紫外可见吸收光谱分析(课堂PPT).ppt

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1、紫外-可见吸收光谱分析Ultraviolet and Visible Spectroscopy,UV-VIS1 1主要内容一、概述二、基本原理三、紫外-可见光光度计四、紫外紫外-可见分光光度法的应用可见分光光度法的应用重点：重点：光学分析法的分类光学分析法的分类,吸收曲线吸收曲线,吸收定律吸收定律,分分光光度计光光度计,分析方法分析方法,显色反应显色反应,定量分析方法定量分析方法,光光度测量误差和测量条件的选择度测量误差和测量条件的选择。2 2一、概述 紫外紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收分子吸收200800nm光谱区的辐射来进行分光谱区的辐射来进行分

2、析测定的方法。这种分子吸收光谱产生于价析测定的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。测定。3 3特点：特点：（1）灵敏度高（2）准确度较高（3）方法简便（4）应用广泛局限性：局限性：（1）紫外光区有很多有机物没有吸收或吸收不强烈（2）有机物紫外吸收光谱大体相似4 4二、基本原理二、基本原理 当一束紫外可见光通过一透明物质时，具有某中能当一束紫外可见光通过一透明物质时，具有某中能量的光子被吸收，而另一些能量的光子则不被吸收，量的光子被吸收，而另一些

3、能量的光子则不被吸收，这与物质内部结构与光子能量有关，当光子能量等于这与物质内部结构与光子能量有关，当光子能量等于电子能级的能量差时，则此能量的光子被吸收，使电电子能级的能量差时，则此能量的光子被吸收，使电子由基态跃迁到激发态。由于分子子由基态跃迁到激发态。由于分子选择性的吸收选择性的吸收了某了某些波长的光，所以这些光的些波长的光，所以这些光的能量就会降低能量就会降低，将这些波，将这些波长的长的光及其所吸收的能量光及其所吸收的能量按一定顺序排列起来，就得按一定顺序排列起来，就得到了分子的到了分子的吸收光谱。吸收光谱。5 5 各种有机化合物最大吸收波长和最大吸光度有确各种有机化合物最大吸收波长和

4、最大吸光度有确各种有机化合物最大吸收波长和最大吸光度有确各种有机化合物最大吸收波长和最大吸光度有确定值。同一物质的浓度不同，光吸收曲线形状相同，最定值。同一物质的浓度不同，光吸收曲线形状相同，最定值。同一物质的浓度不同，光吸收曲线形状相同，最定值。同一物质的浓度不同，光吸收曲线形状相同，最大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同，物质不大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同，物质不大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同，物质不大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同，物质不同，分子结构不同，吸收光谱曲线不同。同，分子结构不同，吸收光谱曲线不同。同，分子结构不同，吸收光谱曲线不同。同，分子结

5、构不同，吸收光谱曲线不同。苯的紫外吸收光谱6 6三、三、紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计（一）主要部件（一）主要部件1、光源、光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。可见光区可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500 nm。紫外区紫外区：氢、氘灯。发射：氢、氘灯。发射185400 nm的连续光谱。的连续光谱。7 72、单色器单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中将光源发射的复合光分解成

6、单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。选出一任波长单色光的光学系统。入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；光束；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；光栅；8 8聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；色光聚焦至出射狭缝；色光聚焦至出射狭缝；色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝。出射狭缝。出射狭缝

7、。出射狭缝。9 910103.3.样品室样品室 样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。般用玻璃池。11114.检测器检测器 利用光电效应将透过吸利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。光电管或光电倍增管。5.显示、记录系统显示、记录系统 检流计、数字显示、微检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结机

8、进行仪器自动控制和结果处理。果处理。1212（二）（二）分光光度计的类型分光光度计的类型1、单光束分光光度计、单光束分光光度计 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，要求光源和检测光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器有高的稳定性。器有高的稳定性。2、双光束分光光度计、双光束分光光度计 自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、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，仪器复杂，价格较检测器灵敏度变化等因素的影响，仪器复杂，价格较高。高。3、双波长分光光度计、双波长分光光度

9、计 将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光(1、2)快束交替通过同快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。池。131314141515四、紫外四、紫外-可见分光光度法的应用可见分光光度法的应用（一）定性分析（一）定性分析 通常根据吸收光谱的形状、吸收峰的树木以通常根据吸收光谱的形状、吸收峰的树木以及最大吸收波长的位置进行定性鉴定，一般采及最大吸收波长的位置进行定性鉴定，一般采用比较光谱法，即在相同的测定条件下，比较用比较光谱法，即在相同的测定条件下，比较待测物质和已知物质的吸收光谱曲线，如果完待测物质和已知物质的吸收光

10、谱曲线，如果完全等同，则可认为是同一物质。全等同，则可认为是同一物质。1616Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱的吸收光谱300400500600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance35017171818（二）结构分析（二）结构分析1、根据化合物的紫外、根据化合物的紫外-可见吸收光谱推测化合物可见吸收光谱推测化合物所含的官能团所含的官能团（1）200-400nm 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有吸收峰有吸收峰 醛酮醛酮（3）250-300 nm 有中等强度的吸收峰，芳环的

