紫外可見優(yōu)秀課件

紫外可見分光光度法Chapter71第一節(jié)基本原理一、概述二、紫外可見吸收光譜三、分子吸收光譜與電子躍遷四、光的吸收定律2一、概述–分子光譜原子核在其平衡位置附近的相對振動---

振動能級（Ev）Ｅ＝Ｅe+Ｅv+ＥrΔΕe>ΔΕv>ΔΕr

物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動形式

電子相對于原子核的運(yùn)動

---電子能級（Ee）

分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動---轉(zhuǎn)動能級（Er）3一、概述–分子光譜ΔΕr

0.005～0.050eV遠(yuǎn)紅外光譜或分子轉(zhuǎn)動光譜ΔΕv

0.05～１eV紅外光譜或分子振動光譜ΔΕe

1～20eV紫外—可見光譜或分子的電子光譜5二、紫外可見光譜

可見吸收光譜：電子躍遷光譜吸收光波長范圍400780nm，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。紫外吸收光譜：電子躍遷光譜

吸收光波長范圍200400nm（近紫外區(qū)），可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。特點靈敏度高選擇性較好通用性強(qiáng)準(zhǔn)確度較好操作簡單價格低廉6吸收曲線與最大吸收波長

max用不同波長的單色光照射，測吸光度二、紫外可見吸收光譜不同濃度的溶液，測吸光度7二、紫外可見吸收光譜有機(jī)化合物的紫外—可見吸收光譜分子中外層價電子躍遷的結(jié)果（三種）：σ電子、π電子、n電子分子軌道理論：一個成鍵軌道必定有一個相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。9二、紫外可見吸收光譜有機(jī)化合物的紫外—可見吸收光譜當(dāng)外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷.所需能量ΔΕ大小順序為n→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊

10*躍遷能量很大吸收光譜在真空紫外區(qū)多為飽和烴甲烷 125nm乙烷 135nm11*和n*躍遷*和n*躍遷能量低（>200nm）

含有不飽和鍵的有機(jī)分子易發(fā)生這類躍遷

有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜分析多以這兩類躍遷為基礎(chǔ)*比n*躍遷幾率大100-1000倍*躍遷吸收強(qiáng)，~104

n*躍遷吸收弱，500C=C,C≡C,N=N,C=O13生色團(tuán)—— 含有鍵不飽和官能團(tuán)14生色團(tuán)共軛－K吸收帶（Konjugation)>104217–280nm共軛越多，波長越長，強(qiáng)度越大P145R吸收帶(Radikal)

n*

100B吸收帶（Benzenoid,苯的)230-270nm,精細(xì)結(jié)構(gòu)，１８５（最強(qiáng)），２０４（強(qiáng)），15紅移與藍(lán)移紅移—λmax向長波方向移動藍(lán)移—向短波方向移動(或紫移)。增色效應(yīng)—吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大的現(xiàn)象減色效應(yīng)—吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε減小的現(xiàn)象引入取代基或改變?nèi)軇?7溶劑的影響強(qiáng)，*紅移n*藍(lán)移溶劑的極性溶劑對吸收峰強(qiáng)度和精細(xì)結(jié)構(gòu)的影響極性強(qiáng)，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失溶劑本身吸收帶的影響要求溶劑在測定的波長段無吸收P14718二、紫外可見吸收光譜金屬配合物的紫外—可見吸收光譜⑴配位體微擾的金屬離子d一d電子躍遷和

ｆ一ｆ電子躍遷摩爾吸收系數(shù)ε很小，對定量分析意義不大。⑵金屬離子微擾的配位體內(nèi)電子躍遷金屬離子的微擾，將引起配位體吸收波長和強(qiáng)度的變化。變化與成鍵性質(zhì)有關(guān)，若靜電引力結(jié)合，變化一般很小。若共價鍵和配位鍵結(jié)合，則變化非常明顯。d一d(過渡金屬）ｆ一ｆ（鑭系錒系）19三、光的吸收定律

朗伯—比耳定律布格(Bouguer)—1729年朗伯(Lambert)—1760年光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系

A∝b21三、光的吸收定律比耳(Beer)—1852年

朗伯—比耳定律光的吸收程度和吸收物濃度之間的關(guān)系

A∝c22三、光的吸收定律光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系A(chǔ)∝b光的吸收程度和吸收物濃度之間的關(guān)系

