PPT紫外-可見光譜儀操作使用介紹 PPT

1、紫外可見光譜操作使用介紹基本知識w電磁輻射與紫外光譜光是一種電磁輻射，從波長極短的宇宙射線至波長很長的無線電構成一個連續(xù)光譜。 部分電磁輻射范圍遠紫外 100200 nm近紫外 200400 nm可見光 400800 nm近紅外 8002500 nm遠紅外 25003500 nm紫外光譜由分子外層電子在不同能級間躍遷產生。w朗伯比爾定律(Lambert-beer)cl0IIlogAA=吸光度 I0=入射光強度I=入射光通過樣品后的透射強度摩爾吸光度（cm-1.m-1）C=摩爾濃度(mol) l=光程(cm) 當產生紫外吸收的物質為未知物時，其吸收強度可 用表示: A=吸光度 c為100ml溶劑

2、中溶質的克數 l=光程(cm) clAEcm%11%11cmE 選取溶劑需注意下列幾點： 1) 當光的波長減小到一定數值時，溶劑會對它產生強烈的吸收(即溶劑不透明)，這即是所謂“端吸收”，樣品的吸收帶應處于溶劑的透明范圍。透明范圍的 最短波長稱透明界限。 2) 樣品在溶劑中能達到必要的濃度(此濃度值決定于樣品摩爾吸收系數的大小)。 3) 要考慮溶質和溶劑分子之間的作用力。一般溶劑分子的極性強則與溶質分子的作用強。因此應盡量采用低極性溶劑。 4) 為與文獻對比，宜采用文獻中所使用的溶劑。 5) 其它如溶劑的揮發(fā)性、穩(wěn)定性、精制的再現性等?；驹韜 電子躍遷產生紫外可見吸收光譜 分子的總能量是其

3、鍵能(電子能)、振動能和轉動能的總和，當分子從輻射的電磁波吸收能量之后，分子會從低能級躍遷到較高的能級。吸收頻率決定于分子的能級差，其計算式為： E = h 或 E = hC / 式中 E為分于躍遷前后能級差； 、分別為所吸收的電磁波的頻率及波長 C為光速； h為普朗克常數。 分子的電子狀態(tài)能約為 8.38 1048.38 105 (J/mol) (4.19105相當于286nm處發(fā)生紫外吸收) 分子振動能約為4.191032.09104 (J/mol)，分子轉動能約為41941.9 (J/mol)。 雖然每項能量不同,且有一定的變化范圍,但其變化均是量子化的 。由上可見,分子從電子基態(tài)躍遷到

4、電子激發(fā)態(tài)的 E遠大于振動能級,轉動能級的E。因此,電子躍遷所吸收的電磁波是吸收光譜中頻率最高的,即紫外可見光.w紫外吸收譜帶的形狀 紫外吸收譜帶之所以是較寬,純的形狀,這可通過下圖加以說明。以雙原子分子為例 位能曲線上的橫線表示振動能級(轉動能級未表示)。分子吸收電磁波能量后,電子從基態(tài) s0躍遷到激發(fā)態(tài),其同時伴隨有振動能級的躍遷,躍遷時核間距離保持不變(Franck-Condon原理)。它們和原能級(s0，v0 )之間的能級差分別為I、II、III。由于此時還伴隨著轉動能級的躍遷,所以圍繞I、II、III,有一系列分立的轉動能級躍遷譜線(圖a),這種譜只能在稀薄氣態(tài)下測得,當氣態(tài)壓力增大

5、,即濃度增大時,轉動能級受限制,形成連續(xù)曲線(b)，在低極性溶劑中測定紫外吸收,還能保留一些紫外吸收的精細結構(c),在高極性溶劑中作圖,精細結構完全消失(圖d)。w多原子分子電子能級躍遷的種類 有機化合物外層電子為:鍵的電子;鍵的電子;未成鍵的孤電子對n電子,它們所可能發(fā)生的躍遷,定性地可用下圖表示。w基本術語 a.生色團生色團(chromophore)：產生紫外(或可見)吸收的不飽和基團，如CC、CO、NO2等。 b.助色團助色團(auxochrome)：其本身是飽和基團(常含雜原子)，它連到生色團時，能使后者吸收波長變長或吸收強度增加(或同時兩者兼有)，如：OH、 NH2、Cl等。 c.

