謂物質(zhì)的內(nèi)部特征結(jié)構(gòu)，主要指的是該物質(zhì)分子中所含有的發(fā)色團。對于具有相同發(fā)色團的不同物質(zhì)，假如都取相同的重量（或配成相同濃度的溶液），則分子量越大者，發(fā)色團所占的比例越小，吸取強度越小；反之，分子量越小者，發(fā)色團所占的比例越大，吸取強度就越大。因此我們可以依據(jù)這個原理來測定有機化合物的分子量。8.紫外-可見分光光度計應(yīng)用的最新進展（1）多組分不經(jīng)分別、干脆測量；（2）聯(lián)用技術(shù)；（3）積分光度法進入復(fù)興時期。其次章復(fù)習(xí)思索題1.電子光譜（亦稱紫外-可見光譜）產(chǎn)生的本質(zhì)是什么？2.紫外-可見吸