A∝c

朗伯—比耳定律吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測定的依據(jù)朗伯(Lambert)比耳(Beer)23摩爾吸光系數(shù)三、光的吸收定律不隨濃度c和光程長度b的改變而改變，在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。代表可能達(dá)到的最大靈敏度。εmax越大表明光度法測定該物質(zhì)靈敏度越高ε>105：超高靈敏；ε=(6～10）×104

：高靈敏ε<2×104

：不靈敏。25三、光的吸收定律透過率T—

入射光透過溶液的程度T=It/I0吸光度A與透過率T的關(guān)系:A

＝－lgT

26三、光的吸收定律化學(xué)性因素假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用當(dāng)溶液濃度c>10－2mol/L時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學(xué)平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度29例：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：

CrＯ42-＋2H＋

=Cr2Ｏ72-＋H2Ｏ溶液中CrＯ42-、Cr2Ｏ72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故：此時溶液pH對測定有重要影響。三、光的吸收定律30光電比色計單光束雙光束

紫外-可見分光光度計單光束雙光束或單波長雙波長比色分析分類目視比色法光度法四、紫外可見分光光度計31目視比色法用眼睛比較溶液顏色的深淺以測定物質(zhì)的含量。常用的目視比色法是標(biāo)準(zhǔn)系列法：

使用一套比色管分別加入一系列不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入等量的顯色劑和其他試劑，稀釋至一定刻度。用同樣方法配制待測溶液，從管口垂直向下觀察，比較，得到待測溶液濃度。優(yōu)點：設(shè)備簡單，操作簡單，比色管內(nèi)液層厚，顏色易觀察，在復(fù)合光下進(jìn)行測定，不需嚴(yán)格地服從朗伯-比爾定律。缺點：準(zhǔn)確度不高，若待測溶液中存在第二種有色物質(zhì)，相對誤差5%~20%32光度法用光電計測定溶液的吸光度,稱之為光電比色法。用分光光度計進(jìn)行測定的方法為分光光度法。

測定原理相同獲得單色光的方法不同(濾光片，棱鏡或光柵)33光度法與目視法比較有以下優(yōu)點：(1)提高了準(zhǔn)確度

用儀器代替了人眼進(jìn)行測量，消除了人的主觀誤差。(2)提高了選擇性

測定的溶液中若有其他物質(zhì)共存時，可選擇適當(dāng)?shù)膯紊夂蛥⒈热芤簛硐蓴_。(3)提高了分析速度

在分析大批試樣時，使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法可簡化手續(xù)，加快分析速度。34分光光度計的種類和型號很多：單光束分光光度計、雙光束分光光度計、雙波長分光光度計。單光束分光光度計光源單色器試樣池檢測器顯示系統(tǒng)參比池如：國產(chǎn)751型、752型、721型、722型、724型。分光光度計的分類35雙光束分光光度計光源單色器試樣池檢測器顯示系統(tǒng)參比池如：國產(chǎn)710型、730型、740型。切光器

雙光束分光光度計是把光源發(fā)出的一束光變成兩束，幾乎同時通過參比溶液和被測溶液，然后同時測量透射光的強(qiáng)度，克服了由于光源和檢測系統(tǒng)不穩(wěn)定帶來的測量誤差。36雙波長分光光度計光源單色器試樣池檢測器顯示系統(tǒng)12切光器

雙波長分光光度計是采用兩個單色器把光源發(fā)出的光分成兩束強(qiáng)度相同、波長分別為1、2的單色光交替照射到同一吸收池上，其透過光被檢測器所吸收，經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理可直接獲得溶液對不同波長單色光的吸收度之差。

單色器A=A1-A2消除人工配制的空白溶液與本底之間的差別而引起的誤差，可測定多組分溶液和混濁溶液。37四、紫外可見分光光度計38四、紫外可見分光光度計39HitachiU3010

紫外可見分光光度計普析通用TU-1221型紫外可見分光光度計分光光度法—儀器40波長330~800nm722型光柵分光光度計分光光度法—儀器41光源單色器樣品室檢測器顯示基本組成42顯示屏波長調(diào)節(jié)旋鈕比色池架分光光度法—儀器43四、紫外可見分光光度計1.光源

