分析化學(xué)Ⅱ紫外可見ppt課件

1、分析化學(xué)分析化學(xué)第十一章第十一章 紫外紫外-可見可見 分光光度法分光光度法 分析化學(xué)教分析化學(xué)教研室研室第一節(jié)第一節(jié) 光學(xué)分析概論光學(xué)分析概論 一、電磁輻射和電磁波譜一、電磁輻射和電磁波譜二、光學(xué)分析法及其分類二、光學(xué)分析法及其分類 三、光譜法儀器三、光譜法儀器分光光度計(jì)分光光度計(jì)1電磁輻射電磁波，光） ：以巨大速度通過空間、 不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的一種能量 2電磁輻射的性質(zhì)：具有波、粒二向性波動性：粒子性：1，cchhEE，注：續(xù)前3電磁波譜：電磁輻射按波長順序排列，稱。射線射線 X 射線射線紫外光紫外光可見光可見光紅外光紅外光微波微波無線電波無線電波（一光學(xué)分析法 依據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁

2、輻射或物質(zhì)與電磁輻射相互 作用而建立起來的各種分析法的統(tǒng)稱。（二分類： 1光譜法：利用物質(zhì)與電磁輻射作用時，物質(zhì)內(nèi)部 發(fā)生量子化能級躍遷而產(chǎn)生的吸收、發(fā)射或散射 輻射等電磁輻射的強(qiáng)度隨波長變化的定性、定量 分析方法 續(xù)前2非光譜法：利用物質(zhì)與電磁輻射的相互作用測定 電磁輻射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基 本性質(zhì)變化的分析方法 分類：折射法、旋光法、比濁法、射線衍射法3光譜法與非光譜法的區(qū)別：續(xù)前（三發(fā)射光譜（四吸收光譜 光基態(tài)激發(fā)態(tài)釋放能量發(fā)光hMM*發(fā)射光譜激發(fā)態(tài)光基態(tài)吸收輻射能量*MhM吸收光譜主要特點(diǎn)：五個單元組成一、紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生二、紫外-可見吸收光譜的電子躍遷類型 三、

3、相關(guān)的基本概念四、吸收帶類型和影響因素1分子吸收光譜的產(chǎn)生由能級間的躍遷引起能級：電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級躍遷：電子受激發(fā)，從低能級轉(zhuǎn)移到高能級的過程轉(zhuǎn)振電分EEEEchhE能級差2分子吸收光譜的分類： 分子內(nèi)運(yùn)動涉及三種躍遷能級，所需能量大小順序 轉(zhuǎn)振電EEE遠(yuǎn)紅外吸收光譜紅外吸收光譜可見吸收光譜紫外轉(zhuǎn)振電mevEmevEmevE2525005. 0005. 025. 125105. 025. 106. 02013紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生 由于分子吸收紫外-可見光區(qū)的電磁輻射，分子中 價(jià)電子或外層電子的能級躍遷而產(chǎn)生 （吸收能量=兩個躍遷能級之差）預(yù)備知識：預(yù)備知識：圖示b1. *躍遷：

4、躍遷：飽和烴甲烷，乙烷）飽和烴甲烷，乙烷）E很高，很高， n * * n *圖示續(xù)前注：注：紫外光譜電子躍遷類型紫外光譜電子躍遷類型 ： n*躍遷躍遷 *躍遷躍遷 飽和化合物無紫外吸收飽和化合物無紫外吸收 電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及存在基團(tuán)有密切電子躍遷類型與分子結(jié)構(gòu)及存在基團(tuán)有密切聯(lián)系聯(lián)系根據(jù)分子結(jié)構(gòu)根據(jù)分子結(jié)構(gòu)推測可能產(chǎn)生的電子躍遷類推測可能產(chǎn)生的電子躍遷類型；型；根據(jù)吸收譜帶波長和電子躍遷類型根據(jù)吸收譜帶波長和電子躍遷類型 推測分子中可能存在的基團(tuán)分子結(jié)構(gòu)推測分子中可能存在的基團(tuán)分子結(jié)構(gòu)鑒定）鑒定）1吸收光譜吸收曲線）： 不同波長光對樣品作用不同，吸收強(qiáng)度不同 以A作圖 next2吸收光譜

