紫外光譜分析演講分析實(shí)用教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1紫外光譜分析紫外光譜分析(un p fn x)演講分析演講分析第一頁，共49頁。UV radiation is the electromagnetic radiation of a wavelength shorter than that of visible light, but longer than that of x-rays. The typical range of UV wavelength is 10-400 nm.第1頁/共49頁第二頁，共49頁。第2頁/共49頁第三頁，共49頁。第3頁/共49頁第四頁，共49頁。第4頁/共49頁第五頁，共49頁。第5頁/共49頁第六

2、頁，共49頁。, -律。第6頁/共49頁第七頁，共49頁。吸光系數(shù)。n A= lC=-lgI/I0; 即=A/lCnI0: 入射光強(qiáng)度；I: 透射光強(qiáng)度第7頁/共49頁第八頁，共49頁。第8頁/共49頁第九頁，共49頁。(dinz)n 電子(dinz) C=O：例：COHnp ps sH第9頁/共49頁第十頁，共49頁。能量第10頁/共49頁第十一頁，共49頁。分子中電子的能級(jí)和躍遷 第11頁/共49頁第十二頁，共49頁。2. n* transition 實(shí)現(xiàn)這類躍遷所需要的能量較實(shí)現(xiàn)這類躍遷所需要的能量較高，高， 吸收波長(zhǎng)為吸收波長(zhǎng)為150250nm，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)

3、，近紫外區(qū)仍不易觀察到。外區(qū)仍不易觀察到。 含非鍵電子的飽和烴衍生物含非鍵電子的飽和烴衍生物(含含N、O、S和鹵素等雜原子和鹵素等雜原子(yunz)均呈現(xiàn)均呈現(xiàn)n* 躍遷。躍遷。如如CH3OH第12頁/共49頁第十三頁，共49頁。4. n* transition 這類躍遷發(fā)生在近紫外光區(qū)這類躍遷發(fā)生在近紫外光區(qū), 一一般般(ybn)200 nm 。它是簡(jiǎn)單的生。它是簡(jiǎn)單的生色團(tuán)如羰基、硝基等中的孤對(duì)電子色團(tuán)如羰基、硝基等中的孤對(duì)電子向反鍵軌道躍遷。其特點(diǎn)是譜帶強(qiáng)向反鍵軌道躍遷。其特點(diǎn)是譜帶強(qiáng)度弱，摩爾吸光系數(shù)小，通常小于度弱，摩爾吸光系數(shù)小，通常小于100，屬于禁阻躍遷。，屬于禁阻躍遷。第13

4、頁/共49頁第十四頁，共49頁。 第14頁/共49頁第十五頁，共49頁。第15頁/共49頁第十六頁，共49頁。AA第16頁/共49頁第十七頁，共49頁。第17頁/共49頁第十八頁，共49頁。第18頁/共49頁第十九頁，共49頁。第19頁/共49頁第二十頁，共49頁。 超共軛效應(yīng)超共軛效應(yīng)(xioyng)比共軛效應(yīng)比共軛效應(yīng)(xioyng)的影響小的多的影響小的多第20頁/共49頁第二十一頁，共49頁。反式反式 大共軛體系大共軛體系 順式順式第21頁/共49頁第二十二頁，共49頁。分子中電子的能級(jí)和躍遷 第22頁/共49頁第二十三頁，共49頁。Using different wavelength

5、s of light through a constant concentration and thickness of the solution under test to measure the absorption degree of the solution under test on each wavelength light (absorbance), and then make the wavelength as the abscissa and the absorbance as the ordinate to map a curve. The material absorpt

6、ion capacity of different wavelength can be described by the curve , called absorption curve or absorption spectra. 第23頁/共49頁第二十四頁，共49頁。第24頁/共49頁第二十五頁，共49頁。UV-Vis Spectrometer第25頁/共49頁第二十六頁，共49頁。Radiation sourceMonochromatorSample containerDetectorreadout device 第26頁/共49頁第二十七頁，共49頁。1. 1. Radiation s

7、ource In the UV region or the visible region of the spectrum can emit continuous spectrum(200-1000 nm), with enough radiation intensity, good stability, long service life. There are two kinds of light source, thermal radiation light source and gas discharge light source.Visible light RegionVisible l

8、ight Region：as a light as a light source, its radiation wavelength range from 320 to 2500 source, its radiation wavelength range from 320 to 2500 nm.nm.Ultraviolet light RegionUltraviolet light Region： emit Continuous spectrum of 185 to 400 nm.Continuous spectrum of 185 to 400 nm.第27頁/共49頁第二十八頁，共49頁

9、。第28頁/共49頁第二十九頁，共49頁。入射狹縫(xi fn)：光源的光由此進(jìn)入單色器； 準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； 色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫(xi fn)； 出射狹縫(xi fn)。第29頁/共49頁第三十頁，共49頁。第30頁/共49頁第三十一頁，共49頁。 （五）信號(hào)顯示器（五）信號(hào)顯示器 常用的顯示器有檢流計(jì)、微安計(jì)、電位常用的顯示器有檢流計(jì)、微安計(jì)、電位(din wi)計(jì)、數(shù)字電壓表、記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)處理機(jī)等。計(jì)、數(shù)字電壓表、記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)處理機(jī)等。第31頁/共49頁第三十二

