紫外光譜分析報告方法

1、第四章 紫外光譜、紫外可見光分光光度法§ 4-1 紫外可見吸收光譜的產(chǎn)生一 原因：分子中價電子躍遷產(chǎn)生的光譜吸收二電子躍遷類型與有機化合物有關的價電子有°、n和 n電子，主要躍遷有:* *1. N V躍遷：由基態(tài)躍遷至反鍵軌道：c - c、n - n2. N Q躍遷：非鍵電子躍遷到反鍵軌道：n- c、n- n3. N R躍遷：c電子激發(fā)到更高能級或電離吸收波譜：此外，與分光光度法有關的躍遷還有：4. 電荷轉移躍遷，常見過渡金屬與有機配位體（顯色劑）之間電子 轉移躍遷，大多在可見光區(qū)，吸收強度大，往往用于定量分析。5. 配位場躍遷， d-d 或 f-f 軌道在配位場作用下簡并

2、，軌道分裂，產(chǎn) 生d-d （W、V周期）、f-f （La系、Ar系）躍遷。此吸收能量少，吸 收強度較小，多在可見光區(qū)。三.輻射吸收的基本定律朗伯 -比爾定律 當一束平行光通過均勻的液體介質時， 光的一部分被吸收， 一部 分透過溶液，還有一部分被容器表面散射。即Io= It （吸收光）+ la （透射光）+ Ir若散射光Ir -0 則 Io= It + Ia1透光率T= la/l o T f,吸收J2. 吸光度 A= lg1/T = Igl o/la A f,吸收 f3朗伯比爾定律當入射光波長一定時（單色光），溶液吸光度A只與溶液中有色物質濃度和比色皿厚度有關,成正比,即AxLC => A

3、 = kLC 式中：k比例常數(shù)一系吸系數(shù)L比色皿厚度C-溶液濃度當C為摩爾濃度，令k =£,稱為摩爾吸光系數(shù)。4.吸光度的加和性，若溶液中有 m種成分，其在某一波長下吸光系數(shù)分別為£ 1、£ 2£ m濃度分別為Cl、C2Cm則對于同一種物質，波長不同時£（或K）不相同。四、無機化合物的紫外 -可見光譜§ 4-2 有機化合物的紫外可見光譜一. 吸收光譜表示方法（光譜圖）用A入或T%入作圖稱光譜圖。二. 常用術譜1. 生色基團：含有n鍵的不飽和基團（為 C= C、C= O N= N、 N= O等）能產(chǎn)生n - n *躍遷，使得有機化合物分

4、子在紫外可見光 區(qū)產(chǎn)生吸收的基團。 共軛生色團 a 、基團結構不同：獨立吸收b 、相同，僅一個吸收峰，但強度隨生色團數(shù)目增加 疊加。 共軛：僅一個吸收峰（長波稱動位置紅移）強度顯著增大。2. 助色基團：含有非鍵電子（n電子）的基團（為一0H NH、 SH X等），其本身在紫外一可見光區(qū)無吸收，但能與生團中n 電子發(fā)生n- n *共軛，使生色團吸收峰（長 波方向移動紅移）的基團。3. 紅移和藍移 使分子的吸收峰向長波方向移動的效應稱 紅移。 使分子的吸收峰向短波方向移動的效應稱 藍移。三. 有機化合物的紫外可見光譜1. 飽和有機化合物 不含雜質原子時只有-（T *、入150nm 含雜質原子時除-

5、（T *外，還有nc *吸收可能150nm CH NH2 入 mae 215CHI 入 mae 258一般飽和有機化合物吸收均有遠紫外， 在一般意義上的紫外區(qū)沒 有吸收，故可作為紫外光譜的溶劑（為烷、醇、醚等） 。2. 不飽和脂肪烴 共軛烯：共軛使n - n *的厶EJ,吸收峰紅移，強度增大，這 種吸收帶稱 K 吸收帶(共軛帶)。例：CH= CH 入 m= 165nm e= 15000CH= CH- CH= CH 入 n= 217£= 21000CH= CH- CH= CH- CH= CH 入 n= 257£= 350003醛、酮化合物* *»»

