儀器分析技術(shù)光譜法

關(guān)于儀器分析技術(shù)光譜法Part1光譜分析法

Spectroscopy1、光譜分析法的誕生2、光譜分析的基本知識光的性質(zhì)a.光的波動性波動性參數(shù)：λ（波長）;

（頻率）;C（光速）

＝1／λ（波數(shù)）

關(guān)系式

＝C／λ＝C

單色光--只含一種頻率或波長的光;

復(fù)合光--多種頻率或波長的光;

散射光--由于光子與物質(zhì)分子相互碰撞，使光子的運動

方向發(fā)生改變而向不同角度散射。第2頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

紫

蘭

綠黃橙

紅

300400500600700800nm

可見光區(qū)

宇宙射線γ射線X射線遠紫外

紅外微波區(qū)無線電波

10-610-310-11011031051091012

E

λ

<10nm

10nm－1mm

>1mm

>124ev102ev－10-3ev<10-3ev

能譜分析光譜分析波譜分析

X－衍射分析紫外、可見核磁共振穆斯堡爾譜紅外、原子吸收順磁共振

第3頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

光譜區(qū)

波長范圍

常用單位E

射線10-4-10-3nm

nm

>102eV

X射線10-3–10nmnm遠紫外10-200nmAornm

124-6.2ev紫外

200-400nmAornm6.2-3.26ev

可見光400-760nmAornm3.26-1.59ev

近紅外760-2500nmAornm1.59-0.50ev中紅外2.5-50μm

μmorv

0.50-0.025ev遠紅外50-1000μmμmorv

0.025-0.004ev微波0.1mm-1mmmcmm

<10-3eV

無線電波

1–1000m第4頁,共114頁，2024年2月25日，星期天b、光的粒子性

粒子性的參數(shù)：E

E=h

=hC/λ

h--普朗克常數(shù)

h=4.14×10-15ev.sec=6.626×10-27erg.secC=3×1010cm/sec

則每個光子的能量為:E=1240/λ(ev)；λ的單位為

nm第5頁,共114頁，2024年2月25日，星期天原子與分子的能級及電子在能級間的躍遷（1）原子能級及電子在能級間的躍遷

Li原子示意圖

3s基態(tài)電子2p激發(fā)態(tài)電子2s1s原子核第6頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

E’3E2’

激發(fā)態(tài)E’1h

=△E

E0???基態(tài)原子能級及電子在能級間的躍遷示意圖

原子能級差：ΔE1--20ev在紫外可見光譜區(qū)第7頁,共114頁，2024年2月25日，星期天（2）原子光譜的特征電子能級間的躍遷,屬電子光譜,線狀光譜。

A

2003004005006007008009001000nm第8頁,共114頁，2024年2月25日，星期天（3）分子的能級及電子在能級間的躍遷

v’3J‘

v’2J‘

電子v1’激發(fā)態(tài)能級v’oJ

v3

v2J

電子

v1J

基態(tài)能級

v0J轉(zhuǎn)動能級振動能級電子能級之間躍遷之間躍遷之間躍遷

分子的能級及電子在能級間的躍遷示意圖

第9頁,共114頁，2024年2月25日，星期天分子能級能級差反映的信息

電子能級

△E1--20ev反映價電子能量狀

（紫外可見波區(qū)）

況等信息可給出物質(zhì)的化學性質(zhì)的信息。(主要用于定量測定)振動能級

△E0.05--1ev反映價鍵特性等結(jié)（紅外波區(qū)）構(gòu)信息。主要用于定性，定量比UV/Vis差。

轉(zhuǎn)動能級

△E0.05-0.005ev反映分子大小、鍵（遠紅外區(qū)）長度、折合質(zhì)量等分子特性的信息。

第10頁,共114頁，2024年2月25日，星期天（4）分子光譜的特征

帶狀光譜,在一些特定條件下,能反映振動能級的精細結(jié)構(gòu)。

A

UVVisInfraredFarInfrared

200200020000波長(nm)理想和真實吸收光譜示意圖

第11頁,共114頁，2024年2月25日，星期天2.3物質(zhì)發(fā)光的量子解釋

當一束光照射到物體上時,除透過部分光與分子沒有作用外,物質(zhì)將吸收和散射一部分光。(1)物質(zhì)吸收光的過程分子吸收光能,吸收時間極短,只有10-15sec.,電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)的激發(fā)態(tài)。

