紫外可见分光光度法 (3)精选课件.ppt
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1、关于紫外可见分光光度法(3)第一页,本课件共有84页&主要内容:主要内容:&重点难点:重点难点:q紫外可见分光光度分析的基本原理紫外可见分光光度分析的基本原理紫外可见分光光度分析的基本原理紫外可见分光光度分析的基本原理紫外可见分光光度分析的条件选择紫外可见分光光度分析的条件选择紫外可见分光光度分析的条件选择紫外可见分光光度分析的条件选择紫外可见分光光度计的基本构造和使用流程紫外可见分光光度计的基本构造和使用流程紫外可见分光光度计的基本构造和使用流程紫外可见分光光度计的基本构造和使用流程qqqq重点重点重点重点 朗伯比耳定律、朗伯比耳定律、分光光度分析的条件选择分光光度分析的条件选择分光光度分析
2、的条件选择分光光度分析的条件选择。难点难点难点难点 朗伯比耳定律。朗伯比耳定律。第一章分光光度分析第一章分光光度分析(Vis-UV Spectrophotometry)第二章 紫外可见分光光度法第二页,本课件共有84页 1.概念:概念:分光光度法是根据物质的吸收光谱和光的吸收定律,对物质进行定量、定性分析的一种仪器分析方法。2.方法分类:方法分类:根据测定时所选用的光源:可见分光光度法(400800nm)紫外分光光度法(200400 nm)红外分光光度法(800nm50m)第三页,本课件共有84页优点:优点:灵敏度高,主要用于微量分析;准确度高,浓度测量相对误差仅有13%;操作简便、迅速,所需
3、设备并不复杂;应用广泛。缺点:缺点:仅适合微量分析;所需仪器相对昂贵。3.紫外分光光度法的优缺点紫外分光光度法的优缺点第四页,本课件共有84页11.定性分析各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构,其吸收光能量的情况也就不会相同,因此,每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线2纯度的鉴定 用紫外吸收光谱确定试样的纯度是比较方便的。如果一化合物在紫外区没有吸收峰,而其杂质有较强吸收,就可方便的检出该化合物中的痕量杂质。3结构分析 紫外-可见吸收光谱一般不用于化合物的结构分析,但利用紫外吸收光谱鉴定化合物中的共轭结构和芳环结构还是有一定价值。应用5第五页,本课件共有84页第一节第一节
4、紫外可见分光光度计的构造紫外可见分光光度计的构造v分光光度计工作原理:v 采用一个可以产生多个波长的装置,通过系列分光装置,得到一束平行的波长范围很窄的单色光,透过一定厚度的试样溶液后,部分光被吸收,剩余的光照射到光电元件上,产生光电流,在仪器上可读取相应的吸光度或透光率,完成测定。第六页,本课件共有84页一紫外可见分光光度计的基本组成光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器读出系统读出系统第七页,本课件共有84页第八页,本课件共有84页1光源 在所需光谱区域内发射连续的、足够强度、稳定的辐射光。可见区:钨灯;紫外区:氢灯、氘灯 通常用通常用612 V钨丝灯作可见光区的光源,最适钨丝灯作可
5、见光区的光源,最适宜的使用范围在宜的使用范围在360800nm。光源应该稳定,即。光源应该稳定,即要求电源电压保持稳定。为此,通常在仪器内同时要求电源电压保持稳定。为此,通常在仪器内同时配有电源稳压器。配有电源稳压器。第九页,本课件共有84页/nm钨灯(钨灯(热辐射光源热辐射光源)40040060060080080010001000氙灯(氙灯(气体放电光源气体放电光源)氢灯氢灯强度强度第十页,本课件共有84页氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯第十一页,本课件共有84页色散原理:色散原理:依据不同波长光通过棱镜时折射率不同分光依据不同波长光通过棱镜时折射率不同分光入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚
6、焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 5004002单色器单色器是将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。单色器由棱镜或光栅等色散元件及狭缝和透镜等组成。其中色散元件是关键部件。第十二页,本课件共有84页 棱镜棱镜是根据光的折射原理而将复合光色散为不同是根据光的折射原理而将复合光色散为不同波长的单色光,然后再让所需波长的光通过一个很窄波长的单色光,然后再让所需波长的光通过一个很窄的狭缝照射到吸收池上。它由玻璃或石英制成。玻璃的狭缝照射到吸收池上。它由玻璃或石英制成。玻璃棱镜用于可见光范围,石英棱镜则在紫外和可见光范棱镜用于可见光范围,石英棱镜则在紫外和可见光
