第三章紫外可见吸收光谱法优秀PPT.ppt
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1、-1-1.定义定义紫外可见吸取光谱法:依据溶液中物质的分子或离子紫外可见吸取光谱法:依据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱区辐射能的吸取来探讨物质的组成和结对紫外和可见光谱区辐射能的吸取来探讨物质的组成和结构的方法,包括比色分析法与分光光度法。构的方法,包括比色分析法与分光光度法。uu比色分析法:比较有色溶液深浅来确定物质含量的方法,比色分析法:比较有色溶液深浅来确定物质含量的方法,比色分析法:比较有色溶液深浅来确定物质含量的方法,比色分析法:比较有色溶液深浅来确定物质含量的方法,属于可见吸取光度法的的范畴。属于可见吸取光度法的的范畴。属于可见吸取光度法的的范畴。属于可见吸取光度法的的范畴
2、。uu分光光度法:运用分光光度计进行吸取光谱分析的方法。分光光度法:运用分光光度计进行吸取光谱分析的方法。分光光度法:运用分光光度计进行吸取光谱分析的方法。分光光度法:运用分光光度计进行吸取光谱分析的方法。-2-紫外可见波长范围:紫外可见波长范围:紫外可见波长范围:紫外可见波长范围:u远紫外光区:远紫外光区:10-200nm;u近紫外光区:近紫外光区:200-400nm;u可见光区:可见光区:400-780nm。紫外可见吸取光谱法特点:紫外可见吸取光谱法特点:紫外可见吸取光谱法特点:紫外可见吸取光谱法特点:u仪器较简洁,价格较便宜;仪器较简洁,价格较便宜;u分析操作简洁;分析操作简洁;u分析速
3、度较快。分析速度较快。-3-n紫外可见吸取光谱:分子价电子能级跃迁(伴随着振紫外可见吸取光谱:分子价电子能级跃迁(伴随着振动能级和转动能级跃迁)。动能级和转动能级跃迁)。2.紫外可见吸取光谱的产生紫外可见吸取光谱的产生由由于于O2、N2、CO2、H2O等等在在真真空空紫紫外外区区(60-200nm)均均有有吸吸取取,测测定定这这一一范范围围光光谱谱时时须须将将光光学学系系统统抽抽真真空空并并充充充充入入惰惰性性气气体体。所所以以真真空空紫紫外外分分光光光光度度计计特特别别昂昂贵贵,在在实际应用中受到确定的限制。实际应用中受到确定的限制。通通常常所所说说的的紫紫外外-可可见见分分光光光光度度法法
4、,事事实实上上是是指指近近紫紫外外-可见分光光度法可见分光光度法(200-780nm)。-4-n n物质分子内部三种运动形式:电子相对于原子核的运动;物质分子内部三种运动形式:电子相对于原子核的运动;物质分子内部三种运动形式:电子相对于原子核的运动;物质分子内部三种运动形式:电子相对于原子核的运动;原子核在其平衡位置旁边的相对振动;分子本身绕其重原子核在其平衡位置旁边的相对振动;分子本身绕其重原子核在其平衡位置旁边的相对振动;分子本身绕其重原子核在其平衡位置旁边的相对振动;分子本身绕其重心的转动。心的转动。心的转动。心的转动。n n分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能分子具有三种不
5、同能级:电子能级、振动能级和转动能分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能级。级。级。级。n n三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。n n分子的内能:电子能量分子的内能:电子能量分子的内能:电子能量分子的内能:电子能量EeEe、振动能量、振动能量、振动能量、振动能量EvEv、转动能量、转动能量、转动能量、转动能量ErEr。2.12.1电子跃迁与分子吸取光谱电子跃迁与分子吸取光谱电子跃迁与分子吸取光谱电
6、子跃迁与分子吸取光谱-5-uu转动能级间的能量差:转动能级间的能量差:转动能级间的能量差:转动能级间的能量差:0.0050.05eV0.0050.05eV,跃迁产生吸取,跃迁产生吸取,跃迁产生吸取,跃迁产生吸取光谱位于远红外区(远红外光谱或分子转动光谱);光谱位于远红外区(远红外光谱或分子转动光谱);光谱位于远红外区(远红外光谱或分子转动光谱);光谱位于远红外区(远红外光谱或分子转动光谱);uu振动能级的能量差:振动能级的能量差:振动能级的能量差:振动能级的能量差:0.051eV0.051eV,跃迁产生的吸取光谱,跃迁产生的吸取光谱,跃迁产生的吸取光谱,跃迁产生的吸取光谱位于红外区(红外光谱或
7、分子振动光谱);位于红外区(红外光谱或分子振动光谱);位于红外区(红外光谱或分子振动光谱);位于红外区(红外光谱或分子振动光谱);uu电子能级的能量差较大,约为电子能级的能量差较大,约为电子能级的能量差较大,约为电子能级的能量差较大,约为120eV120eV。电子跃迁产生。电子跃迁产生。电子跃迁产生。电子跃迁产生的吸取光谱在紫外的吸取光谱在紫外的吸取光谱在紫外的吸取光谱在紫外-可见光区可见光区可见光区可见光区(紫外紫外紫外紫外-可见光谱或分子的可见光谱或分子的可见光谱或分子的可见光谱或分子的电子光谱电子光谱电子光谱电子光谱)。分子的各能级:分子的各能级:分子的各能级:分子的各能级:-6-能级跃