6、深色位移深色位移(bathochromic shift) ：由于基團取代或溶劑效應，最大吸收波長變長。深色位移亦稱為紅移(red shift)。 d.淺色位移淺色位移(hypsochromic shift) 由于基團取代或溶劑效應，最大吸收波長變短。淺色位移亦稱為藍移(blue shift)。 e.增色效應增色效應(hyperchromic effect) 使吸收強度增加的效應。 f.減色效應減色效應(hypochromic effect) 使吸收強度減小的效應。各類化合物的紫外吸收w簡單分子 A.飽和的有機化合物 a.飽和的碳氫化合物 唯一可發(fā)生的躍遷為 * ，能級差很大，紫外吸收的波長很短

7、，屬遠紫外范圍。如甲烷、乙烷的最大吸收分別為125nm、135nm。 b.含雜原子的飽和化合物 雜原子具有孤電子對，一般為助色團，這樣的化合物有n *躍遷。但大多數情況，它們住近紫外區(qū)仍無明顯吸收。硫醚、二硫化物、硫醇、胺、溴化物、碘化物在近紫外有弱吸收，但其大多數均不明顯。B.含非共軛烯、炔基團的化合物 這些化合物都含電子，可以發(fā)生*躍遷，其紫外吸收波長較 *為長，但乙烯吸收在165nm、乙炔吸收在173nm。因此，它們雖名為生色團，但若無助色團的作用，在近紫外區(qū)仍無吸收。C.含不飽和雜原子的化合物 在這類化合物中， *、 *屬遠紫外吸收， n *亦屬遠紫外吸收，不便檢測，但n *躍遷的吸收

8、波長在紫外區(qū)，可以檢測。雖然n *的躍遷為禁阻躍遷，吸收強度低，但畢竟其吸收位置較佳，易于檢測。因此，在紫外鑒定中是不應忽視的。w含有共軛體系的分子 A.共軛體系的形成使吸收移向長波方向 右圖顯示了從乙烯變成共軛丁二烯時的電子能級的變化。原烯基的兩個能級各自分裂為兩個新的能級，在原有*躍遷的長波方向出現新的吸收。 一般把共軛體系的吸收帶稱為K帶(源于德文konjugierte)。K帶對近紫外吸收是重要的，因其出現在近紫外范圍，且摩爾吸收系數也高，一般10000。w共軛烯吸收的計算值注意：用上述規(guī)則進行計算時，有計算誤差較大的例外情況。當存在環(huán)張力或兩個烯鍵不處于同一平面而影響共扼體系的形成時，

9、計算值都偏離實測，菠烯即是一例： 因兩個環(huán)的張力，提高了電子基態(tài)的能量。w共軛醛、酮紫外吸收(K帶)的計算w，不飽和酸、酯一些共軛羧酸的UV吸收： 化合物 實測值（104）計算值CH2=CHCO2H 200（1.0）CH3CH=CHCO2H 205（1.4） =CHCO2H 220（1.4）222（2175）CH3(CH=CH)2CO2H 254（2.5）256（3018208）CH3(CH=CH)3CO2H 294（3.7）286（6018208）CH3(CH=CH)4CO2H 332（4.9）316（9018208）芳香族化合物w苯 苯環(huán)顯示三個吸收帶，它們均起源于苯環(huán)* 的躍遷，如下表所

10、示。其中II、III為禁戒躍遷。w烷基苯 烷基無孤電子對，但它的超共軛效應使苯環(huán)B吸收帶略有深色位移，對E吸收帶效應不明顯。 苯環(huán)上有CH2OH、(CH2)nOH、CH2NH2等取代時，助色團被一個或多個CH2與苯環(huán)隔離開了，因此它們的紫外吸收光譜與甲苯相近。 苯環(huán)上有CH2ph、CH2CHO、CH2CH=CH2等取代基時，生色團被CH2隔開而不能和苯環(huán)形成共軛體系，因此紫外吸收不發(fā)生紅移。CH2的這種作用稱為“隔離效應”。w助色團在苯環(huán)上取代的衍生物 助色團有孤電子對，它能與苯環(huán)電子共軛，所以助色團在苯環(huán)上的取代使B帶、E帶均移向長波方向，B帶被強化，同時精細結構常消失。w生色團在苯環(huán)上取代

11、的衍生物 生色團在苯環(huán)上取代后，苯環(huán)的大鍵和生色團的鍵相連產生更大的共扼體系，這使B帶產生強烈的深色位移且在200250nm之間出現一個K帶(10000)，有時B帶淹沒在K帶之中。 若按對E2帶深色位移的大小，生色團排列的順序為： NO2CHOCOCH3CO2HCOO-CN 上述生色團都是苯環(huán)的間位定位取代基。w多取代苯環(huán)a.對位取代 當兩個取代基屬相同類型時，雙取代的最長吸收波長近似為兩者單取代時的最長波長。當兩個取代基類型不同時(即一個是間位定位取代基，另一個是鄰、對位定位取代基)，兩個取代所產生的深色位移大于單個取代基產生的深色位移之和。這種現象可用共振效應來解釋：w鄰位或間位取代 此時

12、兩個基團產生的深色位移近似等于它們單取代時產生的深色位移之和。w雜芳環(huán)化合物 五員雜芳環(huán)按照呋喃、吡咯、噻吩的順序增強芳香性，其紫外吸收也沿此順序逐漸接近于苯的吸收。在上述三種雜芳環(huán)中，硫的電子較氮、氧能更好地和二烯的電子共軛，因此噻吩的紫外吸收在最長波長。生色團、助色團的取代，導致五員雜芳環(huán)的紫外吸收發(fā)生較大的變化(深色位移和增色效應)。 吡啶的共軛體系和苯環(huán)相類似，故吡啶的紫外吸收類似于苯的紫外吸收， 吡啶在251nm處的吸收強，2000，也顯示精細結構。紫外譜圖的解析w隔離效應與加和規(guī)律 設A為生色團，B為生色團或助色團。當A與B相連生成AB時，若B為生色團，二者形成更大的共軛體系；若B

