紫外及可见吸收光谱法 .pptx

1透光率与浓度测量误差Tc之间关系为对数性质，同样，T对不同浓度的溶液造成的 c不同当被测物质浓度很小时，由 T造成的 c也很小，但由于浓度c本身很小，相对误差 c/c仍然较大当被测物质的浓度很大时，由 T 造成的 c很大，所以相对误差 c/c也较大 Link第1页/共135页2只有当被测物质浓度c在适当范围时，即透光率T（或吸光度A）在适当范围时，仪器的测量误差所引起的结果的相对误差才比较小 依比尔定律 A=-lgT=abc将上式写成自然对数并微分第2页/共135页3浓度测量误差不仅与仪器的绝对误差有关，而且还与它本身的透光率有关 第3页/共135页4要使 c/c最小，TInT应最大，即：第4页/共135页5T=1565%(A=0.20.8)范围内，浓度测量的相对误差较小A过大或过小，误差非常大，不适于高含量或较低含量组分的测定为了控制合适的读数范围，宜采取的方法有：1)控制溶液的浓度；2)选择不同厚度的吸收池第5页/共135页6二、测量条件的选择辐射波长和狭缝宽度的选择 根据吸收曲线，选择溶液具有最大吸收时的波长为宜 应选择值随波长改变而变化不太大的区域的波长第6页/共135页7狭缝宽度 狭缝的宽度直接影响到测定的灵敏度和标准曲线的线性范围狭缝宽度增大，入射光的单色性降低，在一定程度上使灵敏度下降，标准曲线偏离比尔定律狭缝的宽度以减小狭缝宽度时，试样的吸光度不再增加为止一般情况下，狭缝宽度约是吸收峰半宽度的1/10第7页/共135页82 控制适当的吸光度范围控制标准溶液和被测溶液的吸光度在0.20.8范围内（定量分析）可以从控制溶液浓度和选择不同厚度的吸收池来考虑 第8页/共135页93 控制影响溶液吸收光谱的变量 影响一种溶液吸收光谱的常见变量有溶液的酸度、温度、高电解质浓度、溶剂的性质和存在的干扰物质等第9页/共135页104 选择适当的参比溶液 总原则：试液的吸光度真正反映待测物的浓度测量吸光度时，利用参比溶液来调节仪器的零点，消除吸收池器壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差 A=lgI0/I=I参比I试液第10页/共135页11选择参比溶液的原则仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可用纯溶剂作参比溶液若显色剂或其它试剂略有吸收，应用空白溶液（不加试样）作参比试样中其它组份有吸收，但不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，选用试样溶液作参比溶液（不加显色剂）；当显色剂略有吸收时，在试样中加入适当掩蔽剂，再加显色剂，以此溶液作参比溶液第11页/共135页12三、显色反应及显色条件的选择显色反应：将待测组份转变成有色化合物的反应显色剂：与待测组份形成有色化合物的试剂选择合适的显色反应，严格控制反应条件 第12页/共135页131 灵敏度足够高2 选择性好，干扰少，或干扰易消除3 显色剂在测定波长处无明显吸收4 反应生成的有色化合物组成恒定，化 学性质稳定(一)显色反应的选择 第13页/共135页14(二)显色条件的选择 吸光光度法是测定显色反应达到平衡时溶液的吸光度，因此要能得到准确的结果，必须从研究平衡着手，了解影响显色反应的因素，控制适当的条件，使显色反应充全和稳定第14页/共135页151 显色剂用量 显色反应从一般可用下式表示：M 十 nR MRn (待测组分)(显色剂)(有色化合物)或 第15页/共135页16根据溶液平衡原理，有色络合物稳定常数愈大，显色剂过量愈多，愈有利于待测组分形成有色络合物但是过量显色剂的加入，有时会引起副反应的发生，对测定反而不利 第16页/共135页17其方法是将待测组分的浓度及其它条件固定，然后加入不同量的显色剂，测定其吸光度，绘制吸光度(A)浓度(c)关系曲线，一般可得到下图所示三种不同的情况：图3-01 吸光度与显色剂浓度的关系曲线 第17页/共135页18图(b)中曲线，如硫氰酸盐作显色剂测定钼的反应，要求形成红色的Mo(SCN)5进行测定 Mo(SCN)3-Mo(SCN)5 Mo(SCN)6-浅红 