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1、第10章紫外-可见吸收分光光度分析第1页，此课件共66页哦2022/10/62.分子光吸收示意图说明说明:如果吸收光在可见区,吸收光的颜色与透过光的颜色为互补关系,物质呈现透过光的颜色。如果吸收光在紫外区，则物质不呈现颜色第2页，此课件共66页哦2022/10/63.分子能级图 E=hr=h(C/)第3页，此课件共66页哦2022/10/6二、电子能级跃迁的主要类型1。无机物的电子能级跃迁主要类型（1）d-d*跃迁 （2）f-f*跃迁（3）电荷转移跃迁2。有机物的电子能级跃迁（1）有机物的价电子能级图（2）有机物的价电子能级跃迁类型第4页，此课件共66页哦2022/10/6三、一些分子的紫外-
2、可见光谱图例第8页，此课件共66页哦2022/10/6一定性分析一定性分析1 有机化合物紫外吸收光谱有机化合物紫外吸收光谱 （定性基础）（定性基础）（1）饱和烃，饱和烃，*200nm，可用做溶剂，可用做溶剂 杂原子取代饱和烃，杂原子取代饱和烃，*n*可能进入，可能进入，200-400nm区区 CH3NH2 CH3SH CH3I 213 nm 227 nm 258 nm 第9页，此课件共66页哦2022/10/6（2）不饱和脂肪烃：不饱和脂肪烃：*跃迁跃迁 K带带 入入max (nm)弧立双键，乙烯弧立双键，乙烯 175 10,000共轭双键，丁二烯，共轭双键，丁二烯，217 21,000三烯三
3、烯 258 35,000四烯四烯 296 52,000共轭效应：（大共轭效应：（大键形成）共轭双键个数上升，入键形成）共轭双键个数上升，入max红移，红移，上升上升第10页，此课件共66页哦2022/10/6（3）醛酮酸酯：醛酮酸酯：C=O *150 nmn*180 nmn*270-300 nm 100 R带带C=CC=O 220-260 nm K带带第11页，此课件共66页哦2022/10/6第12页，此课件共66页哦2022/10/6（4）芳香族化合物：芳香族化合物：*E1 184 nm 47,000E2 203 nm 7,400B 255 nm 230第13页，此课件共66页哦2022/
4、10/6第14页，此课件共66页哦2022/10/6第15页，此课件共66页哦2022/10/6（3）结构分析）结构分析 图谱解析图谱解析 基本原则：紫外基本原则：紫外-可见吸收光谱提供信息比较粗略，可见吸收光谱提供信息比较粗略，应与其它方法配合进行结构解析应与其它方法配合进行结构解析 220-800 nm无吸收无吸收饱和化合物饱和化合物 210-250 nm强吸收强吸收2个共轭双键个共轭双键 250-350 nm强吸收强吸收3-5个共轭双键个共轭双键200 250 300 350 400 nm 4321lg2共轭3-5共轭苯B带C=O第16页，此课件共66页哦2022/10/6四、影响有机物
5、紫外吸收光谱的主要因素分子结构因素（内因）生色基团与助色基团的类型 数目，空间位置及共轭情况外部环境因素（外因）溶剂极性介质的pH值 第17页，此课件共66页哦2022/10/6五、紫外可见分光光度计1、单光束型第20页，此课件共66页哦2022/10/6一基本组成：五个部分一基本组成：五个部分光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器信号显示系统信号显示系统基本光路示意图，后讲基本光路示意图，后讲1 光源光源 连续光源连续光源复合光复合光（1）钨灯，钨灯，卤钨灯卤钨灯热辐射光源热辐射光源 波长范围：可见光区波长范围：可见光区320-2500 nm（2）氢灯，氢灯，氘灯氘灯气体放电灯气体放电