5、特征：定性依據(jù) 吸收峰max 吸收谷min 肩峰sh 末端吸收飽和-躍遷產(chǎn)生圖示back續(xù)前3生色團(tuán)發(fā)色團(tuán)）：能吸收紫外-可見光的基團(tuán) 有機(jī)化合物：具有不飽和鍵和未成對電子的基團(tuán) 具n 電子和電子的基團(tuán) 產(chǎn)生n *躍遷和 *躍遷 躍遷E較低例： CC；CO；CN；NN 4助色團(tuán)：本身無紫外吸收，但可以使生色團(tuán)吸收 峰加強(qiáng)同時使吸收峰長移的基團(tuán)有機(jī)物：連有雜原子的飽和基團(tuán)例：OH，OR，NH，NR2，X續(xù)前5紅移和藍(lán)移： 由于化合物結(jié)構(gòu)變化共軛、引入助色團(tuán)取代基） 或采用不同溶劑后 吸收峰位置向長波方向的移動，叫紅移長移） 吸收峰位置向短波方向移動，叫藍(lán)移紫移，短移）6增色效應(yīng)和減色效應(yīng) 增色效

6、應(yīng)：吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的效應(yīng) 減色效應(yīng)：吸收強(qiáng)度減小的效應(yīng)7強(qiáng)帶和弱帶： max105 強(qiáng)帶 min103 弱帶1R帶：由含雜原子的不飽和基團(tuán)的n *躍遷產(chǎn)生CO；CN；NN E小，max250400nm，max200nm，max104共軛體系增長，max紅移，max溶劑極性，對于(CHCH)n max不變 對于CHCCO max紅移續(xù)前3B帶：由 *躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的主要特征吸收帶 max =254nm，寬帶，具有精細(xì)結(jié)構(gòu)；max=200極性溶劑中，或苯環(huán)連有取代基，其精細(xì)結(jié)構(gòu)消失4E帶：由苯環(huán)環(huán)形共軛系統(tǒng)的 *躍遷產(chǎn)生芳香族化合物的特征吸收帶 E1 180nm max104 （常觀察不到）E

7、2 200nm max=7000 強(qiáng)吸收苯環(huán)有發(fā)色團(tuán)取代且與苯環(huán)共軛時，E2帶與K帶合并 一起紅移長移）圖示圖示圖示續(xù)前影響吸收帶位置的因素：影響吸收帶位置的因素：1溶劑效應(yīng)：溶劑效應(yīng)：對對max影響：影響： next n-*躍遷：溶劑極性躍遷：溶劑極性，max藍(lán)移藍(lán)移 -*躍遷：溶劑極性躍遷：溶劑極性 ，max紅移紅移對吸收光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)影響對吸收光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)影響 next 溶劑極性溶劑極性，苯環(huán)精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，苯環(huán)精細(xì)結(jié)構(gòu)消失溶劑的選擇溶劑的選擇極性；純度高；截止波長極性；純度高；截止波長 max2pH值的影響：影響物質(zhì)存在型體，影響吸收波值的影響：影響物質(zhì)存在型體，影響吸收波長長圖示back

8、圖示back分析化學(xué)分析化學(xué)第十一章第十一章 紫外紫外-可見可見 分光光度法分光光度法 分析化學(xué)教分析化學(xué)教研室研室一、Lamber-Beer定律 二、吸光系數(shù)和吸收光譜 三、偏離Beer定律的因素四、透光率的測量誤差 描述物質(zhì)對單色光吸收強(qiáng)弱與液層厚度和待測物濃度的關(guān)系描述物質(zhì)對單色光吸收強(qiáng)弱與液層厚度和待測物濃度的關(guān)系假設(shè)一束平行單色光通過一個吸光物體 CABeerlALamber定律：定律：nlSII吸光質(zhì)點(diǎn)數(shù)為厚度為物體截面為透過光強(qiáng)為入射光強(qiáng)為0續(xù)前 取物體中一極薄層xxdISdnkSdSdnkdSdnI透過薄層減弱的光強(qiáng)為幾率光子通過薄層被吸收的不讓光子通過的面積為薄層的吸光質(zhì)點(diǎn)數(shù)