橙红 浅红显色剂SCN-浓度太低或太高，生成配位体数低或高的络合物，吸光度都降低 第18页/共135页19图(c)中曲线表明，随显色剂浓度增大，吸光度不断增大，例如SCN-与Fe3+离子反应，生成逐级络合物Fe(SCN)n3-n，n1，2，6 第19页/共135页202酸度a)影响显色剂的平衡浓度和颜色 由于大多数有机显色剂是有机弱酸，在溶液中存在着下列平衡：M+HR MR+H+第20页/共135页21许多显色剂带有酸碱指示剂性质，在不同的酸度下有不同的颜色例如，1-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)，当溶液的pH值小于6时，它主要以黄色H2R形式存在；pH712时，主要以橙色HR-形式存在；pH大于13时，主要以红色R2-形式存在第21页/共135页221-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)的结构和离解平衡 第22页/共135页23大多数金属离子和PAR生成红色或红紫色络合物，因而PAR只适宜在酸性或弱碱性溶液中进行光度测定在强碱性溶液中，显色剂本身已显红色，光度测定显然难以进行第23页/共135页24例如：Fe(SCN)2+OH-Fe(OH)2+SCN-显色反应的适宜酸度可估算如下，如果金属离子与配位体R生成逐级络合物MRn，则条件累积稳定常数n与累积稳定常数n有如下关系b)影响被测金属离子的存在状态第24页/共135页25当上述反应定量进行时(即99.9的M转化为MRn)即要求第25页/共135页26以邻二氮菲(Phen)与Fe2+的显色反应为例假定反应在0.1molL-1的柠檬酸盐(A)缓冲溶液中进行，过量显色剂浓度Phen为10-4 molL-1，Fe-Phen络合物的lg3=21.3，不同pH时的lgaFe(A)和lgaPhen(H)值见下表，各pH值下的lgFe(Phen)3/Fe值可计算如下：第26页/共135页27计算结果也列入下表中计算结果表明，在柠檬酸盐缓冲溶液中邻二氮菲与Fe2+显色反应的最宜pH范围是38，这与实验结果基本一致 第27页/共135页28表3-01酸度对显色反应完全度的影响 第28页/共135页29如磺基水杨酸与Fe3+的显色反应，在不同酸度下，可能生成1:1、1:2和1:3三种颜色不同的络合物，因此在用这类反应进行测定时，控制溶液的pH至关重要pH值范围 络合物组成 颜色 1.84 Fe(C7H4O3)+紫红色 48 Fe(C7H4O3)2-棕褐色 811.5 Fe(C7H4O3)33-黄色 c)影响络合物的组成 第29页/共135页30适宜酸度范围通过实验来确定的确定的方法是固定待测组分及显色剂浓度，改变溶液pH值，测定其吸光度作出吸光度与pH关系曲线，如图所示选择曲线平坦部分对应的pH值作为测定条件 第30页/共135页313 显色温度显色反应一般在室温下进行，有的反应则需要加热，以加速显色反应进行完全有的有色物质当温度偏高时又容易分解对不同的反应，应通过实验找出各自适宜的温度范围第31页/共135页324 显色时间 大多数显色反应需要经一定的时间，才能完成时间的长短与温度的高低有关有的有色物质在放置时，受到空气的氧化或发生光化学反应，会使颜色减弱第32页/共135页335 干扰的消除 1)共存离子如本身有颜色，或与显色剂作用生成有色化合物，在测定条件下也吸收；2)在显色条件下，干扰物质水解，析出沉淀使溶液混浊，致使吸光度的测定无法进行；3)与待测离子或显色剂形成更稳定的络合物，使显色反应不能进行完全，都将干扰测定第33页/共135页34消除共存离子干扰的方法(1)加入络合掩蔽剂或氧化还原掩蔽剂，使干扰离子生成无色络合物或无色离子 如用NH4SCN作显色剂测定Co2+时，Fe3+的干扰可借加入NaF使之生成无色的FeF63-而消除测定Mo(VI)时也可借加入SnCl2或抗坏血酸等将Fe3+还原为Fe2+而避免与SCN-作用 第34页/共135页35(2)选择适当的显色条件以避免干扰 如利用酸效应，控制显色剂离解平衡，降低R，使干扰离子不与显色剂作用如用磺基水杨酸测定Fe3+离子时，Cu2+与试剂形成黄色络合物，干扰测定，但如控制pH在2.5左右，Cu2+则不与试剂反应 