X+hv→X*

激發(fā)態(tài)的壽命很短,約為10～8sec，然后以發(fā)生光物理和光化學反應(yīng)后,以下列形式回到基態(tài)。第12頁,共114頁，2024年2月25日，星期天A.激發(fā)分子與其它分子相碰，損失能量產(chǎn)生熱能回到基態(tài),稱無輻射退激。

X*→X+熱能B.激發(fā)分子發(fā)射光子直接回到基態(tài):X*→X+hv

如發(fā)射光的波長等于入射光的波長,這種發(fā)射稱共振發(fā)射,其譜線稱共振譜線。對分子來說,這種可能性很少,對原子來說,可能性較大。第13頁,共114頁，2024年2月25日，星期天C.激發(fā)分子與其它分子相碰,一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能后,下降到第一激發(fā)態(tài)的最低振動能級,然后再回到基態(tài)的其它振動能級并發(fā)射光子,這種發(fā)射光稱熒光。

X*→X+hv+熱能熒光的發(fā)射波長比入射光的波長長。D.激發(fā)分子與其它分子相碰,一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能后,下降到第一激發(fā)態(tài)的最低振動能級,它不直接躍遷回到基態(tài)而是轉(zhuǎn)入到亞穩(wěn)的三重態(tài),分子在三重態(tài)的壽命較長(從10～4sec.到10sec.),然后再回到基態(tài)的其它振動能級并發(fā)射光子,這種發(fā)射光稱磷光。第14頁,共114頁，2024年2月25日，星期天(2)物質(zhì)散射光的過程《拉曼(raman)散射》

入射光與分子碰撞后,可發(fā)生彈性散射或非彈性散射。彈性散射時,光子與分子無能量交換,僅光子方向改變,這種散射稱瑞利散射。非彈性散射不僅方向改變,而且光子與分子有能量交換。此時有兩種情況:第15頁,共114頁，2024年2月25日，星期天A.斯托克斯散射入射光與基態(tài)分子碰撞后,將一部分能量給了分子,于是散射光的能量比入射光的能量下降,即波長變長。散射光譜中的譜線稱斯托克斯譜線。B.反斯托克斯散射入射光與振動能級處于較高能態(tài)的分子發(fā)生非彈性碰撞后,被碰撞分子由較高的振動能級躍回較低能級,其能量的差值給了光子,于是,光子能量增加,產(chǎn)生的譜線波長比入射光的波長更短,此譜線稱反斯托克斯線。散射光的能量比入射光的能量下降,即波長變長。散射光譜中的譜線稱斯托克斯譜線。第16頁,共114頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)吸收和散射光的過程示意圖

第二激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)

h=△E

三重態(tài)

振動能級基態(tài)

吸收無輻射退激熒光

磷光共振發(fā)射A

BC

[注]拉曼散射：A斯托克斯散射，B瑞利散射，C反斯托克斯散射

第17頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

物質(zhì)吸收和散射光的過程示意圖

第二激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)

h=△E

三重態(tài)

振動能級基態(tài)

吸收無輻射退激熒光磷光共振發(fā)射ABC

[注]拉曼散射：A斯托克斯散射，B瑞利散射，C反斯托克斯散射

第18頁,共114頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)的光譜與光譜分析

光譜的基本類型按照光譜產(chǎn)生的方式可分:

1.吸收光譜

原子吸收光譜(如AA)

分子吸收光譜(如UV/VI,IR等)

2.發(fā)射光譜原子發(fā)射光譜(原子發(fā)射,原子熒光)

分子發(fā)射光譜(分子熒光,磷光)

3.散射光譜(拉曼散射光譜)

第19頁,共114頁，2024年2月25日，星期天光譜分析法

利用各種光譜包含著原子或分子能級結(jié)構(gòu)和含量的信息,作定性和定量分析的方法。主要光譜分析法有：

1、吸收光譜法原子吸收光譜法(AA)