6、7;*有c、n、 n電子，可產(chǎn)生 n- c、n - n、n- n ,其中n- n 躍-2遷在270- 300nm稱R吸收帶(基團帶)，例丙酮280nm,但£ = 10 。 對于a、B不飽和醛酮C= O和C= C共軛，因此，R, K吸收帶 均紅移。R在 320-340nm £= 10- 102K在 220-240nm & >1$4芳香化合物 無取代：苯在紫外區(qū)有三個吸收帶，均由n - n引起。E1 吸收帶在 185nm £= 104 (60000)E2 吸收帶在 204nm £= 103 (7900)B吸收帶(苯帶)在 254-260nm(2

7、30 270nm) £= 200 => 由于振動躍遷疊加在n - n *上引起。單取代：取代為助色基團 E2紅移、B紅移例： 取代為生色基團E 2與K吸收帶合并，紅移 二取代：對位£ max增大，紅移，鄰位間此作用較小。 稠環(huán)化合物：共軛苯環(huán)數(shù)增加，紅移，£f§4-3 影響紫外可見光譜的因素 一溶劑效應對于n - n * （n *極性較n大，與極性溶劑作用，n *下降多，n 下降少，二 EJ）躍遷引起的吸收峰，溶劑極性變大，紅移。 對于n- n * （n極性較n*大，nJ多，n*下降少，二 Ef）躍遷引起 的吸收峰， 溶劑極性變大，藍移 。因此，利

8、用溶劑極性影響的不同可區(qū)分n - n *和n- n *。此外， 溶劑對吸收強度，精細結構等均有影響。所以，紫外光譜圖必須注明 溶劑。二空間效應空間阻礙使共軛程度下降，吸收峰 藍移。例：二苯乙烯 反式：入max= 295,順式：入max= 280nm 三超共軛效應烷基取代時，C H的。飽鍵和苯環(huán)分子軌道重疊，使得 EJ,紅移四. PH改變介質PH對于不飽和酸、烯醇、酚、苯胺等化合物紫外光 譜影響較大。§4-4 紫外可見光分光光度計一.紫外可見光分光光度計主要部件及其作用光譜分析儀器在結構上均相似。 紫外可見光分光光度計也有很多型號，但各類光譜分析儀器均由光源、單色器、吸收池、檢測器和

9、顯示系統(tǒng)等五個部分構成。1. 光源作用：提供入射光要求：提供足夠強度和穩(wěn)定的連續(xù)輻射， 強度基本不隨波長變化 而改變。種類：鎢燈（鹵鎢燈）發(fā)光波長 3601000nm 適用于可見光區(qū)氫（氘）燈 波長圍 180375nm 適用于紫外區(qū)2. 單色器作用：將復合光分解為單色光3、吸收池作用：盛待測試樣要求：透光性好，無折射，反射，寬度精確種類：石英 => 紫外區(qū)玻璃 => 可見光區(qū)4. 檢測器作用：將光信號轉變?yōu)殡娦盘柗N類：硒光電池 光電管 光電信增管5. 信號顯示系統(tǒng)種類：檢流計（ 72型） 微安表（ 721） 電位計（ 751） 數(shù)顯二紫外可見光分光光度計類型§4-5 紫外

10、可見光分光光度法的應用紫外可見光吸光譜可用于定性和定量分析 一定性分析無機化合物吸收弱， 很少用于定性分析， 但對有機化合物的定性 分析是常用手段之一。 根據(jù)紫外可見光譜提供的信息可判斷分子中生 色基團和助色基團的性質。1結構骨架推斷：和標準譜圖完全相同，則說明有相同生色團， 若無K吸收帶則不含共軛不飽和鍵；無R吸收帶則無n- n *。利用E、 巳、B吸收帶可判斷苯環(huán)或芳烴。2構型和構象（順反式）三、純度檢測（微量雜質） 四、定量分析（一）測定方法1單組分：絕對法Cx = A/ £ l (知£) 比較法Cx = AxCs/As需已知濃度標樣 標準曲線法 標準加入法 Cx =