在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜具有足夠的輻射強(qiáng)度較好的穩(wěn)定性較長的使用壽命

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在320～2500nm。

紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185～400nm的連續(xù)光譜。44將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。四、紫外可見分光光度計2.單色器棱鏡、光柵45四、紫外可見分光光度計3.樣品室在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。46四、紫外可見分光光度計

利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號4.檢測器光電池、光電管或光電倍增管。5.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)檢流計、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動控制和結(jié)果處理47顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)將待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)顯色劑與待測組分形成有色化合物的試劑五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-無機(jī)分析顯色反應(yīng)類型絡(luò)合反應(yīng)氧化還原反應(yīng)取代反應(yīng)縮合反應(yīng)選擇要素靈敏度高選擇性好生成物穩(wěn)定組成恒定顯色劑在測定波長處無明顯吸收對比度大，要求△>60nm。48五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-無機(jī)分析顯色條件的選擇1.顯色劑用量2.反應(yīng)體系的酸度

影響金屬離子和顯色劑的存在形式、絡(luò)合物組成、穩(wěn)定性及反應(yīng)進(jìn)行程度49五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-無機(jī)分析顯色條件的選擇3.顯色時間4.顯色溫度5.溶劑6.干擾的消除選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條件加入掩蔽劑分離干擾離子磺基水楊酸法測定Fe

3+、Cu2+溶液中Fe

3+

(pH=2.5)用NH4SCN作顯色劑測定Co

2+,Fe

3+有干擾(加入NaF與Fe

3+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成FeF63-)50五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-無機(jī)分析吸光度測量條件的選擇1.選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL

一般應(yīng)該選擇λmax為入射光波長。但如果λmax處有共存組分干擾時，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。2.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）Tmin＝36.8%,Amin＝0.434最佳讀數(shù)范圍T%=70％～10％A=0.15～1.051五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-無機(jī)分析

3.選擇合適的參比溶液若僅待測組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物有吸收，其它試劑均無吸收，用純?nèi)軇ㄋ?作參比溶液；若顯色劑或其它試劑略有吸收，而試液本身無吸收，用“試劑空白”(不加試樣溶液)作參比溶液若待測試液有吸收，而顯色劑等無吸收，則可用“試樣空白”(不加顯色劑)作參比溶液；52五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-無機(jī)分析1.單組分的測定2.多組分的同時測定采用A-C

標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量測定。若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長處分別進(jìn)行測定。若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸光度的加合性解聯(lián)立方程組得出各組分的含量。Aλ1=εaλ1bca

＋εbλ1bcb

Aλ2=εaλ2bca

＋εbλ2bcb

分光光度測定方法53五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析定性分析結(jié)構(gòu)分析標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照經(jīng)驗規(guī)則計算官能團(tuán)鑒定順反異構(gòu)體的確定互變異構(gòu)體的確定P147~14954五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析定性分析經(jīng)驗規(guī)則計算Woodward規(guī)則共軛二烯烴、多烯烴、共軛烯酮類*躍遷Scott規(guī)則芳香族羰基衍生物E2帶55Woodward規(guī)則---共軛二烯烴、多烯烴56五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析官能團(tuán)鑒定紫外吸收光譜與有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系飽和烴遠(yuǎn)紫外區(qū)，雜原子會使其紅移（n*

）不飽和脂肪烴數(shù)個生色團(tuán)不相連——分別產(chǎn)生吸收生色團(tuán)共軛——原有吸收峰消失，向長波移動*，217-280nm,K吸收帶共軛越多，波長越長P145表57五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析官能團(tuán)鑒定紫外吸收光譜與有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系芳香烴苯

E1:185nm,E2:

204nm,E3:230-270nm

(精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶，B吸收帶)單取代基——紅移雙取代基——對位紅移大，鄰、間移動小