10、頁，共49頁。光源光源單色器單色器參比參比樣品樣品檢測(cè)檢測(cè)器器顯示顯示器器 只有一條光路，通過變換參比池和樣品池的位置只有一條光路，通過變換參比池和樣品池的位置(wi zhi)，使它們分別置于光路來進(jìn)行測(cè)定，使它們分別置于光路來進(jìn)行測(cè)定簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。有很高的穩(wěn)定性。第32頁/共49頁第三十三頁，共49頁。單色器參比樣品檢測(cè)器顯示器斬光器光源2.Double-beam 2.Double-beam 雙光束雙光束 自

11、動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床蛔詣?dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定穩(wěn)定(wndng)(wndng)、檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特、檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。第33頁/共49頁第三十四頁，共49頁。光源單色器單色器吸收池檢測(cè)器斬光器用兩種不同波長(zhǎng)的單色光束交替照射到樣品溶液用兩種不同波長(zhǎng)的單色光束交替照射到樣品溶液(rngy)上，不需使用參比溶液上，不需使用參比溶液(rngy)，測(cè)得的是樣品在兩種波長(zhǎng)下的吸光度之差，測(cè)得的是樣品在兩種波長(zhǎng)下的吸光度之差將不同波長(zhǎng)的兩束單色光將不同波長(zhǎng)的兩束單色光(1

12、、2) 快速交替通過同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流快速交替通過同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。無需參比池。信號(hào)。無需參比池。= 12nm。A=A2-A1=(2-1)bc=Kc第34頁/共49頁第三十五頁，共49頁。Qualitative and quantitative basisOrganic structure assisted analysis第35頁/共49頁第三十六頁，共49頁。1. qualitative analysisAt the same condition,It usually includes the determination of unknown mate

13、rial uv spectra, compared with the absorption spectrum of known standard material , analyzing the absorption spectral characteristics, such as absorption peak number, location, absorption valley, shoulder peak position, etc. If the molecular structure of the compounds is the same, they should have t

14、he same absorption spectra.Sample to be measured The same condiion The sample spectrumStandard material The standard spectrumAt a certain wavelength,the same substance in different concentrations have the different absorbance A ,and the difference of absorbance at At a certain wavelength,the same su

15、bstance in different concentrations have the different absorbance A ,and the difference of absorbance at Max was the largest. This characteristic can be used as the basis for Max was the largest. This characteristic can be used as the basis for quantitativequantitative analysis. analysis.第36頁/共49頁第三

16、十七頁，共49頁。 2.Quantitative analysis The basis:Lambert-Beers Law Lambert-Beers Law A= b c -lgT = b c high sensitivity： max：104105 L mol-1 cm -1； Generally,we measure A at the point of max in single component ,and then do the standard curve to get the best sensitivity. 第37頁/共49頁第三十八頁，共49頁。第38頁/共49頁第三十九頁

17、，共49頁。 1. structural information from UV-Vis To understand the degree of conjugation, the space effect, etc.,to determine the saturated and unsaturated compounds, isomers and conformation. The general rule of the information analysis of organic compound hair color system in the UV/Vis absorption spe

18、ctra is: if there have no absorption peak within the wavelength range of 200 750nm ,it may be a straight chain alkanes, cycloalkanes, saturated aliphatic compounds or olefin containing only one double bond. if there have a low intensity absorption peak within the wavelength range of 270 to 350 nm(10

19、100Lmol-1cm-1), (n* transition), it may contain a simple non conjugate and n-electronic chromophore,such as carbonyl.第39頁/共49頁第四十頁，共49頁。 若在20300nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收峰則可能含苯環(huán)，假設(shè)有精細(xì)結(jié)構(gòu)的話，可能是苯環(huán)的特征吸收。 若在210250nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則可能含有(hn yu)2個(gè)共軛雙鍵；若在260350nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則說明該有機(jī)物含有(hn yu)3個(gè)或3個(gè)以上共軛雙鍵。 若該有機(jī)物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有機(jī)

20、物可能是長(zhǎng)鏈共軛或稠環(huán)化合物。第40頁/共49頁第四十一頁，共49頁。 (1) 確認(rèn)max，并算出，初步估計(jì)(gj)屬于何種吸收帶； (2) 觀察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；第41頁/共49頁第四十二頁，共49頁。第42頁/共49頁第四十三頁，共49頁。第43頁/共49頁第四十四頁，共49頁。Qualitative and quantitative basisOrganic structure assisted analysis第44頁/共49頁第四十五頁，共49頁。1. qualitative analysisAt the same condition,It usually in

21、cludes the determination of unknown material uv spectra, compared with the absorption spectrum of known standard material , analyzing the absorption spectral characteristics, such as absorption peak number, location, absorption valley, shoulder peak position, etc. If the molecular structure of the c

22、ompounds is the same, they should have the same absorption spectra.Sample to be measured The same condiion The sample spectrumStandard material The standard spectrumAt a certain wavelength,the same substance in different concentrations have the different absorbance A ,and the difference of absorbanc

23、e at At a certain wavelength,the same substance in different concentrations have the different absorbance A ,and the difference of absorbance at Max was the largest. This characteristic can be used as the basis for Max was the largest. This characteristic can be used as the basis for quantitativequantitative analysis. analysis.第45頁/共49頁第四十六頁，共49頁。 2.Quantitative analysis The basis:Lambert-Beers Law Lambert-Beers Law A= b c -lgT = b c high sensitivity： max：104105 L mol-1 cm -1； Generally,we measure A at the point of max in single component ,and then do the standard curve to