第35页/共135页36(3)利用校正系数 例如，用硫氰酸铵法测定钢中W时，V(IV)与SCN-生成蓝色(NH4)2VO(SCN)4络合物，干扰测定此时，可用校正系数法扣除V的影响实验证明，1%钒相当于0.20钨在测得试样中的钒量后，就可以从钨的结果中扣除钒的影响 第36页/共135页37(4)利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰 例如，用铬天青S比色法测定钢中铝时，Ni2+、Co2+等有色离子对测定有干扰为此，取一定量试液，加入少量NH4F，使Al3+与F-生成A1F63-络合物而不再显色，然后加入显色剂及其它试剂，以此作为参比溶液，这样便抵消了Ni2+、Co2+的吸光度，也消除了显色剂本身的颜色的影响 第37页/共135页38(5)选择适当的波长 例如，MnO4-的最大吸收波长为525nm，测定MnO4-时，如果溶液中有Cr2O72-存在，由于它在525nm处也有一定的吸收，故影响MnO4-的测定为此，可选用545nm甚至575nm波长进行MnO4-的光度测定这时，测定的灵敏度虽较低，但却在很大程度上消除了Cr2O72-的干扰 第38页/共135页39(6)分离干扰离子 在不能掩蔽的情况下，可采用沉淀、离子交换或溶剂萃取等分离方法除去干扰离子以萃取分离法使用较多，并可直接在有机相中显色，这类方法称为萃取光度法还可以利用化学计量学方法实现多组分同时测定，以及利用导数光谱法，双波长法等技术来消除干扰 第39页/共135页40四、显色剂 1 无机显色剂目前，应用较多的仅有硫氰酸盐、钼酸铵和过氧化氢等 第40页/共135页41表3-02 常用的无机显色剂及应用第41页/共135页422 有机显色剂 大多数有机显色剂常与金属离子生成稳定的螯合物，显色反应的选择性和灵敏度都较高有些有色螯合物易溶于有机溶剂，故可进行萃取光度法，进一步提高测定的灵敏度和选择性 第42页/共135页43生色团和助色团有机显色剂及其产物的颜色与它们的分子结构有密切关系根据实践得知分子中含有一个或一个以上的某些不饱和基团(共轭体系)的有机化合物，往往是有颜色的，这些基团称为发色团(或生色团)第43页/共135页44生色团有机化合物分子中的不饱和键基团，能吸收波长大于200nm的光这种基团称为广义的生色团例如，偶氮基(一N=N一)、羰基(C=O)、硫碳基(C=S)、亚硝基(一N=O)等 第44页/共135页45助色团某些含有弧对电子的基团，本身没有颜色，但它们的存在却会影响有机试剂及其与金属离子的反应产物的颜色，这些基团称为助色团 助色团与生色团上的不饱和键相互作用，可以影响有机化合物对光的吸收，使颜色加深例如，胺基(-NH2、RNH-或R2N-)、羟基(-OH)、巯基(-SH)、-Cl-、-Br-等 第45页/共135页46助色团的影响，可由表3-03中加以说明磺基水杨酸中的磺基用胺基替代或在水杨酸中引入甲氧基，会使Fe3+与这些试剂反应所得产物的最大吸收波长向长波方向移动，颜色也因而加深这种现象称为“红移”第46页/共135页47表3-03 Fe3+与有助色团和无助色团的 有机试剂反应所得产物颜色的比较 第47页/共135页48当金属离子与有机显色剂形成络合物时，金属离子与显色剂中的不同基团通常形成一个共价键和一个配位键，改变了整个试剂分子内共轭体系的电子云分布情况，从而引起颜色的改变 第48页/共135页49如茜素与Al3+反应 由于茜素分子中氧原子提供电子对，与Al3+配位，氧原子的电子云发生较大变形，而这个氧原子又是处在共轭体系中，因此生成络合物的颜色显著地加深 第49页/共135页501 偶氮类显色剂 凡含有偶氮结构的有机化合物，都是带色的物质 当偶氮基两端与芳烃碳原子相连，而且在其邻位上有一定的络合基团(-OH，-AsO3H2、-COOH，-N=)时，此类化合物在一定的条件下就能与某些金属离子作用，改变生色团的电子云结构，使颜色发生明显的变化 第50页/共135页51 根据连接在偶氮基两边的芳香基团以及结合基团的不同，可得到一类品种繁多的显色剂 