分子吸收光譜法(如UV/VI,IR等)

2、發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法(原子發(fā)射,原子熒光)

分子發(fā)射光譜法(分子熒光,磷光)

3、散射光譜法(拉曼散射光譜法)第20頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

分子吸收法:可見與紫外分光光度法、紅外光譜法分子光譜

分子發(fā)射法:分子熒光光度法光譜技術(shù)原子吸收法：原子吸收法原子光譜原子發(fā)射法：發(fā)射光譜分析法、原子熒光法等

第21頁,共114頁，2024年2月25日，星期天常用光譜分析儀器紫外-可見分光光度計原子吸收分光光度計紅外光譜儀原子發(fā)射光譜儀熒光分析儀原子熒光分析儀等第22頁,共114頁，2024年2月25日，星期天光譜儀的作用:

通過分析過程的信息傳遞鏈,取得樣品的真實光譜。光譜儀的基本構(gòu)成:

1、*:光源(Souse)2、△:單色器(Monochromator)3、□:樣品池(Samplecell)

或⊙:原子化器(Atomiser)

4、◎:檢測器(Detector)5、∽:信號轉(zhuǎn)換、處理器(Transmodulator)6、■:顯示器(Display)第23頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

吸收光譜

發(fā)射光譜熒光光譜磷光光譜散射光譜分子光譜儀

A.*→△→□→◎→∽→■

C.□→△→◎→∽→■

↑△

↑

*原子光譜儀

B.

*

→⊙→△→◎→∽→■

D.

⊙→△→◎→∽→■

↑

△

↑

*

光譜儀的幾種基本模式

*:光源△:單色器□:樣品池◎:檢測器

(Souse)(Monochromator)(Samplecell)(Detector)

∽:信號轉(zhuǎn)換、處理器■:顯示器⊙:原子化器

(Transmodulator)(Display)(Atomiser)第24頁,共114頁，2024年2月25日，星期天紫外可見吸收光譜分析法

UltravioletVisibleSpectrophotometer

簡稱UV-Vis第25頁,共114頁，2024年2月25日，星期天分子吸收光譜

分子吸收光譜的產(chǎn)生是由于能級間的躍遷。分子內(nèi)部運動有三種形式：電子圍繞原子核的運動即價電子運動；內(nèi)部原子在平衡位置的振動；分子繞其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動。所以分子的能量是上述三種能量之和:

E分子＝E電+E振+E轉(zhuǎn)其中E電>E振>E轉(zhuǎn)因為這些能量是量子化的，所以只有光子的能量恰好等于兩能級之間的能量差時才能被吸收。第26頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

分子的轉(zhuǎn)動能級差ΔE轉(zhuǎn)一般為0.005～0.05eV，則產(chǎn)生此能級躍遷所需吸收電磁輻射的波長可用公式計算:λ=hC/△E=6.626×10-27×3×1010/0.005=248μm(1eV=1.6×10-12erg)當ΔE轉(zhuǎn)＝0.05ev，λ＝24.8μm

所以，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動能級躍遷需吸收波長約為：25～250μm的遠紅外光，它所形成的吸收光譜稱轉(zhuǎn)動光譜或遠紅外光譜。第27頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

分子的振動能級差ΔE振一般在0.05～1ev，對應(yīng)所需吸收波長為1.25～25μm的紅外光才能產(chǎn)生躍遷。在分子振動時同時有分子的轉(zhuǎn)動，所以分子振動所產(chǎn)生的吸收光譜中包括轉(zhuǎn)動光譜，故常稱為振轉(zhuǎn)光譜，此吸收能量在紅外區(qū)，故稱紅外光譜。

第28頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

電子躍遷所需能量最大，多在1～20eV，對應(yīng)所需吸收的波長為1.25～0.06μm（1250nm～60nm），此吸收能量主要在紫外-可見光區(qū)，故稱紫外-可見光譜。其中10nm～200nm叫遠紫外區(qū)；200nm～400nm叫近紫外區(qū)；400nm～760nm叫可見光區(qū)。第29頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