6、灯 -波长范围：紫外光区波长范围：紫外光区180-375 nm第21页，此课件共66页哦2022/10/62 单色器：作用：复合光单色器：作用：复合光单色光（一定宽度）单色光（一定宽度）色散元件色散元件（1）滤光片滤光片吸收滤光片，有色玻璃，波长半宽度吸收滤光片，有色玻璃，波长半宽度20-50 nm 干涉滤光片：波长半宽度干涉滤光片：波长半宽度-10 nm P228 带通型滤光片带通型滤光片 截止型滤光片截止型滤光片第22页，此课件共66页哦2022/10/63 吸收池，比色池，吸收池，比色池，用途：样品溶液容器用途：样品溶液容器玻璃材质，用于可见区玻璃材质，用于可见区石英材质，用于紫外可见区
7、石英材质，用于紫外可见区多种光程多种光程1，2，5cm，常用常用1cm吸收池配对，相同厚度和透光性能吸收池配对，相同厚度和透光性能第23页，此课件共66页哦2022/10/6（2）棱镜棱镜原理：利用光折射，不同波长，折射率不同。原理：利用光折射，不同波长，折射率不同。特点：非线性色散，现已用得不多特点：非线性色散，现已用得不多第24页，此课件共66页哦2022/10/6（3）光栅）光栅 原理：利用光干涉来衍射原理：利用光干涉来衍射 结构：高度抛光平面，刻出大量平行等距槽，结构：高度抛光平面，刻出大量平行等距槽，600-1200条条/mm 光栅（反射）单色器结构光栅（反射）单色器结构 特点：色散
8、能力强，分辨率高，匀排光谱特点：色散能力强，分辨率高，匀排光谱-优于棱镜，优于棱镜，较常用较常用第25页，此课件共66页哦2022/10/64 检测器检测器-光电转换装置光电转换装置（1）硒光电池硒光电池300-800nm可见区可见区 易疲劳，灵敏度低，已少用易疲劳，灵敏度低，已少用 现用：硅光电池现用：硅光电池（2）光电二极管光电二极管结构原理：真空管，光敏阴极（碱金属）与阳极间施加电压结构原理：真空管，光敏阴极（碱金属）与阳极间施加电压 光照射光照射-电子电子-电压电压-电流电流-放大放大特点：灵敏度高，不易疲劳，特点：灵敏度高，不易疲劳，分两种：紫敏分两种：紫敏210-625 nm，红敏
9、红敏625-1000 nm（3）光电倍增管光电倍增管PMT特点：灵敏度很高，高于光电管特点：灵敏度很高，高于光电管200倍，适于弱光检测倍，适于弱光检测（4）光电二极管阵列）光电二极管阵列 CCD陈列陈列第26页，此课件共66页哦2022/10/6光电倍增管原理光电倍增管原理 P229第27页，此课件共66页哦2022/10/62、双光束型第28页，此课件共66页哦2022/10/6第29页，此课件共66页哦2022/10/63、光电二极管阵列型（DAD)第30页，此课件共66页哦2022/10/6第31页，此课件共66页哦2022/10/6六.紫外可见分光光度法的应用1.定性分析（1）利用标
10、准物定性（2）利用标准图谱定性（3）利有经验规律定性（如Fieser-woodward规则及Scott规则等）2.试样纯度的鉴定3.有机物构型及构象的确定第32页，此课件共66页哦有机化合物构型确定图例第35页，此课件共66页哦2022/10/6第36页，此课件共66页哦2022/10/6第37页，此课件共66页哦2022/10/62.定量分析（1）单组份分析：标准曲线法，标准对照法（2）多组份分析：解联立方程组法双波长分光光度法 导数分光光度法 第38页，此课件共66页哦2022/10/6单组分分析Lambert-beer 定律第39页，此课件共66页哦2022/10/6Lambert-be
11、er 定律第40页，此课件共66页哦2022/10/6透光度、吸光度与溶液浓度及液层宽度的关系 溶液浓度与宽度的乘积与吸光度成正比，而不是与透光度成正比。以上两式中k是比例系数，与入射光波长、溶液的性质及温度有关。当入射光波长和溶液温度一定时，k代表单位浓度的有色溶液放在单位宽度的比色皿中的吸光度.。当c的单位为gL-1，b的单位为cm时，k以a表示，称为吸光系数(absorption coefficient)，其单位为Lg-1cm-1，此时式变为 第41页，此课件共66页哦2022/10/6 如果浓度c的单位为molL-1，b的单位为cm，这时k常用 表示。称为摩尔吸光系数(molar ab
