紫外可见分析法精选课件.ppt
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1、关于紫外可见分析法第一页,本课件共有77页2概述紫外紫外-可见分光光度法:根据物质分子对可见分光光度法:根据物质分子对200-800 nm波长波长范围的光选择性吸收的特性,建立起来的定性、定量分析范围的光选择性吸收的特性,建立起来的定性、定量分析方法。方法。分子吸收紫外可见光发生电子能级跃迁;产生紫外可见吸分子吸收紫外可见光发生电子能级跃迁;产生紫外可见吸分子吸收紫外可见光发生电子能级跃迁;产生紫外可见吸分子吸收紫外可见光发生电子能级跃迁;产生紫外可见吸收光谱收光谱收光谱收光谱分子结构中有产生紫外可见吸收的能级跃迁类型分子结构中有产生紫外可见吸收的能级跃迁类型分子结构中有产生紫外可见吸收的能级
2、跃迁类型分子结构中有产生紫外可见吸收的能级跃迁类型-分子才能分子才能分子才能分子才能吸收紫外可见光。吸收紫外可见光。吸收紫外可见光。吸收紫外可见光。特点:特点:灵敏度可达灵敏度可达1010-4-4-10-10-6-6g/mlg/ml准确度准确度 0.2%-0.5%0.2%-0.5%可用于结构鉴定、定性和定量分析可用于结构鉴定、定性和定量分析第二页,本课件共有77页3 紫外可见光谱是由分子中紫外可见光谱是由分子中价电子价电子在不同的分子轨道之间跃迁产生的。在不同的分子轨道之间跃迁产生的。一、电子跃迁类型一、电子跃迁类型一、电子跃迁类型一、电子跃迁类型第一节 基本原理和概念饱和单键的饱和单键的 电
3、子电子 不饱和双键的不饱和双键的 电子电子 未成键的未成键的 n 电子(弧对电子)电子(弧对电子)轨道:轨道:电子围绕原子或分子运动的几率电子围绕原子或分子运动的几率 轨道不同,电子所具有能量不同轨道不同,电子所具有能量不同第三页,本课件共有77页4反键轨道反键轨道成键轨道成键轨道原子轨道线性组合成分子轨道原子轨道线性组合成分子轨道原子轨道线性组合成分子轨道原子轨道线性组合成分子轨道第四页,本课件共有77页5跃迁类型:分子轨道:分子轨道:分子轨道:分子轨道:第五页,本课件共有77页6 (1)*跃迁跃迁 饱和烃(甲烷,乙烷)饱和烃(甲烷,乙烷)很高,很高,150nm(远紫外区)(远紫外区)(2)
4、*跃迁跃迁 处于处于 成键轨道上的电子跃迁到成键轨道上的电子跃迁到*反键轨道反键轨道,不饱和有机化合物不饱和有机化合物-C=C-,很大很大(104)为强吸收。为强吸收。共轭体系共轭体系max(3)n*跃迁跃迁 孤对孤对n电子跃迁到电子跃迁到*反键轨道反键轨道,CO;CN;NN,较小(较小(10-100),吸收波长),吸收波长200400nm (4)n*跃迁跃迁孤对孤对n电子跃迁到电子跃迁到*反键轨道,反键轨道,含杂原子的饱和有机化合物含杂原子的饱和有机化合物 第六页,本课件共有77页7max 104 10_100按能量大小:按能量大小:*n *n*n*n*CH3CH3NH2OHC=CC=OC=
5、SN=N E跃迁类型跃迁类型实例实例C=O第七页,本课件共有77页8(5)电荷迁移跃迁)电荷迁移跃迁 电磁辐射照射时,电子在分子内从给予体向接受体相电磁辐射照射时,电子在分子内从给予体向接受体相联系的轨道上跃迁。联系的轨道上跃迁。特点:特点:摩尔吸光系数较大。摩尔吸光系数较大。maxmax10104 4,定量分析定量分析 的检测灵敏度比较高的检测灵敏度比较高(6)配位场跃迁)配位场跃迁 发生在过渡元素的配位化合物中。发生在过渡元素的配位化合物中。能量相等的能量相等的d轨道或轨道或f轨道分裂成能量不等的轨道轨道分裂成能量不等的轨道特点:特点:摩尔吸光系数较小。摩尔吸光系数较小。maxmax101
6、04 强带强带 max102 弱带弱带二、相关的基本概念二、相关的基本概念第十二页,本课件共有77页13吸收带:吸收峰在紫外-可见光谱中的位置可分为:R带、K带、B带、E带、电荷转移吸收带、配位体场吸收带1 1R R带:带:由由n*n*跃迁产生跃迁产生含杂原子的不饱和基团含杂原子的不饱和基团:C:CO O;C CN N;N NN N E E小,小,maxmax100;200nm;200nm;maxmax10104 4共轭体系增长,共轭体系增长,maxmax红移,红移,maxmax 溶剂极性溶剂极性,max max 红移(长移)红移(长移)三、吸收带与分子结构的关系三、吸收带与分子结构的关系第十
7、三页,本课件共有77页143 3B B带:带:芳香族化合物的主要特征吸收带芳香族化合物的主要特征吸收带 苯苯 maxmax 256nm256nm,宽带,具有精细结构;,宽带,具有精细结构;maxmax=200=200极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失三、吸收带与分子结构的关系三、吸收带与分子结构的关系第十四页,本课件共有77页154 4E E带:带:芳香族化合物的特征吸收带芳香族化合物的特征吸收带 E E1 1 180nm 180nm maxmax10104 4 (常观察不到)(常观察不到)E E2 2 200nm 200nm maxmax