空氣中的氧、二氧化碳、水等都吸收遠紫外光，所以要研究物質(zhì)分子對遠紫外光的吸收必須在真空條件下進行，所以遠紫外區(qū)又叫真空紫外區(qū)，鑒于真空紫外分光光度計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，使用受到限制。通常我們所說的紫外吸收法僅指近紫外吸收法。紫外可見吸收光譜就是指在200～760nm區(qū)域內(nèi)分子對光輻射選擇性吸收引起電子躍遷產(chǎn)生的。紫外光譜法、可見光光譜法和紅外光譜法一起統(tǒng)稱為分子吸收光譜法。第30頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

分子吸收光譜在微觀上體現(xiàn)為分子由較低能級躍遷到較高能級，在宏觀上則體現(xiàn)為透射光的強度變?nèi)酢Ｈ粲靡贿B續(xù)輻射的電磁波照射分子，將照射前后光強度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒂涗浵聛砭涂傻玫揭粡埞鈴姸茸兓瘜ΣㄩL的關(guān)系曲線，即分子吸收光譜圖。第31頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

1A34

2

λ1：最大吸收λmax；2:最小吸收；3:肩峰；4：末端吸收第32頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

吸收曲線的橫坐標一般用波長表示，一定的波長---一定的能量，不同物質(zhì)的分子由于結(jié)構(gòu)不同，發(fā)生躍遷時吸收光的能量也不同，即吸收峰的位置不同。所以吸收曲線在橫坐標的位置可作為分子結(jié)構(gòu)的表征，是定性的主要依據(jù)，λmax是化合物中電子能級躍遷時吸收的特征波長，對鑒定化合物尤為重要，整個吸收光譜的形狀決定于物質(zhì)性質(zhì)，反映分子內(nèi)部能級分布狀況是物質(zhì)定性的依據(jù)。

第33頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

吸收曲線的縱坐標用光強表示，強度參數(shù)可用透光率T（％），吸光度A，吸光系數(shù)ε等表示。透光率T（％）：為透過光強度I與入射光強度I0之比T=100%*I/I0吸光度A（也稱消光值E，光密度OD,D）：表示單色光通過溶液時被吸收的程度，等于入射光強度I0與透射光強I之比的對數(shù)值，即A=lg(I/I0)T與A的關(guān)系為：A=-lgT第34頁,共114頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)朗伯—比爾定律：A=εbc它的意義是：溶液的吸光度與溶液中的吸光物質(zhì)的濃度及液層厚度的乘積成正比。其中：ε--摩爾吸光系數(shù)（Lmol-1cm-1）

B--液層厚度，即樣品池厚度（cm）

C--溶液中被測物質(zhì)的濃度（mol/L）如將C單位換成g/100mL，則吸光系數(shù)用符號E1%1CM表示,稱百分吸光系數(shù)E1%1CM=10ε/M。

M--被測物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。

通常將在最大的吸收波長處測得的吸收系數(shù)用εmaxorE1amλmax表示作為定性的依據(jù)。因為不同的物質(zhì)λmax可能相同，但εmax卻不一定相同。所得吸收峰的強度作為定量的依據(jù)。第35頁,共114頁，2024年2月25日，星期天基本原理紫外可見吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1、電子躍遷類型

紫外可見光吸收光譜是分子中價電子能級躍遷產(chǎn)生的，所以這種吸收光譜決定于分子中價電子分布和結(jié)合情況，在有機化合物中，有三種不同性質(zhì)的價電子：即σ成鍵與σ*反鍵軌道電子,π成鍵與π*反鍵軌道電子,ｎ非鍵軌道電子。第36頁,共114頁，2024年2月25日，星期天Hσπｎ

COHσ

σｎ第37頁,共114頁，2024年2月25日，星期天2、分子電子能級和躍遷

σ*

激發(fā)態(tài)

π*

ｎ

π基態(tài)

σ分子電子能級和躍遷分子躍遷有六種類型,常見的有四種類型,即:σ→σ*，ｎ→σ*，ｎ→π*,π→π*

躍遷。第38頁,共114頁，2024年2月25日，星期天A.σ→σ*躍遷

△E較大,躍遷發(fā)生在遠紫外區(qū),波長范圍低于200nm。如甲烷(125nm),乙烷(135nm)。B.ｎ→σ*躍遷△E較σ→σ*躍遷要小,躍遷發(fā)生在150--250nm波長范圍內(nèi)。如含有雜原子飽和烴衍生物。摩爾吸收系數(shù)一般在100-300范圍內(nèi)。由ｎ→σ*躍遷而產(chǎn)生吸收的一些例子