12、sorptivity)，其单位为Lmol-1cm-1，它表示吸光质点的浓度为1molL-1，溶液的宽度为1cm时，溶液对光的吸收能力。值越大，表示吸光质点对某波长的光吸收能力愈强，故光度测定的灵敏度越高。值在103以上即可进行分光光度法测定，高灵敏度的分光光度法可达到105106。于是式（9-3）可写成为：A=bc 与a的关系为：=Ma 式中M为吸光物质的摩尔质量第42页，此课件共66页哦2022/10/6例9-1 浓度为25.0g/50mL的Cu2+溶液，用双环已酮草酰二腙分光 光 度 法 测 定，于 波 长 600nm处，用2.0cm比 色 皿 测 得T=50.1%，求吸光系数a和摩尔吸光
13、系数。已知M(Cu)=64.0。解 已知T=0.501，则A=lgT=0.300，b=2.0cm,则根据朗伯比尔定律 A=abc，而=Ma=64.0gmol-13.00102 Lg-1cm-1=1.92104(Lmol-1cm-1)第43页，此课件共66页哦2022/10/6例例9-2 某有色溶液，当用1cm比色皿时，其透光度为T，若改用2cm比色皿，则透光度应为多少？解解:由A=-lgT=abc可得 T=10-abc 当b1=1cm时，T1=10-ac=T 当b2=2cm时，T2=10-2ac=T2 桑德尔（San-dell）灵敏度S:当仪器所能测出最小吸光度A=0.001时，单位截面积光程
14、内所检测出来的吸光物质的最低量，单位是ugcm-2第44页，此课件共66页哦2022/10/6定量方法标准曲线法Blank Standard sample第45页，此课件共66页哦2022/10/6偏离朗伯一比尔定律的原因 定量分析时，通常液层厚度是相同的，按照比尔定律，浓度与吸光度之间的关系应该是一条通过直角坐标原点的直线。但在实际工作中，往往会偏离线性而发生弯曲，见图9-4中的虚线。若在弯曲部分进行定量，将产生较大的测定误差。第46页，此课件共66页哦2022/10/61单色光不纯所引起的偏离 朗伯一比尔定律只对一定波长的单色光才能成立，但在实际工作中，即使质量较好的分光光度计所得的入射光
15、，仍然具有一定波长范围的波带宽度。在这种情况下，吸光度与浓度并不完全成直线关系，因而导致了对朗伯一比尔定律的偏离。所得入射光的波长范围越窄，即“单色光”越纯，则偏离越小。第47页，此课件共66页哦2022/10/62由于溶液本身的原因所引起的偏离 吸光系数k与溶液的折光指数n有关。溶液浓度在0.01molL-1或更低时，n基本上是一个常数，说明朗伯一比尔定律只适用于低浓度的溶液。浓度过高会偏离朗伯一比尔定律。朗伯比尔定律是建立在均匀、非散射的溶液这个基础上的。如果介质不均匀，呈胶体、乳浊、悬浮状态，则入射光除了被吸收外，还会有反射、散射的损失，因而实际测得的吸光度增大，导致对朗伯比尔定律的偏离
16、。第48页，此课件共66页哦2022/10/6 溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化也会引起偏离。其中有色化合物的离解是偏离朗伯比尔定律的主要化学因素。例如，显色剂KSCN与Fe3+形 成 红 色 配 合 物Fe(SCN)3，存在下列平衡：Fe(SCN)3 =Fe3+3SCN 溶液稀释时，上述平衡向右，离解度增大。所以当溶液体积增大一倍时，Fe(SCN)3的浓度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，导致偏离朗伯比尔定律。第49页，此课件共66页哦2022/10/6标准对照法 A标=L C标 A样=L C样两式相除 C样=A样C标/A样第50页，此课件共66页哦2022/10/6可见光光度的分析条