偶氮类显色剂具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，所以是目前应用最广泛的一类显色剂其中以偶氮胂III、PAR等最为突出 第51页/共135页52偶氮胂III的结构式 特别适用于铀、钍、锆等元素以及稀土元素总量的测定其衍生物偶氮氯磷III是目前我国广为采用的测定微量稀土元素的较好试剂 第52页/共135页53PAR，4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚的结构式 PAR在不同条件下，与很多金属离子生成红色或紫红色可溶于水的络合物，故它在分析中应用较多，如用于银，汞，镓，铀，钢铁中的铌、钒、锑等元素的比色测定PAR的三元络合物的应用也日渐增多 第53页/共135页542 三苯甲烷类显色剂 基本构型如铬天青S、二甲酚橙、结晶紫和罗丹明B等属于此类显色剂 第54页/共135页55铬天青S的结构式为 第55页/共135页56铬天青S可与许多金属离子(例如A13+、Be2+、Co2+、Cu2+、Fe2+及Ga3+等)及阳离子表面活性剂如氯化十六烷基三甲基胺 (CTMAC)、溴化十六烷基三甲基胺(CTMAB)、溴化十四烷基吡淀(CTAB)及溴化十六烷基吡啶(CPB)等形成三元络合物，其摩尔吸光系数可达104105数量级，故广泛用于吸光光度测定目前铬天青S常用来测定铍和铝 第56页/共135页57(1)三元络合物比较稳定，可提高分析测定的准确度和重现性 例如Ti-EDTA-H2O2三元络合物的稳定性，比Ti-EDTA和Ti-H2O2二元络合物的稳定性，分别增强约1000倍和100倍五、三元络合物在光度分析中的应用特性简介 第57页/共135页58(2)三元络合物对光有较大的吸收容量，所以进行光度测定时它比二元络合物具有更高的灵敏度和更大的对比度如用过氧化氢测定钒，灵敏度太低(4502.7102)而用PAR显色，灵敏度虽有提高，但选择性差如果将V3+、H2O2、PAR三者混合，在一定条件下则形成紫红色的三元络合物，灵敏度可大大提高(1.4104)，最大吸收波长也移至540nm，出现了较大的红移利用表面活性剂所形成的三元络合物，灵敏度通常可提高12倍，有时甚至提高5倍以上 第58页/共135页59(3)形成三元络合物的显色反应比二元体系具有更高的选择性例如铌和钽都可与邻苯三酚生成二元络合构，但是在草酸介质中，只有钽能与邻苯三酚形成黄色的钽-邻苯三酚-草酸三元络合物，铌则不形成类似的三元场合物，团而提高了反应的选择性 第59页/共135页60三元络合物在光度分析应用中其它的特点可以改善显色条件例如有CTMAC存在时，A13+与铬天青S形成三元络合物比没有CTMAC时形成二元络合物的pH范围宽具有较好的萃取性能例如Mn2+在pH11时能与双硫踪形成有色络合物，但在萃取的易被空气氧化而破坏，若在萃取时加入吡啶，能生成在CCl4中很快达到萃取平衡且萃取率可大大提高的稳定的三元终合物 第60页/共135页61测定范围较广三元络合物是多种组分组成的络合物，测定范围广，特别是为测定能生成三元络合物的某些阴离子，提供了新的方法和途径 第61页/共135页62某些有机显色剂的结构、离解常数和测定的离子显色剂结构离解常数测定离子邻二氮菲pKa=4.96 Fe2+双硫腙pKa=4.6 Pb2+、Bi3+Hg2+、Zn2+等第62页/共135页63丁二酮肟pKa=10.54 Ni2+,Pd2+=1.3104 Lmol-1cm-1第63页/共135页64铬天青S(CAS)pKa3=2.3,pKa4=4.9 Be2+,Al3+,Y3+pKa5=11.5 Ti4+,Zr4+,Hf4+第64页/共135页653-7 紫外及可见吸收测量的应用吸收光谱法是测量微量组分的一种很好的方法，也能用于常量组分和多组分的测定，同时分光光度法还广泛应用于化学平衡的研究，以及有机物结构的测定等等 第65页/共135页66一、定量分析方面的应用 特点）应用广泛）灵敏度高）好的准确度）选择性较好）仪器设备比较简单，容易推广应用，采用现代仪器，测定容易掌握且快速 第66页/共135页67 