化合物最大波長摩爾吸收系數(shù)化合物最大波長摩爾吸收系數(shù)

(nm)(nm)

H2O1671480(CH3)2S229140CH3OH184150(CH3)2O1842520CH3Cl173200CH3NH2

215600CH3Br204200(CH3)2NH

220100

CH3I258365(CH3)3N227900第39頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

C.ｎ→π*和π→π*躍遷這兩類躍遷是最有用的。△E比較少,最大吸收波長均大于200nm。這兩類躍遷的差別在于吸收峰的強度不同。ｎ→π*躍遷摩爾吸收系數(shù)很少,僅在10-100范圍內(nèi)。而π→π*躍遷摩爾吸收系數(shù)很大,比ｎ→π*躍遷大100-1000倍,達到1000-100000。

ｎ→π*和π→π*躍遷的吸收特征

生色團

例

子

溶

劑

最大波長(nm)摩爾吸收系數(shù)

躍遷類型

烯烴C6H13CH＝CH2

正庚烷17713000π→π*

17810000

炔C5H11≡CCH3

正庚烷1962000π→π*

225165

酮(CH3)2C=O

28016n→π*

醛CH3CH=O

29312n→π*

其它CH3C(NH2)=O

21460n→π*

CH3NO2

28022n→π*

CH3N=NCH3

3395

n→π*第40頁,共114頁，2024年2月25日，星期天3.影響分子中電子能級結(jié)構(gòu)的因素

分子軌道的能量狀態(tài)還受分子內(nèi)外環(huán)境的影響,這些影響規(guī)律也可用作分析的信息。

A.當分子含有多個π鍵,并且被單鍵隔開時,共軛效應(yīng)增加,π→π*躍遷能量更低,吸收光譜最大吸收峰向長波方向移動,摩爾吸收系數(shù)增大。稱紅移效應(yīng)。

如:

最大吸收波長(nm)摩爾吸收系數(shù)

C＝C180-20010000C＝C－C＝C21721000C＝C－C＝C－C＝C25835000第41頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

B.含有π電子芳香體系,最大吸收向紫外方向移動。稱藍移效應(yīng)。

如:

NSNOH254nm250nm232nm217nm210nm第42頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

C.一些助色團的引入,能使生色團的最大吸收向長波或短波方向移動。向長波方向移動的,一般摩爾吸收系數(shù)增加,稱紅移效應(yīng)。向短波方向移動的,一般摩爾吸收系數(shù)減少,稱藍移效應(yīng)。助色團:一些原子和原子團不吸收200-800nm范圍內(nèi)的光,但與生色團結(jié)合后,具有能使生色團的吸收峰向長波或短波方向移動的作用,這樣的原子或原子團稱為助色團。如:

OH

NH2

λmax256nm270nm280nm

εmax20014501430

第43頁,共114頁，2024年2月25日，星期天定量分析的基礎(chǔ)－Beer-Lambert定律

1.T與C的關(guān)系

I0I

←L→

I

───＝TT透過率(Transmittance)I0

第44頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

設(shè)T＝0.5＝50%100Photons→

→50photons100→

→50→

→25→

→12.5→

→6.25

T100

50

1234cellnumber

即T與C成對數(shù)關(guān)系。第45頁,共114頁，2024年2月25日，星期天2.Beer-Lambert定律

I＝I0

e-kCL

I

───

＝e-kCL

＝10-0.4343kCL

＝10-KCL

I0

∵I／I0＝T，∴－logT＝KCL

A＝－logT＝KCLA--吸光度(absorbance)

A

A與C成線性關(guān)系

C第46頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

K---吸收系數(shù)當C為摩爾濃度時,K用ε表示,ε稱摩爾吸收系數(shù)。

ε單位為:升/摩爾.厘米。

當C為mg/ml時,用K表示，K單位為ml/mg.cm。K的常用單位還有:

