实验紫外可见与分子荧光光谱精品文稿.ppt
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1、实验 紫外可见与分子荧光光谱第1页,本讲稿共26页目目 录录一一 实验目的实验目的二二实验原理实验原理 1 紫外紫外-可见光谱基本原理可见光谱基本原理 2 分子荧光光谱基本原理分子荧光光谱基本原理 3 仪器结构仪器结构三三 仪器和试剂仪器和试剂 四四实验内容实验内容 1 有机化合物紫外吸收光谱及溶剂效应有机化合物紫外吸收光谱及溶剂效应 2 硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分析硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分析五五数据记录与结果分析数据记录与结果分析 六六思考题思考题 第2页,本讲稿共26页一一实验目的实验目的1 1 掌握紫外可见分光光度法和分子荧光的掌握紫外可见分光光度法
2、和分子荧光的分析原理分析原理,了解两者的,了解两者的区别与联系区别与联系2 2熟悉紫外可见分光光度计和分子荧光的熟悉紫外可见分光光度计和分子荧光的结构及特点结构及特点,掌握其操作,掌握其操作使用方法。使用方法。3 3掌握苯及其衍生物的紫外吸收光谱及其鉴定方法,以及溶剂极性对紫掌握苯及其衍生物的紫外吸收光谱及其鉴定方法,以及溶剂极性对紫外吸收光谱的影响。外吸收光谱的影响。4.4.掌握分子荧光激发光谱和发射光谱的概念和测定方法,及标掌握分子荧光激发光谱和发射光谱的概念和测定方法,及标准曲线法定量测定硫酸奎宁含量的方法。准曲线法定量测定硫酸奎宁含量的方法。5.5.掌握掌握OriginOrigin软件
3、进行数据画图及图谱处理软件进行数据画图及图谱处理第3页,本讲稿共26页1 紫外-可见光谱基本原理 电子电子从低能级跃迁跃迁到高能级,此时电子就吸收了相应波长的光,这样产生的吸收光谱叫紫外光谱紫外光谱。分子中分子中电子能级跃迁电子能级跃迁的光波波长范的光波波长范围为围为10800nm 其中其中:10190nm:远紫外区远紫外区-真空紫外区;真空紫外区;190400nm:近紫外区,又称紫外光区;:近紫外区,又称紫外光区;400800nm:可见光区。:可见光区。第4页,本讲稿共26页 *n*n*n第5页,本讲稿共26页nn远紫外远紫外近紫外近紫外可见光可见光 *远紫外远紫外 10-200nm n*紫
4、外紫外-可见可见 200-250nm n*紫外紫外-可见可见 200-400nm *远紫外远紫外-紫外紫外 150-700nm饱和烃键电子跃迁,它需要的能量较高,一般发生在真空紫外光区,饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm,已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。例如甲烷的max为 135nm。不饱和烃类和共轭体系,它需要的能量低于-*的跃迁,吸收峰一般处于近紫外光区,在200nm左右。其特征是摩尔吸光系数大,一般max104 为强吸收带。如乙烯(蒸气)的最大吸收波长max 为 162nm。在不饱和烃类分子中,当有两个以上的双键共轭时,随着共轭系统的延长,*跃迁的吸收带将明显向长波方向移动,吸收
5、强度也随之增强。在共轭体系中,*跃迁产生的吸收带又称为K带。杂原子不饱和基团,这类跃迁发生在近紫外光区和可见光区,其特点是谱带强度弱,摩尔吸光系数小,通常小于100,属于禁阻跃迁。有机化合物中的H被杂原子取代后,实现这类跃迁所需要的能量较高,比*跃迁所需的能量少,吸收光谱的波长一般在150250nm处。其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区,例如,CH3Cl、CH3Br和CH3I的n*跃迁分别出现在173、204和258nm处。这些数据说明氯、溴和碘原子引入甲烷后,其相应的吸收波长发生了红移,显示了助色团的助色作用第6页,本讲稿共26页 直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的实用价值不