8、=7000=7000 强吸收强吸收苯环被发色团取代且与苯环共轭时,苯环被发色团取代且与苯环共轭时,E E2 2带与带与K K带合并带合并 一起红移(长移),被助色团取代一起红移(长移),被助色团取代E E2 2带带maxmax 和和都变大都变大三、吸收带与分子结构的关系三、吸收带与分子结构的关系第十五页,本课件共有77页161.1.位阻影响位阻影响 共轭效应,吸收带长移,吸光系数增加共轭效应,吸收带长移,吸光系数增加 发色团在同一平面,易形成共轭发色团在同一平面,易形成共轭 位阻影响分子的平面性位阻影响分子的平面性 max280nm(10500)max295.5nm(29000)顺式二苯乙烯顺
9、式二苯乙烯反式二苯乙烯反式二苯乙烯四、影响吸收带位置的因素四、影响吸收带位置的因素第十六页,本课件共有77页172.2.跨环效应跨环效应 有有、不饱和醛酮结构,适当的立体排列使不饱和醛酮结构,适当的立体排列使R R带长移,吸收强度增强带长移,吸收强度增强 四、影响吸收带位置的因素四、影响吸收带位置的因素第十七页,本课件共有77页183.3.溶剂效应溶剂效应(1 1)对)对maxmax影响:影响:n-*n-*跃迁:溶剂极性跃迁:溶剂极性,maxmax蓝移蓝移 -*-*跃迁:溶剂极性跃迁:溶剂极性,maxmax红移红移 四、影响吸收带位置的因素四、影响吸收带位置的因素(2 2)对吸收光谱精细结构影
10、响)对吸收光谱精细结构影响 溶剂极性溶剂极性,苯环精细结构消失,苯环精细结构消失第十八页,本课件共有77页194.pH4.pH值的影响值的影响 影响物质存在型体,影响吸收波长影响物质存在型体,影响吸收波长max210.5nm,270nmmax235nm,287nmOH-H+-四、影响吸收带位置的因素:四、影响吸收带位置的因素:第十九页,本课件共有77页20描述物质对描述物质对单色光单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系五、朗伯五、朗伯-比尔定律比尔定律1 1、LambertLambert定律定律:AlAl(吸收层厚度)2 2、BeerBeer定律定律:A
11、CAC(吸收物质浓度)二者的结合称为朗伯二者的结合称为朗伯比耳定律,其数学表达式为:比耳定律,其数学表达式为:A A:吸光度:吸光度E E:吸光系数:吸光系数C C:溶液浓度:溶液浓度l l:光路长度:光路长度第二十页,本课件共有77页211、适用条件:、适用条件:1.单色光单色光 2.稀溶液(稀溶液(10-2 10-5 M)2、吸收度的加和性、吸收度的加和性:a、b、c三种物质共存时3、该定律适用于固体、液体和气体样品该定律适用于固体、液体和气体样品公式讨论:公式讨论:第二十一页,本课件共有77页224、吸光系数(E):吸光物质在单位浓度及单位厚度时的 吸光度。根据浓度单位的不同,分为:(1
12、)摩尔吸光系数)摩尔吸光系数 在一定下,c=1mol/L,l=1cm时的吸光度(2)百分吸光系数)百分吸光系数 在一定下,c=1g/100ml,l=1cm时的吸光度。(3)两者关系)两者关系公式讨论:公式讨论:第二十二页,本课件共有77页23吸光系数的讨论吸光系数的讨论1、吸光系数不随浓度和光程长度的改变而改变,仅与物质 本身的性质有关,与待测物浓度无关;2、(1)不同物质,对同一,一般不同;(,吸光能力)(2)同一物质,对不同,一般不同(max)第二十三页,本课件共有77页24例:氯 霉 素(323.15),max=278 nm,C=2.00mg/100ml T%=24.3%求:,第二十四页
13、,本课件共有77页25六、偏离六、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素第二十五页,本课件共有77页26(一)(一)化学因素化学因素Lambert-BeerLambert-Beer定律适用范围:稀溶液(定律适用范围:稀溶液(1010-2-2mol/Lmol/L)当溶液中浓度改变时,溶液可能产生离解,缔合与溶剂间的作用等而产生偏离。a.6.3610-6mol/L b.1.2710-4mol/L c.5.7910-4mol/L亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱六、偏离六、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素例:亚甲蓝阳离子水溶液单体吸收峰在660nm,二聚体吸收峰在61
14、0nm。随浓度增大660nm吸收峰减弱,610nm处吸收峰增强,从而使吸收度与浓度关系发生偏离。第二十六页,本课件共有77页27(二)(二)光学因素光学因素a.a.非单色光非单色光 理论要求:平行单色光,理论要求:平行单色光,实际:光源复合光实际:光源复合光 六、偏离六、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素照射物质的光经单色器分光后照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光并非真正单色光其波长宽度由入射狭缝的宽度其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定和棱镜或光栅的分辨率决定为了保证透过光对检测器的响为了保证透过光对检测器的响 应,必须保证一定的狭缝宽度应,必须保证一定的狭缝宽