17、件选择显色反应及显色剂：这种被测元素在某种试剂的作用下，转变成有色化合物的反应叫显色反应（color reaction），所加入试剂称为显色剂(color reagent)。常见的显色反应大多数是生成配合物的反应，少数是氧化还原反应和增加吸光能力的生化反应。显色剂显色剂第51页，此课件共66页哦2022/10/6显色反应的要求显色反应的要求：选择性好 所用的显色剂仅与被测组分显色而与其它共存组分不显色，或其它组分干扰少。灵敏度要足够高 有色化合物有大的摩尔吸光系数，一般应有104105数量级。有色配合物的组成要恒定 显色剂与被测物质的反应要定量进行，生成有色配合物的组成要恒定。生成的有色配合物
18、稳定性好 即要求配合物有较大的稳定常数，有色配合物不易受外界环境条件的影响，亦不受溶液中其它化学因素的影响。有较好的重现性，结果才准确。色差大 有色配合物与显色剂之间的颜色差别要大，这样试剂空白小，显色时颜色变化才明显。第52页，此课件共66页哦2022/10/6影响显色反应的因素1.显色剂的选择2.显色剂的用量显色反应一般可表示为 M+R MR第53页，此课件共66页哦2022/10/62.溶液的酸度3.显色温度 4.显色时间 5.副反应的影响6.共存离子的影响 因此，在进行可见光分光光度分析前，需进行最佳显色条件的选择。以取得较高的灵敏度和选择性。另外，对于许多在紫外区有强吸收的有机化合物
19、的分光光度分析，无需经过上述的显色反应。第54页，此课件共66页哦2022/10/6分光光度法测量条件的选择1入射光波长的选择 以最大吸收波长max为测量的入射光波长。在此波长处，摩尔吸光系数最大，测定的灵敏度最高。若干扰物在max处也有吸收，在干扰最小的条件下选择吸光度最大的波长。有时为了消除其它离子的干扰，也常常加入掩蔽剂。2吸光度读数范围的选择 一般应控制被测液的吸光度A在0.20.7（透光度为65%20%）第55页，此课件共66页哦2022/10/6光度计的读数误差约为1%第56页，此课件共66页哦2022/10/63参比溶液的选择原则:使试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。利用空白试
20、验来消除因溶剂或器皿对入射光反射和吸收带来的误差。纯溶剂空白 当试液、试剂、显色剂均为无色时，用纯溶剂（或蒸馏水）作参比溶液。试剂空白 试液无色，而试剂或显色剂有色时，加入相同量的显色剂和试剂,作为参比溶液。试液空白 试剂和显色剂均无色，试液中其它离子有色时，用不加显色剂的溶液作为参比溶液.第57页，此课件共66页哦2022/10/6双波双波长分光光度法的分光光度法的应用用实例例 可用于可用于悬浊液和液和悬浮液的浮液的测定，消除背景定，消除背景吸收吸收 因悬浊液的参比溶液不易配制，使用双波长分光光度法时，可固定1为不受待测组分含量影响的等吸收点(于样品中依次加入待测组分，记录吸收光谱，得到的吸
21、光度重叠的点为等吸收点，测定2处的吸光度变化，可以抵消混浊的干扰，提高测定精度(因为使用同一吸收池)。第60页，此课件共66页哦2022/10/6无无须分离，可用于吸收峰相互重叠的混分离，可用于吸收峰相互重叠的混合合组分的同分的同时测定定第61页，此课件共66页哦2022/10/6可可测定定导数数谱。固定l1和l2两波长差为1-2nm进行波长扫描，得到一阶导数光谱(DA/Dl l)。有的仪器还带有测定二阶导数光谱的电路。第62页，此课件共66页哦2022/10/6导数分光光度法第63页，此课件共66页哦2022/10/6导数分光光度法的应用导数分光光度法分辨两个紫外光谱相近组份图例第64页，此课件共66页哦2022/10/6导数光谱消除宽背景吸收干扰图例第65页，此课件共66页哦第66页，此课件共66页哦