9、為設(shè)入射光強(qiáng)為SdnkIdIxxnIIxxSdSkIdI00SnEIISnkII00lglnClSnCVnlVS和由續(xù)前討論：討論：1Lamber-Beer定律的適用條件前提） 入射光為單色光 溶液是稀溶液2該定律適用于固體、液體和氣體樣品3在同一波長下，各組分吸光度具有加和性 運(yùn)用：多組分測定lCEIIBeerLamber0lg定律表達(dá)式lCETAIITlg0吸光度透光率lECAT1010或：吸光系數(shù)EcbaAAAA總1吸光系數(shù)的物理意義：吸光系數(shù)的物理意義： 單位濃度、單位厚度的吸光度單位濃度、單位厚度的吸光度 討論：討論： 1E=f組分性質(zhì)，溫度，溶劑，組分性質(zhì)，溫度，溶劑，） 當(dāng)組分性

10、質(zhì)、溫度和溶劑一定，當(dāng)組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，E=f） 2不同物質(zhì)在同一波長下不同物質(zhì)在同一波長下E可能不同選擇性吸可能不同選擇性吸收）收） 同一物質(zhì)在不同波長下同一物質(zhì)在不同波長下E一定不同一定不同 3E，物質(zhì)對光吸收能力，物質(zhì)對光吸收能力, 定量測定靈敏度定量測定靈敏度 定性、定量依據(jù)定性、定量依據(jù)lCAE續(xù)前2吸光系數(shù)兩種表示法：吸光系數(shù)兩種表示法： 1摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)： 在一定在一定下，下，C=1mol/L，L=1cm時的吸光度時的吸光度 2百分含量吸光系數(shù)百分含量吸光系數(shù) / 比吸光系數(shù)：比吸光系數(shù)： 在一定在一定下，下，C=1g/100ml，L=1cm時的吸光度時的吸光度

11、 3兩者關(guān)系兩者關(guān)系3吸收光譜吸收曲線）：吸收光譜吸收曲線）：A%1110cmEM續(xù)前4吸光度測量的條件選擇：吸光度測量的條件選擇：1測量波長的選擇：2吸光度讀數(shù)范圍的選擇：3參比溶液(空白溶液)的選擇：下測定須在較小的左右測定靈敏度高maxmaxmaxmaxlCAEAA樣參調(diào)節(jié)光路光學(xué)性質(zhì)和厚度相同樣品池樣品溶液，參比池空白溶液樣品池參比池配制樣品的溶劑空白溶液ATA%1000 注：采用空白對比消除因溶劑和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素對透光率的干擾 依據(jù)Beer定律，A與C關(guān)系應(yīng)為 經(jīng)過原點(diǎn)的直線 偏離Beer定律的主要因素表現(xiàn)為 以下兩個方面（一光學(xué)因素（一光學(xué)因素（二化學(xué)因素（

12、二化學(xué)因素 lCEA1非單色光的影響：非單色光的影響： Beer定律應(yīng)用的重要前提定律應(yīng)用的重要前提入射光為單色光入射光為單色光 照射物質(zhì)的光經(jīng)單色器分光后 并非真正單色光 其波長寬度由入射狹縫的寬度 和棱鏡或光柵的分辨率決定 為了保證透過光對檢測器的響 應(yīng)，必須保證一定的狹縫寬度 這就使分離出來的光具一定的 譜帶寬度續(xù)前21020121IIII和為對應(yīng)的透過光光強(qiáng)分別和入射光光強(qiáng)分別為的光組成和設(shè)入射光由波長為lECIIlCEIITA10lglg0002010201020102010201211212110101010IIIIIIIIIIIITlCEElCElCElCE）（又02010201

13、11210lglgIIIIlCETAlCEE）（續(xù)前討論：討論： 入射光的譜帶寬度嚴(yán)重影響吸光系數(shù)和吸收光譜入射光的譜帶寬度嚴(yán)重影響吸光系數(shù)和吸收光譜形狀形狀 結(jié)論：結(jié)論：選擇較純單色光選擇較純單色光，單色性，單色性） 選選max作為測定波長作為測定波長E，S且成線性）且成線性）偏離線性關(guān)系越嚴(yán)重與）（定律不成線性關(guān)系，偏離與成線性關(guān)系CAEEBeerCAEElCEAEE1221121續(xù)前2雜散光的影響：雜散光的影響： 雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度雜散光是指從單色器分出的光不在入射光譜帶寬度 范圍內(nèi)，與所選波長相距較遠(yuǎn)范圍內(nèi)，與所選波長相距較遠(yuǎn)雜散光來源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件