K1%1cm或E1%1cm即：表示1%樣品濃度在一厘米比色池中比色時的K值。

T與A的關(guān)系當T以T%表示時,

A＝－logT＝log100/T＝2-logT例:當T＝50%,則A＝2-log50＝2-1.699＝0.301列出A與T的關(guān)系表:

T100%50%25%10%1.0%0.1%0.01%0.001%0%A00.3010.6021.002.03.04.05.0

上述說明：T值為0％至100％內(nèi)的任何值。

A值可以取任意的正數(shù)值。第47頁,共114頁，2024年2月25日，星期天3.濃度測量中相對誤差與透光率和吸光度的關(guān)系

A既然可取任何數(shù)值,究竟取何數(shù)值最為合適?這要由相對誤差的大小決定。

-logT＝KCL.......①

左邊換成自然對數(shù)后,求導得:-0.4343.dT/T＝KLdC........②

②/①得:dC/C＝0.4343dT/TlogT

即:△C/C＝0.4343△T/TlogT

設(shè)T的測量誤差△T為0.005，則濃度相對誤差與T和A的關(guān)系見下表:TA（△C/C）×1000.950.022±10.20.800.097±2.80

0.700.155±2.00測測量最理想范圍為：

0.600.222±1.63量T＝70%-15%0.400.399±1.36最A(yù)＝0.150-0.8000.3680.434±1.36理

此時相對誤差少于±2.00％

0.200.699±1.55想

0.300.523±1.38范

0.150.824±1.76圍

0.101.000±2.17

0.012.000±10.850.0013.000±72.33第48頁,共114頁，2024年2月25日，星期天定性和定量分析

一.儀器條件的選擇

1.測量波長的選擇A.優(yōu)先選擇最大吸收波長B.最大波長受到共存雜質(zhì)干擾時,選擇次強波長。C.最大波長的吸收峰太尖銳,測量波長難以重復(fù)時,選擇次強波長。

2.透過率或吸光度的范圍的選擇選擇T＝15%--70%或A＝0.150-0.800之間。

3.狹縫寬度的選擇定性分析：選擇較小的狹縫,以盡量保留振動能級躍遷的精細結(jié)構(gòu)。定量分析：在吸光度穩(wěn)定的情況下,選用最少狹縫。

4.樣品池選擇根據(jù)測定波長、溶液濃度(選擇L)等選擇。第49頁,共114頁，2024年2月25日，星期天定性分析1.未知試樣檢定根據(jù)光譜形狀(極大、極小和拐點波長)吸收峰數(shù)目,位置與標準試樣比較。2.有機化合物分子結(jié)構(gòu)的推測

eogε

65π＞200nmπ*4ππ*3σ少于200σ*2n150-250nmσ*1ππ*>200nm

100200300400500600700800nm

第50頁,共114頁，2024年2月25日，星期天3.同份異構(gòu)體鑒別

己二酮(調(diào)配白脫、乳酪、奶油、焦糖、菠蘿蜜、荔枝等，食用香精）異構(gòu)體鑒別

O

OH3C-C-CH2-CH2-C-CH3λmax270nm

OOH3C-CH2-C--C-CH2-CH3λmax400nm第51頁,共114頁，2024年2月25日，星期天4.純度的檢查

3

2211

甲醇被苯污染容器塞子對乙醇污染1－合成維生素A2

1－甲醇1－乙醇2－天然維生素A2

2－被苯污染的甲醇2－乙醇被軟木塞污染

3－乙醇被橡皮塞污染第52頁,共114頁，2024年2月25日，星期天定量分析依據(jù)：Beer-Lambert定律

A=εbc一、一般定量分析法1、單一組分的測定試樣中只一種組分，or在待測組分波長最大處λmax無其他共存物質(zhì)吸收，多采用標準曲線法，在λmax處定量。A=0.15～0.8，最佳0.34第53頁,共114頁，2024年2月25日，星期天２、多組分的測定a.若各種吸光物質(zhì)吸收曲線互不重疊，則可按單一組分的測定方法。第54頁,共114頁，2024年2月25日，星期天b.若各種吸光物質(zhì)吸收曲線相互重疊，則可根據(jù)加和性，通過解聯(lián)立方程測定。