8、迁:能级跃迁:能级跃迁:能级跃迁:电子能级间跃迁的同时,电子能级间跃迁的同时,电子能级间跃迁的同时,电子能级间跃迁的同时,总伴随有振动和转动能级间总伴随有振动和转动能级间总伴随有振动和转动能级间总伴随有振动和转动能级间的跃迁。的跃迁。的跃迁。的跃迁。即电子光谱中总包即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带(带状光谱)宽谱带(带状光谱)宽谱带(带状光谱)宽谱带(带状光谱)。-7-u电子跃迁可以从基态激发到激发态的任一振动、转动能电子跃迁可以从基态激发到激发态的任一振动、转动能级上。故电子能级跃迁产生的吸取光谱包含了大量
9、谱线,级上。故电子能级跃迁产生的吸取光谱包含了大量谱线,并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸取带。并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸取带。u绝大多数的分子光谱分析,都是用液体样品,加之仪器绝大多数的分子光谱分析,都是用液体样品,加之仪器的辨别率有限,因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。的辨别率有限,因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。带状分子吸取光谱产生的缘由:带状分子吸取光谱产生的缘由:带状分子吸取光谱产生的缘由:带状分子吸取光谱产生的缘由:-8-当一束光照射到物质上时,光与物质发生相互作用,当一束光照射到物质上时,光与物质发生相互作用,于是产生反射、散射、吸取、透射。于是产生反射、散射、吸取、透
10、射。3.物质对光的选择性吸取物质对光的选择性吸取-9-当当一一束束光光照照射射到到某某物物质质或或其其溶溶液液时时,组组成成该该物物质质的的分分子子、原原子子或或离离子子与与光光子子发发生生“碰碰撞撞”。光光子子的的能能量量被被分分子子、原原子子所吸取,由最低能态(基态)跃迁到较高能态(激发态)。所吸取,由最低能态(基态)跃迁到较高能态(激发态)。光的吸取:光的吸取:光的吸取:光的吸取:-10-u分子、原子或离子具有不连续的量子化能级分子、原子或离子具有不连续的量子化能级u仅当光子能量与被照物质基态和激发态能量之差相等时仅当光子能量与被照物质基态和激发态能量之差相等时才能发生吸取才能发生吸取u
11、不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子化能级,不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子化能级,其能量差也不相同,物质对光的吸取具有选择性其能量差也不相同,物质对光的吸取具有选择性物质对光的选择性吸取物质对光的选择性吸取 吸取曲线吸取曲线-11-吸取曲线:吸取曲线:吸取曲线:吸取曲线:将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液,测量每一波长下溶液将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液,测量每一波长下溶液对光的吸取程度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图,即可得到吸对光的吸取程度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图,即可得到吸取曲线(吸取光谱)。取曲线(吸取光谱)。描述了物质对不同波长光的吸取实力。
12、描述了物质对不同波长光的吸取实力。-12-关于吸取曲线:关于吸取曲线:关于吸取曲线:关于吸取曲线:u同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸取波长应的波长称为最大吸取波长max;u不同浓度的同一种物质,其吸取曲线形态相像,不同浓度的同一种物质,其吸取曲线形态相像,max不变。不变。而对于不同物质,它们的吸取曲线形态和而对于不同物质,它们的吸取曲线形态和max不同不同;-13-uu吸取光谱的波长分布:由产生谱带的跃迁能级间的能量差吸取光谱的波长分布:由产生谱带的跃迁能级间的能量差吸取光谱的波长分布:由产生谱带的跃迁能级