7、范围均可使用。围均可使用。第十三页,本课件共有84页光栅:光栅:在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕条痕(600、1200、2400条条/mm)。M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅光栅衍射示意图光栅衍射示意图原理原理:利用光通过光栅时利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分发生衍射和干涉现象而分光光.第十四页,本课件共有84页 光栅光栅是根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为不同波是根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为不同波长的单色光,然后再让所需波长的光通过狭缝照射到吸长的单色光,然后再让所需波长的光通过狭缝照射到
8、吸收池上。它的分辨率比棱镜大,可用的波长范围也较宽。收池上。它的分辨率比棱镜大,可用的波长范围也较宽。第十五页,本课件共有84页v入射狭缝:光源的光由此进入单色器,用于限制杂散入射狭缝:光源的光由此进入单色器,用于限制杂散光进入单色器光进入单色器 v 准直镜:透镜或凹面反射镜,使入射光成为平行光束准直镜:透镜或凹面反射镜,使入射光成为平行光束 v色散元件:棱镜或光栅,将复合光分解成单色光色散元件:棱镜或光栅,将复合光分解成单色光v准直镜:透镜或凹面反射镜,将分光后所得单色光聚准直镜:透镜或凹面反射镜,将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝焦至出射狭缝 v出射狭缝:用于限制通带宽度出射狭缝:用于限制通
9、带宽度第十六页,本课件共有84页3吸收池吸收池也称比色皿,用于盛放参比溶液或待测溶液。它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的,按其厚度分为相等的玻璃制成的,按其厚度分为0.5 cm,1 cm,2 cm,3 cm和和5 cm。在可见光区测量吸光度时。在可见光区测量吸光度时使用玻璃吸收池,紫外区则使用石英吸收池。使使用玻璃吸收池,紫外区则使用石英吸收池。使用比色皿时应注意保持清洁、透明,避免磨损透用比色皿时应注意保持清洁、透明,避免磨损透光面。光面。使用时注意点使用时注意点第十七页,本课件共有84页4检测器检测器 检测器的作用是接受从比
10、色皿发出的透射光并转换检测器的作用是接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进行测量。分为光电管和光电倍增管。成电信号进行测量。分为光电管和光电倍增管。光电管是一个真空或充有少量惰性气体的二极管。光电管是一个真空或充有少量惰性气体的二极管。阴极是金属做成的半圆筒,内侧涂有光敏物质,阳极阴极是金属做成的半圆筒,内侧涂有光敏物质,阳极为一金属丝。光电管依其对光敏感的波长范围不同分为一金属丝。光电管依其对光敏感的波长范围不同分为红敏和紫敏两种。红敏光电管是在阴极表面涂银和为红敏和紫敏两种。红敏光电管是在阴极表面涂银和氧化铯,适用波长范围为氧化铯,适用波长范围为6251 000nm;紫敏光电管;紫敏光电
11、管是阴极表面涂锑和铯,适用波长范围为是阴极表面涂锑和铯,适用波长范围为200625nm。第十八页,本课件共有84页 光电倍增管是由光电管改进而成的,管中有若干光电倍增管是由光电管改进而成的,管中有若干个称为倍增极的附加电极。因此,可使光激发的电流个称为倍增极的附加电极。因此,可使光激发的电流得以放大,一个光子约产生得以放大,一个光子约产生106107个电子。它的灵敏个电子。它的灵敏度比光电管高度比光电管高200多倍。适用波长范围为多倍。适用波长范围为160700 nm。光电倍增管在现代的分光光度计中被广泛采用。光电倍增管在现代的分光光度计中被广泛采用。5显示装置显示装置 显示装置的作用是把放大
12、的信号以吸光度显示装置的作用是把放大的信号以吸光度A或透或透光率光率T的方式显示或记录下来。分光光度计常用的显示的方式显示或记录下来。分光光度计常用的显示装置是检流计、微安表、数字显示记录仪。装置是检流计、微安表、数字显示记录仪。第十九页,本课件共有84页二、紫外可见分光光度计类型二、紫外可见分光光度计类型1.单光束分光光度计单光束分光光度计2.双光束分光光度计双光束分光光度计3.双波长分光光度计双波长分光光度计第二十页,本课件共有84页721分光光度计分光光度计第二十一页,本课件共有84页0.5750.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示单波长单光束分光光度计单波长单光
13、束分光光度计简单,价廉,适于在给定波长处测量吸光度或透光度,简单,价廉,适于在给定波长处测量吸光度或透光度,一般不能作全波段光谱扫描,要求光源和检测器具有一般不能作全波段光谱扫描,要求光源和检测器具有很高的稳定性,且操作麻烦,任一波长的光均要用参很高的稳定性,且操作麻烦,任一波长的光均要用参比调比调T=100T=100后,再测样品后,再测样品第二十二页,本课件共有84页仪器仪器 可见分光光度计第二十三页,本课件共有84页双光束分光光度计双光束分光光度计比值比值比值比值光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器显示显示显示显示光束分器光束分器光束分器