Aλ1A+B=ελ1AbcA

+ελ1BbcB

Aλ2A+B=ελ2AbcA

+ελ2BbcB

解方程可求cA，cB。當溶液中有多個組分時也可用上述方法。第55頁,共114頁，2024年2月25日，星期天二、雙波長分光光度法

此法適合于渾濁試樣及吸收光譜相互重疊的混合物。

λ1λ2

Aλ1=H

+ελ1BbcB

Aλ2=H

+ελ2BbcB第56頁,共114頁，2024年2月25日，星期天應(yīng)用舉例蛋白酶的測定：在一定T、pH下，蛋白酶作用于底物酪蛋白，則酪蛋白水解成酪氨酸，酪氨酸和福林試劑(Na2WO4.2H2O,Na2MoO4.2H2O)反應(yīng)顯色。酶活力高，則酪氨酸多，則顏色深，在680nm下測定。酶液提?。捍蠖狗郏胮H7.5緩沖液溶解定容過濾濾液定容。第57頁,共114頁，2024年2月25日，星期天AABλ1λ2c第58頁,共114頁，2024年2月25日，星期天紅外光譜法Infraredabsorptionspectrographicanalysis第59頁,共114頁，2024年2月25日，星期天紅外區(qū)按波長分成三個波區(qū):A.近紅外區(qū)

0.76～2.5um(760nm～2500nm)

C-H,N-H,O-H振動能級躍遷所產(chǎn)生的吸收或能量較低的電子能級的躍遷發(fā)生在此波區(qū)。主要用于蛋白質(zhì)、脂肪、水分、淀粉、纖維、半纖維、木質(zhì)素等的定性定量分析。B.中紅外區(qū)

2.5～25um

絕大部分的有機化合物和許多無機化合物的化學鍵的振動基頻都出現(xiàn)在此區(qū),是紅外分析最重要的區(qū)域。此區(qū)又分二個區(qū):官能團區(qū):2.5～7.7um反映分子中特征基團的振動,受分子骨架影響小,基團的波數(shù)位置較固定。鑒別基團結(jié)構(gòu)。指紋區(qū):7.7～25um反映分子結(jié)構(gòu)的細微變化,每一種化合物在該區(qū)的譜帶位置、形狀、強度都不一樣,相當于人的指紋,故稱指紋區(qū)。鑒別分子結(jié)構(gòu)細微變化及異構(gòu)體。C.遠紅外區(qū)

25～1000um

純轉(zhuǎn)動能級的躍遷。主要是鑒別氣體分子純轉(zhuǎn)動能級的躍遷及鹵素、硫等原子的伸縮振動引起。第60頁,共114頁，2024年2月25日，星期天定性分析1.利用已知物與未知物圖譜比較對照鑒定。

2.未知物的結(jié)構(gòu)測定步驟：

A.用元素分析儀測定未知物的C,H,O,N等元素的比例,求取分子式。

B.測定紅外光譜。第61頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

有機分子紅外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

OHNH

C=O

C-O

C-H脂肪

C=N

C-H伸，O-H彎曲

C-H烯烴

C=C烯烴

C-C

C-H炔烴

C=C芳烴

N-H

C=NC=C

N-H彎曲

C-H

C-H

平面內(nèi)彎曲

平面內(nèi)彎曲

官能團區(qū)

指紋區(qū)4000

3000

2500200015001000700670cm-1

X-H伸縮振動區(qū)

雙鍵伸縮振動區(qū)

叁鍵和積累雙鍵區(qū)

部分單鍵振動和指紋區(qū)第62頁,共114頁，2024年2月25日，星期天第63頁,共114頁，2024年2月25日，星期天C.計算不飽和度

U＝1+n4+(n3-n1)/2n1、n3、n4分別是價數(shù)為1、3、4的原子數(shù)通常:雙鍵和飽和環(huán)狀化合物的U為1，叁鍵U為2，苯環(huán)U為4。D.先找官能團區(qū),后找指紋區(qū)證實。第64頁,共114頁，2024年2月25日，星期天例：C4H8O2的紅外圖譜如下，推斷其結(jié)構(gòu)式。