13、间的能量差吸取光谱的波长分布:由产生谱带的跃迁能级间的能量差所确定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性的依所确定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性的依所确定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性的依所确定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性的依据;据;据;据;uu吸取谱带的强度与分子偶极矩变更、跃迁几率有关,也供吸取谱带的强度与分子偶极矩变更、跃迁几率有关,也供吸取谱带的强度与分子偶极矩变更、跃迁几率有关,也供吸取谱带的强度与分子偶极矩变更、跃迁几率有关,也供应分子结构的信息。通常将在最大吸取波特长测得的摩尔应分子结构的信息。通常将在最大吸取波特长测得的摩尔应分子结构的信息。通
14、常将在最大吸取波特长测得的摩尔应分子结构的信息。通常将在最大吸取波特长测得的摩尔吸光系数吸光系数吸光系数吸光系数maxmax也作为定性的依据。不同物质的也作为定性的依据。不同物质的也作为定性的依据。不同物质的也作为定性的依据。不同物质的maxmax有时有时有时有时可能相同,但可能相同,但可能相同,但可能相同,但maxmax不确定相同;不确定相同;不确定相同;不确定相同;uu吸取谱线强度吸取谱线强度吸取谱线强度吸取谱线强度A A与该物质分子吸取的光子数成正比,即与与该物质分子吸取的光子数成正比,即与与该物质分子吸取的光子数成正比,即与与该物质分子吸取的光子数成正比,即与该物质的浓度该物质的浓度该
15、物质的浓度该物质的浓度C C成正比,这是定量分析的依据。成正比,这是定量分析的依据。成正比,这是定量分析的依据。成正比,这是定量分析的依据。-14-u不同浓度的同一种物质,在某确定波长下吸光度不同浓度的同一种物质,在某确定波长下吸光度A有差异,有差异,在在max处吸光度处吸光度A的差异最大。的差异最大。u在在max处吸光度随浓度变更的幅度最大,所以测定最灵处吸光度随浓度变更的幅度最大,所以测定最灵敏。吸取曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。敏。吸取曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。-15-章节重点:章节重点:u紫外可见吸取光谱产生原理;紫外可见吸取光谱产生原理;u物质对光的选择性
16、吸取;物质对光的选择性吸取;u吸取曲线的定义、特性及应用。吸取曲线的定义、特性及应用。其次章其次章紫外可见吸取光紫外可见吸取光谱法谱法1.1.电子跃迁类型电子跃迁类型电子跃迁类型电子跃迁类型2.2.立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响立体结构和互变结构的影响3.3.溶溶溶溶剂剂剂剂的的的的影影影影响响响响-溶溶溶溶剂剂剂剂极极极极性性性性对对对对吸吸吸吸取取取取光谱的影响光谱的影响光谱的影响光谱的影响4.4.生色团与助色团生色团与助色团生色团与助色团生色团与助色团5.5.红移与蓝移红移与蓝移红移与蓝移红移与蓝移-增色与减色增色与减色增色与减色增色与减色其次节
17、 有机化合物紫外可见吸取光谱-17-有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见吸取光谱是三种电子跃迁的可见吸取光谱是三种电子跃迁的结果:结果:电子、电子、电子、电子、n n电子。电子。分子轨道理论:成键轨道分子轨道理论:成键轨道分子轨道理论:成键轨道分子轨道理论:成键轨道-反键轨道反键轨道反键轨道反键轨道当外层电子吸取紫外或可见辐射后,就从基态(成键轨当外层电子吸取紫外或可见辐射后,就从基态(成键轨道)向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁,所需能道)向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁,所需能量量E大小依次为:大小依次为:nn *s s*n En s s1.电子跃迁类型电子跃迁类型COHH
18、-18-1.11.1跃迁跃迁跃迁跃迁uu所需能量最大;所需能量最大;所需能量最大;所需能量最大;电子只有吸电子只有吸电子只有吸电子只有吸取远紫外光的能量才能发生跃取远紫外光的能量才能发生跃取远紫外光的能量才能发生跃取远紫外光的能量才能发生跃迁;迁;迁;迁;uu饱和烷烃的分子吸取光谱出现饱和烷烃的分子吸取光谱出现饱和烷烃的分子吸取光谱出现饱和烷烃的分子吸取光谱出现在远紫外区;在远紫外区;在远紫外区;在远紫外区;uu吸取波长吸取波长吸取波长吸取波长200nm200200nmnm的光的光的光的光),但当它们与生色团相连时,就会发生,但当它们与生色团相连时,就会发生,但当它们与生色团相连时,就会发生,
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