14、污染造成雜散光來源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成雜散光可使吸收光譜變形，吸光度變值雜散光可使吸收光譜變形，吸光度變值3反射光和散色光的影響：反射光和散色光的影響：反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光 直接對直接對T產(chǎn)生影響產(chǎn)生影響散射和反射使散射和反射使T，A，吸收光譜變形，吸收光譜變形注：一般可用空白對比校正消除注：一般可用空白對比校正消除4非平行光的影響：非平行光的影響：使光程使光程，A，吸收光譜變形，吸收光譜變形 Beer定律適用的另一個前提：稀溶液定律適用的另一個前提：稀溶液 濃度過高會使?jié)舛冗^高會使C與與A關(guān)系偏離定律關(guān)系偏離定律影響測定結(jié)果

15、的相對誤差兩個因素： T和T T影響因素：儀器噪音 1暗噪音 2訊號噪音TlElEAClCETAlg1lgTTTCClg434. 0濃度的相對誤差續(xù)前1暗噪音暗噪音與檢測器和放大電路不確切性有關(guān)與檢測器和放大電路不確切性有關(guān) 與光訊號無關(guān)與光訊號無關(guān)0)lg()lg434. 0(434. 0)lg434. 0(2TTTTTTTdTd對應(yīng)最小的測量誤差，%80.36434. 0lgTT%5 . 0%1%2 . 0TT今假設(shè)大多數(shù)分光光度計(jì)的適宜測量范圍7 . 02 . 0%20%65：AT測定結(jié)果相對誤差較小續(xù)前2訊號噪音訊號噪音與光訊號有關(guān)與光訊號有關(guān)表明測量誤差較小的范圍表明測量誤差較小的范

16、圍一直可延至較高吸光度區(qū)，一直可延至較高吸光度區(qū)，對測定有利對測定有利 1光源：光源：2單色器：包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件單色器：包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件 棱鏡棱鏡對不同波長的光折射率不同對不同波長的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波長不等距分出光波長不等距 光柵光柵衍射和干涉衍射和干涉 分出光波長等距分出光波長等距鎢燈或鹵鎢燈鎢燈或鹵鎢燈可見光源可見光源 3501000nm氫燈或氘燈氫燈或氘燈紫外光源紫外光源 200360nm續(xù)前3吸收池：吸收池： 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)光，僅適用于可見光區(qū) 石英石英不能吸收紫外光，適用于紫外和不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)

17、可見光區(qū) 要求：匹配性對光的吸收和反射應(yīng)一致）要求：匹配性對光的吸收和反射應(yīng)一致）4檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置5記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電池光電管光電管光電倍增管光電倍增管二極管陣列檢測器二極管陣列檢測器1單光束分光光度計(jì)：單光束分光光度計(jì)：特點(diǎn)：使用時來回拉動吸收池 移動誤差對光源要求高比色池配對續(xù)前2雙光束分光光度計(jì)：雙光束分光光度計(jì)： 特點(diǎn)：不用拉動吸收池，可以減小移動誤差對光源要求不高可以自動掃描吸收光譜 續(xù)前3雙波長分光光度計(jì)雙波長分光光度計(jì) 特點(diǎn)：利用吸光度差值定量消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差分析

18、化學(xué)分析化學(xué)第十一章第十一章 紫外紫外-可見可見 分光光度法分光光度法 分析化學(xué)教分析化學(xué)教研室研室一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析 （一定性鑒別 定性鑒別的依據(jù)吸收光譜的特征吸收光譜的形狀吸收峰的數(shù)目吸收峰的位置波長）吸收峰的強(qiáng)度相應(yīng)的吸光系數(shù)續(xù)前1對比吸收光譜的一致性對比吸收光譜的一致性同一測定條件下，與標(biāo)準(zhǔn)對照物譜圖或標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對照比較續(xù)前2對比吸收光譜的特征值對比吸收光譜的特征值min%11maxmax，shcmE續(xù)前3對比吸光度或吸光系數(shù)的比值： 例：例：45. 315. 388. 170. 155036127836155036127812AAAAVB，三處最大吸收

19、，定性鑒別：藥典規(guī)定續(xù)前（二純度檢查和雜質(zhì)限量測定1純度檢查雜質(zhì)檢查）續(xù)前2雜質(zhì)限量的測定： 例：腎上腺素中微量雜質(zhì)腎上腺酮含量計(jì)算 2mg/mL -0.05mol/L的HCL溶液， 310nm下測定 規(guī)定 A3100.05 即符合要求的雜質(zhì)限量0.06%06. 01002101 . 1%/101 . 1100/101 . 1143505. 0334%11腎上腺酮mlmgmlglEACcm（一單組分的定量方法1吸光系數(shù)法 2標(biāo)準(zhǔn)曲線法 3對照法：外標(biāo)一點(diǎn)法lECA定量依據(jù)：續(xù)前1吸光系數(shù)法絕對法）吸光系數(shù)法絕對法）要求單色光前提：iECAmLgCigW 求含樣過程：已知稀釋)/(/)(lEAm