15、度这就使分离出来的光具一定的这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度谱带宽度第二十七页,本课件共有77页28b.b.杂散光的影响:杂散光的影响:杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度范围内,与所选波长相距较远内,与所选波长相距较远杂散光来源:杂散光来源:仪器本身缺陷;光学元件污染造成仪器本身缺陷;光学元件污染造成杂散光可使吸收光谱变形,吸光度变值杂散光可使吸收光谱变形,吸光度变值c.c.反射光和散射光的影响:反射光和散射光的影响:反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光可使透射光减弱,可使透射光减弱,AA,一
16、般可用空白对比校正消除,一般可用空白对比校正消除d d非平行光的影响:非平行光的影响:使光程使光程,l l ,AA六、偏离六、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素第二十八页,本课件共有77页29(三)透光率的测量误差(三)透光率的测量误差TT 影响测定结果的相对误差两个因素:影响测定结果的相对误差两个因素:T T和和TT 六、偏离六、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素第二十九页,本课件共有77页30TT影响因素:影响因素:1 1)暗噪音:)暗噪音:与检测器和放大电路等各部件的不确切性有关,与检测器和放大电路等各部件的不确切性有关,与光讯号无关与光讯号无关,可视为一个常量。,可视为一个
17、常量。其在其在A为为0.20.7范围内,造成相对误差较小范围内,造成相对误差较小,为测量最适宜范围。为测量最适宜范围。0.4343第三十页,本课件共有77页31 讯号噪音亦称讯号散粒噪音。光敏元件受光照射时的电子迁讯号噪音亦称讯号散粒噪音。光敏元件受光照射时的电子迁移,每一单位时间中电子迁移数量是不相等的,而是在某一均值移,每一单位时间中电子迁移数量是不相等的,而是在某一均值周围的随机数,形成测量光强时的不确定性。周围的随机数,形成测量光强时的不确定性。随机数变动的幅随机数变动的幅度随光照增强而增大,与光的波长及光敏元件的品质有关。度随光照增强而增大,与光的波长及光敏元件的品质有关。2 2)讯
18、号噪音:)讯号噪音:与光讯号有关与光讯号有关第三十一页,本课件共有77页32 第二节第二节 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计第三十二页,本课件共有77页33第三十三页,本课件共有77页34一、基本组成一、基本组成1.1.光源光源 钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200400nm2单色器:单色器:包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件第三十四页,本课件共有77页35 棱镜棱镜对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波长不等距分出光波长不等距 光栅光栅衍射和干涉衍射和干涉 分出光波
19、长等距分出光波长等距第三十五页,本课件共有77页363吸收池吸收池:玻璃玻璃能吸收能吸收UV光,仅适用于可见光区光,仅适用于可见光区 石英石英不吸收紫外光,适用于紫外和可见光区不吸收紫外光,适用于紫外和可见光区 要求:匹配性(对光的吸收和反射应一致)要求:匹配性(对光的吸收和反射应一致)4检测器:检测器:将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置5记录装置:记录装置:讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器第三十六页,本课件共有77页37二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型1 1单光束分光光度计:单光束分光光度计:特点:使用时
20、来回拉动吸收池 移动误差对光源要求高比色池配对(一一)几种光路类型几种光路类型第三十七页,本课件共有77页382 2双光束分光光度计双光束分光光度计:特点:不用拉动吸收池,可以减小移动误差对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱 第三十八页,本课件共有77页393 3双波长分光光度计双波长分光光度计 特点:利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差第三十九页,本课件共有77页404 4光多道二极管阵列检测分光光度计光多道二极管阵列检测分光光度计第四十页,本课件共有77页41第四十一页,本课件共有77页42(二二)光学性能光学性能1.1.波长范围:波长范围:190-1100nm190-1100
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