11、 Ax Q /(A x+a-Ax)2多組分 利用吸光度加和性解聯(lián)主方程*3.雙波長法A A= ( £ 2b£ ib)C (a 組分在入i、入2吸光度相同)*4.差示分光光度法 A = £ l(Cs Cx)高濃度低濃度(二)測量條件選擇1. 吸光度圍0.2 0.82. 入射光波長選擇由吸收曲線確定3. 顯色反應條件 顯色劑用量固定L、C,改變顯色劑用量作圖選擇 PH值：使得絡合物，絡合物組成，顯色劑，待測離子等均穩(wěn) 定的PH圍 溫度 時間 干擾離子 顯色劑要求：A、無色B、穩(wěn)定絡合物C不與共存離子絡合五. Woodwarc和 Fieser 規(guī)則物質的紫外一可見光譜顯

12、示的是分子中生色基團和助色基的特性，吸收峰的波長與分子中基團種類，數(shù)目及其相互位置有關。Woodwarc和Fieser在大量觀測結果的基礎上，提出了計算共軛體和a、p不飽和醛酮類化合物入max的經(jīng)驗規(guī)則 Woodward-Fieser I共軛烯烴：基本值取代增量鍵二烯217共軛雙鍵30 nm半環(huán)二烯217環(huán)外雙鍵5同環(huán)二烯253烷基或環(huán)鍵5異環(huán)二烯214OR 6SR 30X 5NR 60Woodwar Fieser 規(guī)則H （見 P94）效液相色譜分析原理及流程2011-06-20中國化工儀器網(wǎng)點擊:384高效液相色譜以經(jīng)典的液相色譜為基礎，是以高壓下的液體為流動相的色譜過程。通常所說的柱層析

13、、薄層層析或紙層析就是經(jīng) 典的液相色譜。所用的固定相為大于 100um的吸附劑（硅膠、氧化鋁 等）。這種傳統(tǒng)的液相色譜所用的固定相粒度大，傳質擴散慢，因而 柱效低，分離能力差，只能進行簡單混合物的分離。而高效液相所用 的固定相粒度?。?um-10um）、傳質快、柱效高。高效液相色譜法（HPLC） 是 20 世紀 60 年代后期發(fā)展起來的一種分析方法。 近年來，在保健食 品功效成分、 營養(yǎng)強化劑、 維生素類、蛋白質的分離測定等應用廣泛。 世界上約有 80%的有機化合物可以用 HPLC 來分析測定。高效液相色譜分析原理（一）高效液相色譜分析的流程由泵將儲液瓶中的溶劑吸入色譜系統(tǒng)， 然后輸出，經(jīng)流量

14、與壓力 測量之后，導入進樣器。被測物由進樣器注入，并隨流動相通過色譜 柱，在柱上進行分離后進入檢測器， 檢測信號由數(shù)據(jù)處理設備采集與 處理，并記錄色譜圖。廢液流入廢液瓶。遇到復雜的混合物分離 （極 性圍比較寬 ）還可用梯度控制器作梯度洗脫。這和氣相色譜的程序升 溫類似，不同的是氣相色譜改變溫度， 而 HPLC 改變的是流動相極性， 使樣品各組分在最佳條件下得以分離。（二）高效液相色譜的分離過程同其他色譜過程一樣， HPLC 也是溶質在固定相和流動相之間進行的一種連續(xù)多次交換過程。它借溶質在兩相間分配系數(shù)、親和力、 吸附力或分子大小不同而引起的排阻作用的差別使不同溶質得以分 離。開始樣品加在柱頭

15、上，假設樣品中含有 3個組分，A、B和C, 隨流動相一起進入色譜柱， 開始在固定相和流動相之間進行分配。 分 配系數(shù)小的組分 A 不易被固定相阻留，較早地流出色譜柱。分配系 數(shù)大的組分 C 在固定相上滯留時間長，較晚流出色譜柱。組分 B 的 分配系數(shù)介于 A， C 之間，第二個流出色譜柱。若一個含有多個組分 的混合物進入系統(tǒng)， 則混合物中各組分按其在兩相間分配系數(shù)的不同 先后流出色譜柱，達到分離之目的。不同組分在色譜過程中的分離情況， 首先取決于各組分在兩相間 的分配系數(shù)、 吸附能力、親和力等是否有差異， 這是熱力學平衡問題， 也是分離的首要條件。其次，當不同組分在色譜柱中運動時，譜帶隨 柱長