一推一吸最明顯結(jié)合環(huán)數(shù)——環(huán)數(shù)越多，波長越長58⑴若在200～750nm波長范圍內(nèi)無吸收峰，則可能是直鏈烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個雙鍵的烯烴等。不含共軛體系，無醛、酮、溴、碘。五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析官能團(tuán)鑒定⑵若在270～350nm波長范圍內(nèi)有低強(qiáng)度吸收峰(ε＝10～100L·mol-1·cm-1),（n→π躍遷），則可能含有一個簡單非共軛且含有n電子的生色團(tuán)，如羰基。⑶若在2５0～300nm波長范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收峰則可能含苯環(huán)。59五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析⑷若在210～250nm波長范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則可能含有2個共軛雙鍵；若在260～300nm波長范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則說明該有機(jī)物含有3個或3個以上共軛雙鍵。⑸若該有機(jī)物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有機(jī)物可能是長鏈共軛或稠環(huán)化合物。60五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析順反異構(gòu)體的確定反式異構(gòu)體λmax=295nm,εmax=13500順式異構(gòu)體λmax=280nm,εmax=7000C=CHHCOOHC=CHHCOOH肉桂酸61互變異構(gòu)體的確定CH3―C―CH2―C―OC2H5CH3―CH=CH―C―OC2H5‖‖‖OOO酮式烯醇式五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析乙酰乙酸乙酯204nm處僅有弱吸收245nm處有強(qiáng)的K吸收帶62化合物純度的檢驗五、紫外-可見分光光度法的應(yīng)用-有機(jī)分析化合物在紫外光區(qū)沒有明顯的吸收峰雜質(zhì)在紫外光區(qū)有較強(qiáng)的吸收峰雜質(zhì)試樣測出的摩爾吸光系數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)樣品的小純度低63應(yīng)用實例以聚苯酰亞胺樹脂微球為基體的樹狀間隔臂親和色譜固定相的合成

非多孔3-5微米的聚苯酰亞胺樹脂（PPTA）微球的合成

將對苯二胺加入一定濃度的碳酸鈉水溶液，再往其中滴入溶有乳化劑SPAN85、TWEEN80，以及乳化助劑正丁醇的四氫呋喃攪拌使之成均一乳液。水與四氫呋喃的體積比為：水/四氫呋喃=2.5/1，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?0-100目的對苯二甲酰氯粉末，以一定攪速攪拌一段時間后，停止反應(yīng)，反應(yīng)液離心得到的沉淀分別用丙酮，乙醇，去離子水洗滌，再用濃氨水浸泡12h，最后水洗至中性即得聚苯酰亞胺樹脂微球。

分析科學(xué)學(xué)報，2001，17（6），480-482

64在已合成的微球基體上偶聯(lián)新型樹狀間隔臂——聚胺基酰胺樹脂（PAMAM）

三次重復(fù)的馬氏加成反應(yīng)和酰胺化反應(yīng)

應(yīng)用實例65直接利用間隔臂表面的仲胺基，與高碘酸鉀氧化后的配位體輔酶Ⅰ（NAD）反應(yīng)生成含亞胺的席夫堿，最后用硼氫化鈉將生成的席夫堿還原。

1=NADStandardSolution2=G=3.0PPTAhydrolyzedbyHClsolution,3=G=3.0PPTAConnectedwithNADligandhydrolyzedbyHClsolution,4=G=3.0PPTAConnectedwithNADligandhydrolyzedinwatersolution應(yīng)用實例66本章應(yīng)掌握的要點1、紫外吸收光譜和可見吸收光譜同屬電子光譜，都是由于價電子躍遷而產(chǎn)生的。2、有機(jī)化合物分子的躍遷有四大類：→*、

n→*、

→*、n→*，各類躍遷所需能量也按以上順序逐一減少。3、吸收帶分為四種類型：R帶、K帶、B帶、E帶不同類型吸收帶其最大吸收波長、形狀均不相同且具有一定的特征性。4、芳香族化合物的特征吸收帶是B帶，其最大吸收峰波長在230~270nm；具有共軛的雙鍵化合物具有K帶，其波長和強(qiáng)度與共軛體系的長短、位置、取代基種類等有關(guān)，可初步判斷結(jié)構(gòu)。679、光的吸收定律有一定的適用范圍。光的吸收定律產(chǎn)生偏差現(xiàn)象的原因主要是單色光不純和顯色溶液中發(fā)生水解、締合、沉淀等化學(xué)反應(yīng)。7、光的吸收定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是A=ε

cb。吸收系數(shù)

ε表示物質(zhì)對某一特定波長光的吸收能力。5