单组份定量方法1)标准曲线法2)标准对比法：是标准曲线法的简化，即只配制一个浓度为Cs的标准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数k，然后由Ax=kcx求出cx该法只有在测定浓度范围内遵守L-B定律，且Cx与Cs大致相当时，才可得到准确结果第67页/共135页681 溶液中多组分分析对于含多组分的溶液，在各组分的吸收光谱互不干扰时，可以不经分离，在各自最大吸收波长处进行测定，与单组分测定的情形相同 第68页/共135页69吸收光谱不重叠第69页/共135页70吸收光谱重叠第70页/共135页71各组份相互重叠示例第71页/共135页72Cr2O72-的最大吸收波长为350nm,MnO42-的最大吸收波长为525nm，设在350nm(1)和525nm(2)所测得的和的吸光度分别为 则解这个联立方程式，即可求得两种组分的含量 第72页/共135页732 示差分光光度法适用于较高含量组份的测定 示差分光光度法采用一个比被测溶液浓度稍低的标准溶液作为参比溶液，以代替一般分光光度法所使用的参比溶液 第73页/共135页74示差光度法原理三束同一波长、相同强度的光，投射到三个完全相同的吸收池上三个吸收池中各装有纯溶剂，吸光物质浓度为cs的标准溶液和浓度为cx的未知溶液将透过溶液以后的光的强度同透过溶剂的光的强度相比较，则以溶剂为参比溶液时比尔定律表示为第74页/共135页75而浓度为cs和cx两个溶液透过光强度之比为第75页/共135页76 Af为浓度为cs的标准溶液作参比溶液时，溶液cx的表观吸光度第76页/共135页77示差法所以能提高测定结果的准确度，实质上是由于充分利用了仪器的灵敏度，扩展了读数标尺的结果 第77页/共135页78相对误差与表观透光率之间的关系式中Tf为被测溶液以标准溶液cs为参比时的表观透光率，Ts是标准溶液的透光率第78页/共135页79表观透光率与相对误差的关系参比溶液的透光率Ts越小越好但参比溶液越浓，Ts越小，透过溶液作用于检测器的光的强度越弱只有当仪器有足够灵敏度时才能将透光率读数调节到满刻度（Ts100%），因此参比溶液的浓度，受仪器灵敏度的限制第79页/共135页80例 一试样溶液以纯溶剂为参比时的透光率为2.0%，当以Ts10.0%的标准溶液作参比，则表观透光率是多少？试比较当测定是以纯溶剂作参比进行和以标准溶液作参比进行时的相对浓度误差假设仪器的绝对误差为0.5%解：第80页/共135页81以Ts10.0%的标准溶液作参比 以纯溶剂为参比时的相对误差第81页/共135页823 导数分光光度法导数光谱法是解决干扰物质与被测物质的吸收光谱重叠、消除胶体和悬浮物散射影响和背景吸收、提高光谱分辨率的一种技术 比尔定律：II0exp(-bc)对波长求一阶导数第82页/共135页83通过仪器自动控制狭缝或通过放大的自动电路调节，使I0在整个波长范围内保持恒定，即使dI0d0，则这时导数信号与浓度成正比，测定的灵敏度与dd有关第83页/共135页84同样，对波长求二阶和三阶导数，得当dd0时，上两式变为此时二阶和三阶导数信号与浓度成正比，测定的灵敏度分别与d2d2和d3d3有关第84页/共135页85 图3-36为物质的吸收光谱(零阶导数光谱)和它的14阶导数光谱图由图可见，随着导数的阶次增加，谱带变得更加尖锐，分辨率提高第85页/共135页86导数光谱的求值第86页/共135页87导数光谱的灵敏度高、再现性好、噪音低、分辨率高等优点，一些物质，如核糖核酸酶A、过氧化氢酶、纤维朊原、细胞色素c等的高阶导数光谱显示出它们特征的精细结构，称为“指纹”光谱，可用于这些物质的鉴定和纯度检验 第87页/共135页88二、络合物组成及不稳定常数的测定分光光度法是研究络合物组成和测定不稳定常数的十分有效的方法它的优点是进行吸光度测量时，体系的平衡状态不受干扰 量比法、斜率比法、连续变化法和平衡移动法 吸光度的测定多采用单波长分光光度计 