6、大。但是它们是测定紫外和可见吸收光谱的良好溶剂。紫外光谱只能观察-*和 n-*跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。能测试不饱和共轭双键的化合物、芳香族化合物和过度金属离子。根据吸收的波长,推断是什么价电子跃迁,从而判定分子结构骨架、配合红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法等进行定性和结构分析,它是一种有用的辅助手段。紫外吸收光谱虽然不能对一种化合物作出准确鉴定,但对化合物中官能团和共轭体系的推测与确定却非常有效。结构完全相同的化合物应有相同紫外谱图,但谱图相同的却不一定是同种化合物。将分析样品和标准样品以相同浓度配制在同一溶剂中,在同一条件下分别测定紫外可见吸收光谱。
7、若两者是同一物质,则两者的光谱图应完全一致。如果没有标样,也可以和现成的标准谱图对照进行比较。这种方法要求仪器准确,精密度高,且测定条件要相同。第7页,本讲稿共26页 紫外光谱图及表示方法紫外光谱图及表示方法 或或lg nm横坐标:波长横坐标:波长(nm)纵坐标:纵坐标:A,T,1-T,log,核心三要素:核心三要素:吸收峰位置吸收峰位置 吸收强度吸收强度 形状形状第8页,本讲稿共26页 苯:苯:E E1 1带带:180180 184nm184nm =4700047000E E2 2带带:200200 204 nm 204 nm =70007000E E带:带:苯环上三个苯环上三个共扼双键共扼
8、双键 *跃迁特征吸收带跃迁特征吸收带B带带:*与与苯环振动引起苯环振动引起 230-270 nm =200 含取代基时,含取代基时,B带简化,红移。带简化,红移。苯及苯环上不同取代基对紫外光谱的影响苯及苯环上不同取代基对紫外光谱的影响第9页,本讲稿共26页紫外光谱的溶剂效应紫外光谱的溶剂效应溶剂效应溶剂效应:在不同溶剂中谱带产生的位移。受溶剂的极性或在不同溶剂中谱带产生的位移。受溶剂的极性或酸碱性的影响,使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不酸碱性的影响,使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化同程度的变化 溶剂选择的原则溶剂选择的原则:1、不与被测组分发生化学反应 2、所选溶剂在测
9、定波长范围内无明显吸收。3、对被测组分有较好的溶解能力 4、被测组分在所选的溶剂中有较好的峰形第10页,本讲稿共26页极性溶剂极性溶剂中紫外吸收光谱的精细结构完全消失中紫外吸收光谱的精细结构完全消失 第11页,本讲稿共26页EnEpEnEp *n *n*跃迁跃迁n*跃迁跃迁非极性溶剂非极性溶剂 极性溶剂极性溶剂 非极性溶剂非极性溶剂 极性溶剂极性溶剂-*:基态的极性小于激发态的极性,极性溶剂与激发态间相互作用基态的极性小于激发态的极性,极性溶剂与激发态间相互作用(稳定作稳定作用用)大于基态大于基态,导致极性溶剂中导致极性溶剂中Ep 降低降低,max向长波方向移动。向长波方向移动。n-*:非成键
10、非成键n电子与极性溶剂相互作用形成氢键电子与极性溶剂相互作用形成氢键,极性溶剂与基态间相互极性溶剂与基态间相互作用作用(稳定作用稳定作用)大于激发态态降低了基态的大于激发态态降低了基态的,导致极性溶剂中导致极性溶剂中EpEn,max向短波方向移动向短波方向移动*跃迁,溶剂极性增加,吸收红移。跃迁,溶剂极性增加,吸收红移。n*跃迁,溶剂极性增加,吸收蓝移。跃迁,溶剂极性增加,吸收蓝移。第12页,本讲稿共26页溶剂效应对丙酮紫外吸收的影响溶剂效应对丙酮紫外吸收的影响1-1-己烷己烷 2-95%2-95%乙醇乙醇 3-3-水水 第13页,本讲稿共26页2 分子荧光光谱基本原理分子荧光光谱基本原理 除
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