14、光束分器自动记录,快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵自动记录,快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵 敏度变化等因素的影响,特别适合于结构分析。仪器复杂,敏度变化等因素的影响,特别适合于结构分析。仪器复杂,价格较高。价格较高。裂裂裂裂第二十四页,本课件共有84页仪器仪器 紫外-可见分光光度计第二十五页,本课件共有84页v双波长分光光度计双波长分光光度计光源单色器单色器切光源检测器吸收池不需要参比溶液;可以消除背景吸收干扰;适合多组分混合物、浑不需要参比溶液;可以消除背景吸收干扰;适合多组分混合物、浑浊试样的定量分析,可进行导数光谱分析。价格昂贵浊试样的定量分析,可进行导数光谱分析。
15、价格昂贵第二十六页,本课件共有84页三、仪器使用基本流程v紫外可见分光光度计1、分光光度计的保养与维护2、操作的注意事项3、定性分析依据?定量依据?第二十七页,本课件共有84页定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收在一定实验条件下在一定实验条件下,AcA c增增大大AB A 第二十八页,本课件共有84页第二节第二节 紫外可见分光光度法的定性紫外可见分光光度法的定性分析分析1分子吸收光谱的产生 当一束光照射到某物质或某溶液时,组成该物质的分子、原子或离子等粒子与吸光子作用,光子的能量发生转移,使这些粒子由低能量轨道跃迁到高能量轨道,即由基态转变为
16、激发态。M(基态)+h M*(激发态)第二十九页,本课件共有84页M(基态)+h M*(激发态)这个过程即是物质对光的吸收。由于分子、原子或离子的能级是量子化的,不连续的,只有光子的能量(h)与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差(E)相等时,才能被吸收。不同物质的基态和激发态的能量差不同,选择吸收光子的能量也不同,即吸收的波长不同。第三十页,本课件共有84页2、光的种类具有单一波长的光叫单色光,比如红光,蓝光等。由不同波长的光组成的光叫复色光。比如日光等 如果两种适当颜色的单色光按适当的强度比例混合能得到白光,则这两种颜色的光叫做互补色光。第三十一页,本课件共有84页互补色光紫紫红红橙橙黄黄
17、绿绿青青蓝蓝青蓝青蓝白光第三十二页,本课件共有84页溶液的颜色溶液的颜色 溶液为什么会有颜色?溶液之所以呈现不同的颜色,是由于溶液中的质点选择性地吸收某种颜色的光所引起的。吸收光与溶液颜色的关系:当白光通过某一均匀溶液时:CuSO4溶液:溶液:之所以呈蓝色,是因为吸收了白光中的黄光,透过其黄光的互补光蓝光。如溶液对其全不吸收,光全透过,溶液为无色;如溶液对其全部吸收,无光透过,溶液呈黑色;如溶液对其部分吸收,其余光透过,溶液呈透过光的颜色。第三十三页,本课件共有84页 又例如:KMnO4溶液,吸收了白光中的绿光,透过的为其互补光紫色,故其溶液呈紫色。再例如:NaCl、KNO3溶液,对其射入的可
18、见光全不吸收,光全透过,因此溶液为无色。第三十四页,本课件共有84页2、吸收光谱曲线、吸收光谱曲线 某一溶液对何种波长的光吸收?吸收的程度如某一溶液对何种波长的光吸收?吸收的程度如何?何?这可通过使不同波长的光通过某一固定浓度的有色溶液,分别测量每一波长下对应的光的吸收程度吸光度 A,作A-A-曲线,即吸收光谱曲曲线,即吸收光谱曲线。线。第三十五页,本课件共有84页溶液的光吸收曲线溶液的光吸收曲线最大吸收波长最大吸收波长 maxKMnO4溶液的溶液的 max=525nm max /nm吸吸收收强强度度吸吸收收强强度度第三十六页,本课件共有84页特点:具有最大吸收波长。不同浓度的同一种物质,其吸
19、收曲线形状相似,max不变。但是不同物质,其吸收曲线形状和max不一样,所以可作为定性分析的依据。不同浓度的同一种物质,在max处吸光度随浓度变化的幅度最大,测定的灵敏度最高,所以通常选取在max处测量。第三十七页,本课件共有84页v3、常用术语v1)生色团:)生色团:含有键的不饱和基团,简单的生色团由双键或三键组成(如乙烯基、乙炔基等)v2)助色团:)助色团:本身没有生色功能(不能吸收波长大于200nm的光),但当与生色团连接时,有增强生色团生色能力的基团(如OH,NH2,NHR等)第三十八页,本课件共有84页3)蓝移(或紫移):)蓝移(或紫移):指吸收峰向短波长方向移动,指吸收峰向短波长方
20、向移动,红移:红移:指吸收峰向长波长方向移动。指吸收峰向长波长方向移动。吸收峰强度变化包括增色效应和减色效应。前者吸收峰强度变化包括增色效应和减色效应。前者指吸收强度增加,后者指吸收强度减小。各种因素对指吸收强度增加,后者指吸收强度减小。各种因素对吸收谱带的影响结果下图吸收谱带的影响结果下图 第三十九页,本课件共有84页4、常见有机化合物的紫外可见吸收光谱、常见有机化合物的紫外可见吸收光谱(1)270-750nm 无吸收峰。饱和化合物,单烯。无吸收峰。饱和化合物,单烯。(2)270-350 nm有有吸吸收收峰峰(=10-100L/(mol*cm),n*跃跃迁,含有一个简单的非共轭且含有迁,含有
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