20、LgCi100/lALmolCi/或%100%樣CCii練習(xí)例：維生素B12 的水溶液在361nm處的百分吸光系數(shù)為207，用1cm比色池測得某維生素B12溶液的吸光度是0.414，求該溶液的濃度見書P201例1）解：mLgmLglEAC/0 .20100/00200. 01207414. 0練習(xí)例：精密稱取B12樣品25.0mg，用水溶液配成100ml。精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm處測定吸光度為0.507，求B12的百分含量？（見書P61例2）解：mLgmLgCi/1045. 2100/1045. 21207507. 0

21、53mLgC/1050. 2100101001050. 252樣%0 .98%1001050. 21045. 2%100%5512樣CCBi練習(xí)例：解：%)0 .764(591. 01001025000.20367255iEAmLmLmLmgmlmLHCL求已知測移取稀至樣品稀至吡啶 mLgmLglEACi/1092. 7100/1092. 7764591. 064%0 .99%10025010100100 . 21092. 7%100%26樣CCii2標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法條件前提：固定儀器和測定CACKA樣樣同上條件固定條件查得測定樣品曲線分別測定配制標(biāo)準(zhǔn)系列過程：CAACA標(biāo)樣標(biāo)樣標(biāo)樣標(biāo)樣

22、AACCAACC例如 蘆丁含量測定mLmgmLmLmLmg250 . 32550/200. 0樣品標(biāo)樣分別移取續(xù)前3對照法：外標(biāo)一點(diǎn)法對照法：外標(biāo)一點(diǎn)法 注：當(dāng)樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)品溶液的注：當(dāng)樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)品溶液的 稀釋倍數(shù)相同時稀釋倍數(shù)相同時標(biāo)樣與樣品濃度相近；截距為固定儀器和測定條件；前提：0標(biāo)樣和分別測定一定過程：AASiSiAACCsCiCCSiSiAAmm%100%mmii練習(xí)例： 維生素B12的含量測定 精密吸取B12注射液2.50mL，加水稀釋至10.00mL；另配制對照液，精密稱定對照品25.00mg，加水稀釋至1000mL。在361nm處，用1cm吸收池，分別測定吸光度為0.50

23、8和0.518，求B12注射液注射液的濃度以及標(biāo)示量的百分含量該B12注射液的標(biāo)示量為100g / mL見書P203例題解：mLgCCii/1 .98518. 0508. 01000100000.25105 . 2%1 .98%100%12標(biāo)示量標(biāo)示量iCB練習(xí)2吸光系數(shù)法 1207508. 01050. 2iiClEACmLgCi/1 .98%1 .98%100%12標(biāo)示量標(biāo)示量iCB續(xù)前（二多組分的定量方法（二多組分的定量方法cbaAAAA總定量依據(jù)：三種情況：1兩組分吸收光譜不重疊互不干擾） 兩組分在各自max下不重疊分別按單組分定量aaaaaaEACCEA1111由bbbbbbEACC

24、EA2222由bbaaAEAE222111；測定；測定過程：續(xù)前2兩組分吸收光譜部分重疊兩組分吸收光譜部分重疊 1測測A1b組分不干擾組分不干擾可按單組分定量測可按單組分定量測Ca 2測測A2a組分干擾組分干擾不能按單組分定量測不能按單組分定量測Ca babaaaAEEAE2222111；和測定；測定過程：aaaaaaEACCEA1111由bbaababaCECEAAA22222由baababECEAC222續(xù)前3 3兩組分吸收光譜完全重疊兩組分吸收光譜完全重疊混合樣品測定混合樣品測定（1解線性方程組法解線性方程組法（2等吸收雙波長消去法等吸收雙波長消去法（3系數(shù)倍率法系數(shù)倍率法 步驟：步驟：babababaAEEAEE22221111；和測定；和測定bbaababaCECEAAA11111bbaababaCECEAAA22222bababbabbaaEEEEEAEAC12211221babaabaababEEEEEAEAC12212112 步驟：步驟： 消除消除