第88页/共135页89单波长法物质的量比法(饱和法)固定金属离子M的浓度，改变络合剂L的浓度，得到LM一系列比值不同的溶液，配制相应的参比溶液，在选定的波长处测量吸光度如果在这一波长络合物有吸收而络合剂和金属离子没有吸收，则吸光度与溶液中的络离子浓度成正比，以吸光度A为纵坐标，LM为横坐标作图（图3-38）第89页/共135页90当cL/cMn，金属离子几乎全部生成络合物MLn，吸光度不再改变，两条直线的交点所对应的横坐标cL/cM比值若为n，则络合物的络合比为1:n第90页/共135页91由于络合物离解造成弯曲第91页/共135页92利用图上“计量点”附近曲线弯曲的程度，可以用来计算络合物的不稳定常数对于1:1的络合物的曲线可分析如下：溶液中M的总浓度为c，则在“计量点”时，L的总浓度也是c，这时溶液的吸光度为A当L大量存在时，M应全部形成ML，这时的吸光度可从图3-38中找到，以Am表示，则 第92页/共135页93因此不稳定常数为M=L=c ML=c(1 A/Am)K不稳第93页/共135页94总浓度不同的络合物，离解程度不同，因此，比值AAm与总浓度c的大小有关，为提高不稳定常数测定的准确度，通常在几个不同浓度下测定K不稳值，最后求其平均值 第94页/共135页95对于1:1络合物，物料平衡：cM=M+ML cL=L+ML在测定波长处，M、L无明显吸收，则A=MLML(b=1cm)摩尔吸光系数可由cL/cM比值较高时恒定的吸光度A得到(此时全部M已络合，cM=ML,ML=Am/cM)第95页/共135页96ML已知，三个方程中含三个未知数，用反应很不完全的区域的吸光度和cM、cL数据计算各平衡浓度，得到 K不稳ML/ML此法适用于离解度小的络合物，尤其适用于络合比高的络合物组成的测定第96页/共135页97连续变化法在保持溶液中 cM+cR=c(定值)的前提下，改 变cM与cR的相对比例，制备一 系列溶液，以各自的空白溶液作参比，在络合物的最大吸收波长下，测量它们的吸光度，以吸光度为纵坐标，以cM/cf为横坐标，由作图法求得络合比图中的曲线，是由一组实 验数据绘成的将曲线两边的直线部分延长，相交于B点，B点处的f 值恰为0.5表示M与R的络合比 为1:1 第97页/共135页98从图中可以看出当形成1:1络合物时，若当它全部以MR形 式存在时，则应该具有B点处的吸光度A 实际上它们仅具有B处的吸光度A，其原因是络合物有部分离解 第98页/共135页99根据A与A差别可求得络合物的离解度a为：a=(A-A)/A络合物的稳定常数为：第99页/共135页100光度滴定光度测量可用于确定滴定的终点光度滴定通常都是用经过改装的在光路中可插入滴定容器的分光光度计或光电比色计来进 行的测定滴定过程中溶液的吸光度，并绘制滴定剂体积和对应的吸光度的曲线，根据滴定曲线就可确定滴定终点第100页/共135页101用光度法以0.1mol/LEDTA溶液滴定100ml 0.02 mol/L Bi3+和Cu2+溶液的滴定曲线(所用波长为745nm)光度滴定第101页/共135页102在745nm波长处，Bi3+或EDTA都无吸收加入EDTA，首先与Bi3+络合，形成的铋络合物也无吸收，因此在第一化学计量点前，吸光度不 发生变化在第一化学计量点后，随着EDTA的加入，铜络合物开始形成，因铜络合物在此波长处产生吸收，故吸光度不断增 加到达铜的化学计量点后，再增加EDTA，吸光度不再发生变化由滴定曲线可得到两个确定的终点 第102页/共135页103三、有机物的定性分析1有机化合物的吸收特性(1)几个概念生色团从广义来说，所谓生色团，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团人们通常将能吸收紫外、可见光的原子团或结构系统定义为生色团第103页/共135页104凡是在饱和碳氢化合物中，引入一个原子基团，而它能使该化合物在2001000nm波长的光谱区内产生吸收带，这种基团叫做生色团，生色团都是具有轨道的原子团 主要的生色团有-C=O，-N=N-，-N=O等第104页/共135页105下面为某些常见生色团的吸收光谱第105页/共135页106助色团 助色团是指带有非键电子对的基团，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时（与具有轨道的生色团相结合），会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增加其吸光度第106页/共135页107红移与蓝移（紫移）某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团（-OH、-OR、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-SR、-NR2）之后，吸收峰的波长将向长波方向移动，这种效应称为红移效应这种会使某化合物的最大吸收波长向长波方向移动的基团称为向红基团第107页/共135页108那么影响红移或蓝移的因素有哪些呢？