1460

2800－300017401375

1239400032002400200018001600140012001000800600

結(jié)構(gòu)式的推斷：1.U=1+4+(0-8)/2=1,意味著有雙鍵或環(huán)狀化合物。2.圖譜解釋：A.1740cm-1強吸收可能為C=O。再看指紋區(qū)：1239cm-1有吸收，為C-O，故認為有-C00H存在。B.3000-2800cm-1有C-H伸縮振動，可能有CH2-、CH3-，再看指紋區(qū)，1375cm-1、1460cm-1有C-H彎曲振動，證實有此基團。第65頁,共114頁，2024年2月25日，星期天3.結(jié)構(gòu)式的推斷：據(jù)分子式，可能存在下列結(jié)構(gòu)：HOOC-CH2CH2CH3CH3-COO-CH2CH3

丁酸乙酸乙酯CH3-CH2-COOCH3

丙酸甲酯由于1239cm-1最強，可斷定為乙酸乙酯。第66頁,共114頁，2024年2月25日，星期天A

c

第67頁,共114頁，2024年2月25日，星期天原子吸收光譜法Atomicabsorptionspectrophotometry，AAS第68頁,共114頁，2024年2月25日，星期天原子吸收光譜法，又稱為原子吸收分光光度法、原子吸收法：是基于物質(zhì)的原子蒸氣對同種原子發(fā)射的特征輻射（譜線）的吸收作用而建立起來的分析方法。基態(tài)原子吸收其共振輻射，外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生原子吸收光譜。原子吸收光譜位于光譜的紫外區(qū)和可見區(qū)。分析過程：用(銳線光源)同種原子發(fā)射的特征輻射照射(原子蒸氣)試樣溶液被霧化和原子化的焰層，測量(特征輻射)透過的光強或吸光度，根據(jù)吸光度對濃度的關(guān)系計算試樣中被測元素的含量。第69頁,共114頁，2024年2月25日，星期天原子吸收光譜分析基礎(chǔ)1.原子的能級與躍遷

基態(tài)

第一激發(fā)態(tài),吸收一定頻率的輻射能量。產(chǎn)生共振吸收線（簡稱共振線）

吸收光譜

激發(fā)態(tài)

基態(tài)發(fā)射出一定頻率的輻射。產(chǎn)生共振吸收線（也簡稱共振線）

發(fā)射光譜2.元素的特征譜線

（1）各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，基態(tài)

第一激發(fā)態(tài):躍遷吸收能量不同——具有特征性。

（2）各種元素的基態(tài)

第一激發(fā)態(tài)

最易發(fā)生，吸收最強，最靈敏線——特征譜線。

（3）利用特征譜線可以進行定量分析。3.能夠測定的基礎(chǔ)

原子是否處于基態(tài)；原子吸收線的寬度太窄，如何測量；能否制備出比吸收線更窄的銳線光源。第70頁,共114頁，2024年2月25日，星期天原子是否處于基態(tài)？在一定的溫度下,原子達到熱平衡時,基態(tài)原子數(shù)No與激發(fā)原子數(shù)Ni的比值符合波爾曼分布:Niq

──＝──ｅ-E/KT

Noqo

E--激發(fā)電位；T--絕對溫度；K--波茲曼常數(shù),1.38×10-16爾格/度；q/qo--分別為激發(fā)態(tài)和基態(tài)的統(tǒng)計權(quán)重。

第71頁,共114頁，2024年2月25日，星期天

不同溫度下的Ni/No的值元素

共振線（nm）

qi/qo

激發(fā)能（ev）Ni/No2000K2500K3000K

Cs852.1121.4554.31×10-42.33×10-37.19×10-3

K766.4921.6171.68×10-41.10×10-33.84×10-3

Na589.0022.1040.99×10-51.44×10-45.83×10-4

Ba553.5632.2896.83×10-43.19×10-55.19×10-4

Ca422.6732.9321.22×10-73.67×10-63.55×10-5

Fe371.99-3.3822.29×10-91.04×10-71.31×10-6

Ag328.0723.7786.03×10-10