16、展寬，分離情況與兩相之間的擴散系數(shù)、固定相粒度的大小、柱 的填充情況以及流動相的流速等有關。 所以分離最終效果則是熱力學 與動力學兩方面的綜合效益。高效液相色譜的類型（一）吸附色譜在吸附色譜中， 樣品的極性官能團牢固地保留在填料的吸附活性中心上，非極性烴基幾乎不予保留。所以，要清楚地辨別極性功能團的種類、數(shù)量和位置。通常，樣品能用吸附色譜分離的應是能溶解于 有機溶劑并是非離子型的，強離子樣品是不適宜的。吸附色譜所使用的流動相以正己烷、 三氯甲烷、 二氯甲烷作為基 礎，按照樣品的極性加上乙醇，然而，最好是使所加入醇的濃度為 10%或更少一些。如有可能，可進一步減小百分數(shù)。因為高濃度的醇 會減少填

17、料的吸附活性，減弱吸附能力，并使重現(xiàn)困難。（二）分配色譜1.正相分配色譜正相分配色譜適用于不溶于水而溶于有機溶劑且?guī)в袠O性基團 的樣品，但正相分配色譜不適合于離子型物質。2.反相分配色譜這種方法目前應用非常廣泛， 應用的圍也很廣， 在反相分配色譜 中，樣品的非極性部分起保留作用。通過使用的流動相是水甲醇和水乙腈， 通過加入甲醇或乙腈 的量的不同來調節(jié)分離， 但如果樣品帶有離子型基團， 需要在流動相 中加入鹽或調節(jié)流動相的PH值，例如，如果樣品有一個一COOH基 團，使流動相的 PH 值是偏向酸性的，由于抑制了 COOH 基團的電 離而加強了保留。這個方法叫離子抑止法，如果樣品有強離子基，有 時

18、候采用在流動相中加入適當抗衡離子以形成離子對的離子對法。在調節(jié) PH 值中，保持 PH 值在填料說明書手冊中所規(guī)定的圍，大多數(shù)化學鍵式的二氧化硅使用在 PH=2-9,然而，當加入鹽以后， 最好使其 PH=7.5-8 或更小的，多孔聚合物填料能應用非常廣泛的 PH 值。（三）離子交換色譜這個方法是用填料的固定相的離子交換基團和樣品的離子基團 之間的離子交換來分離樣品組分的， 按照所交換的離子分成陽離子交 換和陰離子交換。離子交換色譜使用于能溶于水的離子型物質。在離子交換色譜中，流動相的鹽的濃度、PH及鹽的種類等都對保留值有很大的影響。 在高效液相色譜的離子交換中所用的鹽有磷酸鹽、醋酸鹽和硼酸鹽。

19、 因為氯化物會腐蝕不銹鋼儀器，在高效液相色譜中不能使用 NaCI 或 其他的氯化物鹽類。根據(jù)測量波長有些鹽也不能使用，例如，醋酸吸收大約在210nm,當檢測處在短波端的時候，用醋酸作流動相是不合適的。(四) 凝膠色譜凝膠色譜不同于以上三種分離方法。 凝膠色譜是根據(jù)分子大小用 分子篩效應來分離樣品組分的。 這個方法也叫排阻色譜或粒度排阻色 譜。具有一定孔徑的多孔性合成聚合物經(jīng)常用作填料。因為在樣品中,小尺寸的分子深深地滲透到微孔中, 所以遲流出, 而大尺寸的分子沒有滲透到微孔中, 就很快流出。 通常合成樹脂的分 離使用有機溶劑作流動相,叫做凝膠滲透色譜。凝膠色譜依樣品的性質又可分為凝膠滲透和凝膠過濾。1.凝膠滲透色譜凝膠滲透色譜(GelPermeationChromatography)簡稱 GPC。此一 類的色譜,使用于有機性溶媒的樣品中,如PVC, PS, ABS 等等,而所用的洗脫液有 THF, Chlo