共轭体系的存在-红移如CH2=CH2的-*跃迁，max=165200nm;而1,3-丁二烯，max=217nm异构现象：使异构物光谱出现差异如CH3CHO含水化合物有两种可能的结构：CH3CHO-H2O及CH3CH(OH)2;在已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，结构为前者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者第108页/共135页109空间异构效应-红移 如CH3I-258nm,CH2I2-289nm,CHI3-349nm基团取代 如苯环或烯烃上的H被各种取代基取代，多产生红移pH值 苯酚在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及270nm两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移到235nm和 287nm.第109页/共135页110溶剂效应:紫外光谱数据要特别注明所使用的溶剂。如maxEthanol是指在乙醇溶液中检测得到谱带最大的吸收位置。第110页/共135页111溶剂的影响随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构消失；可以改变 max位置(由n-*跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，形成H键的能力增加，发生蓝移；由-*跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，发生红移)第111页/共135页112非极性溶剂中 极性溶剂中 非极性溶剂中 极性溶剂中 n*跃迁的溶剂效应 *跃迁的溶剂效应极性溶剂中蓝移 极性溶剂中红移第112页/共135页1132.2.2 溶剂:一般紫外光谱的测定都是在稀溶液中进行。用特殊附件（积分球）可做固体样品。溶剂应能溶解测定的化合物，并在测定的全波长区透明。根据测定的波长范围选溶剂，溶剂的透明范围的下限应小于测定波长范围。第113页/共135页114 表2-3 紫外光谱用溶剂 溶 剂 透 明 下限（nm）溶 剂 透 明下限(nm)95%乙 醇 210 乙 醚 210 水 210 异 辛 烷 210 正 己 烷 210 环 己 烷 210 二 氯甲烷 235 二 氧 六 环 230 四 氢 呋 喃 220 氯 仿 245 四 氯 化 碳 265 苯 280 DMF 270 丙 酮 330 异 丙 醇 210 甲 醇 215 乙 腈 210 庚 烷 210第114页/共135页115第115页/共135页116（2）电子的跃迁形式图3-41 分子的电子能级跃迁形式 第116页/共135页117 在紫外和可见光谱区范围内，有机化合物的吸收带主要由*、*、n*、n*及电荷迁移跃迁产生无机化合物的吸收带主要由电荷迁移和配位场跃迁（即d-d跃迁和f-f跃迁）产生 *n*n*能量*反键轨道*反键轨道n非键轨道 反键轨道 反键轨道200300400/nm各种电子跃迁相应的吸收峰和能量示意图第117页/共135页118由于电子跃迁的类型不同，实现跃迁需要的能量不同，因此吸收光的波长范围也不相同其中*跃迁所需能量最大，n*及配位场跃迁所需能量最小，因此，它们的吸收带分别落在远紫外和可见光区从图中 可知，*（电荷迁移）跃迁产生的谱带强度最大，*、n*、n*跃迁产生的谱带强度次之，配位跃迁的谱带强度最小第118页/共135页119 吸收池又称比色皿。