11、特征有中等强度的吸收峰，芳环的特征 吸收吸收（4）200-250 nm有强吸收峰有强吸收峰，表明含有一个共轭体系，表明含有一个共轭体系（5）260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，有强吸收峰，3,4,5个双键个双键的共轭体系的共轭体系19192、利用紫外、利用紫外-可见光吸收光谱来判别有机化合可见光吸收光谱来判别有机化合物的同分异构体物的同分异构体例：乙酰乙酸乙酯例：乙酰乙酸乙酯例：乙酰乙酸乙酯例：乙酰乙酸乙酯酮式：没有共轭双键，在酮式：没有共轭双键，在酮式：没有共轭双键，在酮式：没有共轭双键，在206nm206nm处有吸收处有吸收处有吸收处有吸收烯醇式：在烯醇式：在烯醇式：在烯醇式

12、：在245nm245nm处有强吸收处有强吸收处有强吸收处有强吸收2020（三）定量分析（三）定量分析1、单组分物质的定量分析、单组分物质的定量分析（1）标准曲线法）标准曲线法 配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液，配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液，以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度，并绘制吸光度吸光度，并绘制吸光度浓度曲线，得到标准曲线浓度曲线，得到标准曲线（工作曲线），然后再在相同条件下测定试样溶液的（工作曲线），然后再在相同条件下测定试样溶液的吸光度，由测得的吸光度在曲线上查得试样溶液中待吸光度，由测得的吸光度在曲线上

13、查得试样溶液中待测组分的浓度，最后计算得到试样中待测组分的含量。测组分的浓度，最后计算得到试样中待测组分的含量。2121（2）增量法）增量法 把未知试样溶液分成体积相同的若干份，除其中把未知试样溶液分成体积相同的若干份，除其中把未知试样溶液分成体积相同的若干份，除其中把未知试样溶液分成体积相同的若干份，除其中的一份不加入待测组分的标准物质外，在其它几份中的一份不加入待测组分的标准物质外，在其它几份中的一份不加入待测组分的标准物质外，在其它几份中的一份不加入待测组分的标准物质外，在其它几份中都分别加入不同量的标准物质。然后测定各份试液试都分别加入不同量的标准物质。然后测定各份试液试都分别加入不同

14、量的标准物质。然后测定各份试液试都分别加入不同量的标准物质。然后测定各份试液试液的吸光度并绘制吸光度对加入的标准物质的浓度液的吸光度并绘制吸光度对加入的标准物质的浓度液的吸光度并绘制吸光度对加入的标准物质的浓度液的吸光度并绘制吸光度对加入的标准物质的浓度（增量）作图，得一标准曲线。（增量）作图，得一标准曲线。（增量）作图，得一标准曲线。（增量）作图，得一标准曲线。由于每份溶液中都含由于每份溶液中都含由于每份溶液中都含由于每份溶液中都含有待测组分，因此，标准曲线不经过原点。将标准曲有待测组分，因此，标准曲线不经过原点。将标准曲有待测组分，因此，标准曲线不经过原点。将标准曲有待测组分，因此，标准曲

15、线不经过原点。将标准曲线外推延长至与横坐标交于一点，则此点到原点的长线外推延长至与横坐标交于一点，则此点到原点的长线外推延长至与横坐标交于一点，则此点到原点的长线外推延长至与横坐标交于一点，则此点到原点的长度所对应的浓度值就是待测组分的浓度。度所对应的浓度值就是待测组分的浓度。度所对应的浓度值就是待测组分的浓度。度所对应的浓度值就是待测组分的浓度。22222、多组分的同时测定、多组分的同时测定 在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可以根据情况的不同，采用不同的方法来进组分，可以根据情况的不同，采用不同的方法来进行测定。行测定。2323 如果溶液中各

16、组分之间的吸收曲线互相不干扰，如果溶液中各组分之间的吸收曲线互相不干扰，可以选择适当的不同的波长分别测定。图可以选择适当的不同的波长分别测定。图a)：X,Y 组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。两个单一组份处理。2424 如果多个组分之间的吸收曲线有干扰则可如果多个组分之间的吸收曲线有干扰则可利用吸光度的加和性，以解联立方程式的方利用吸光度的加和性，以解联立方程式的方法，求得各个组分的含量或浓度。图法，求得各个组分的含量或浓度。图b)和和c)：X,Y 相互干扰，此时可通过解联立方程组相互干扰，此时可通过解联立方程组求得求得X和和

17、Y的浓度：的浓度：25253、高含量组分的测定、高含量组分的测定示差法示差法 方方法法：配配制制一一系系列列待待测测组组分分的的浓浓度度相相差差较较小小，且且待待测测组组分分浓浓度度与与试试液液浓浓度度相相近近的的标标准准溶溶液液，以以其其中中浓浓度度最最小小的的标标准准溶溶液液(Cs)作作参参比比溶溶液液，测测定定其其它它标标准准溶溶液液的的吸吸光光度度，以以吸吸光光度度对对测测定定溶溶液液和和参参比比溶溶液液的浓度差作图，得一过原点的标准曲线的浓度差作图，得一过原点的标准曲线。2626A AAxAxCx CCx C2727 再在相同的条件下测定试液的吸光度，由再在相同的条件下测定试液的吸光度，由曲线上查得试液的浓度与参比溶液浓度的差值，曲线上查得试液的浓度与参比溶液浓度的差值，从而求得待测组分的浓度。从而求得待测组分的浓度。Cx=Cs+Cx2828作业1、紫外可见吸收光谱产生原理。2、吸收曲线的定义及特性。3、紫外-可见分光光度计的基本组成及各自的特点。4、紫外可见光谱定性分析依据。5、紫外可见光谱定量分析依据及特性。2929