石英比色皿可用于185nm以上的波段测定。在可见光区测量，可采用光学玻璃制成亦可，这类玻璃吸收池在大约280nm以上是透明的。第119页/共135页120样品溶液的配制 选择合适 的溶剂：注意溶解度及透光范围。调正样品溶液的浓度使吸收峰的顶端落在记录纸内。定性时控制吸光度在0.71.2范围内，定量时控制吸光度在0.20.8最为合适。具有不同生色团，即不同的化合物所需浓度不同，有共轭体系的样品，浓度应在10-410-5mol/L左右。第120页/共135页121第121页/共135页122共轭效应的影响第122页/共135页123苯及其衍生物 苯有三个吸收带，它们都是由*跃迁引起的E1带出现在180nm（MAX=60,000）；E2带出现在204nm（MAX=8,000）；B带出现在255nm（MAX=200）在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的B谱带有许多的精细结构，这是由于振动跃迁在基态电子上的跃迁上的叠加而引起的在极性溶剂中，这些精细结构消失当苯环上有取代基时，苯的三个特征谱带都会发生显著的变化，其中影响较大的是E2带和B谱带第123页/共135页124第124页/共135页125(5)溶剂对紫外、可见吸收光谱的影响 改变溶剂的极性，还会使吸收带的最大吸收波长发生变化下表为溶剂对亚异丙酮紫外吸收光谱的影响(max,nm)正己烷 CHCl3 CH3OH H2O*230 238 237 243 n*329 315 309 305第125页/共135页126 溶剂对电子光谱图影响很大，在吸收光谱图上或数据表中必须注明所用的溶剂 与已知化合物紫外光谱作对照时也应注明所用的溶剂是否相同 紫外光谱法分析，必须正确选择溶剂第126页/共135页127选择溶剂时注意下列几点：（1）溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的即所成溶液应具有良好的化学和光化学稳定性（2）在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂（3）溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收第127页/共135页1282定性分析法由于紫外与可见吸收光谱只有少数几个宽而缺乏特征的吸收峰，所以用于定性分析较为有限，很多生色团的吸收峰几乎不受分子中其他非吸收基团的影响，结果只有吸收基团能被鉴定，而化合物的其他特性必须用其他方法来研究例如与红外光谱法、核磁共振谱法和质谱法相配合 第128页/共135页129紫外与可见吸收光谱虽然不能对一个化合物作出确切鉴定，但在认定有机化合物中是否存在某些基团是十分有用的，例如在260nm有弱吸收带，并有振动结构，则说明存在苯环 紫外与可见吸收光谱也能用来判断一个已知分子式的化合物在两种可能的同分异构体中属于哪一种 第129页/共135页130例如，2,5-己二酮和3,4-己二酮第130页/共135页131用化学方法只能测出它们有两个羰基，但很容易从紫外与可见吸收光谱加以区别前者的两个羰基被三个单键隔开，所以它的吸收光谱与丙酮相似，在270nm处有吸收，只是摩尔吸光系数比丙酮大一倍，后者的两个碳氧双键互相共轭，则在400nm左右有吸收第131页/共135页132另一重要应用是检查没有特征吸收的物质中含有特征吸收的杂质例如检查乙醇中的醛，在270290nm处测量吸收，如在270nm有吸收，表示确有醛存在第132页/共135页133测量紫外与可见吸收光谱，应尽量采用与吸收物质作用较小的溶剂，像水、乙醇、酯和酮等极性溶剂常使光谱中的振动精细结构消失在非极性溶剂如烷观察到的光谱同气相状态得到的比较接近第133页/共135页134(1)伍德沃德(Woodward)经验规则 计算共轭二烯、多烯烃和共轭烯酮类*跃迁最大吸收波长max的经验规则，(2)斯科特（Scott）规则 用于计算芳香族羰基衍生物，如苯甲酸，苯甲醛或甲酸酯等 第134页/共135页135感谢您的观看！第135页/共135页