13、為助色團，助色團的孤電子對與A形成p、共軛，相比于A，AB出現新的吸收(一般均為強化了的吸收)。 設C為不含雜原子的飽和基團，在ACB結構中，C阻止了A與B之間的共軛作用，亦即C具有隔離效應。從另一方面來看，ACB的紫外吸收就是A、B紫外吸收之加和。這稱為“加和規(guī)律”。w紫外譜圖提供的結構信息 紫外譜圖提供的主要信息是有關該化合物的共軛體系或某些碳基等的存在的信息。可以粗略地歸納為下述幾點： 化合物在220800nm內無紫外吸收，說明該化合物是脂肪烴、脂環(huán)烴或它們的簡單衍生物(氯化物、醇、醚、羧酸等)，甚至可能是非共軛的烯。 220250nm內顯示強的吸收(近10000或更大)，這表明K帶的存

14、在。即存在共扼的兩個不飽和鍵(共軛二烯或， 不飽和醛、酮)。 250290nm內顯示中等強度吸收，且常顯示不同程度的精細結構，說明苯環(huán)或某些雜芳環(huán)的存在。 250350nm內顯示中、低強度的吸收，說明碳基或共軛羰基的存在。 300nm以上的高強度吸收，說明該化合物具有較大的共軛體系。若高強度吸收具有明顯的精細結構。說明稠環(huán)芳烴、稠環(huán)雜芳烴或其衍生物的存在。解析紫外譜圖方法及有關注意事項a.紫外光譜也是吸收光譜，解析譜圖時，應同時顧及吸收帶的位置、強度和峰的形狀三個方面：從吸收帶位置可估計產生該吸收的共軛體系的大??；吸收強度有助于K帶、B帶和R帶的識別；從吸收帶形狀可幫助判斷產生紫外吸收的基團。

15、如某些芳環(huán)衍生物，在峰形上顯示一定程度的精細結構。b.立體位阻的作用常使一些共軛體系的吸收帶發(fā)生明顯的藍移。這是由于共軛體系的共平面性受到破壞所致。C.介質的影響 在進行紫外測定時，介質常有較重要的影響。總的說來，相對于該化合物蒸汽的紫外吸收，低極性溶劑的溶液其紫外吸收變化小，高極性溶劑的溶液其紫外吸收變化大，且精細結構消失。因此一般應盡量采用低極性溶劑。 n*躍遷，當溶劑極性增強時，有明顯的藍移，其原因為化合物基態(tài)較激發(fā)態(tài)極性強，它和極性溶劑形成較強烈的氫鍵，從而增加了躍遷的能量，導致藍移。 *躍遷，當溶劑極性增強時，常有紅移(不如n*躍遷溶劑極性增加時的藍移明顯)。其原因為激發(fā)態(tài)極性較基態(tài)

16、大，當溶劑極性增加時，激發(fā)態(tài)因生成較強的氫鍵，能量降低較多，因而有紅移。苯環(huán)E2帶(204nm)的溶劑效應需視衍生物個取代基的性質而定。取代基為鄰、對位取代基時，溶劑效應很??；取代基為間位取代基時，隨溶劑極性的增加而產生紅移。對具有酸堿性的一些有機物，如：酚、苯胺等，溶液的PH值對其吸收位置有很明顯的影響。最常用的標推譜圖仍為薩特勒(Sadtler)紫外譜圖，因它同時有核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、紅外譜，且有上述譜圖的綜合索引，因此查閱薩特勒譜圖是十分方便的，其查閱方式和查薩特勒紅外譜相似。紫外光譜應用舉例 紫外光譜在決定一系列維生素、抗菌素及一些天然物結構曾起過重要作用，如維生素A1、A2、

17、B12、B1、青霉素、鏈霉素、土霉素、螢火蟲尾部的發(fā)光物質等。例如：CS2CH3CHO C5H10N2S2 有兩種可能結構，利用UV譜進行判斷。NH3H3CHCHNCHSCSCH3NHCHNCHNHCHCH3SSCH3(A)(B)解：先選取兩個模型化合物解：先選取兩個模型化合物SCH3CH3CSNHCNHCH3SCH3Smax：276（2.1104） 246（8103）max：217（8000）實測未知物（實測未知物（A或或B）的）的UV數據為：數據為：由此推測為化合物由此推測為化合物A。max：288（1.28104） 243（8000）COOHH3CCH(CH3)2CH3COOHH3CCH

18、(CH3)2CH3 松香酸235248nm左旋海松酸260283nm紫外吸收光譜用來決定雙鍵的位置，既簡單又有效，例如：又如：HCCH3H3CCH3CHCOCH3HCCH3H3CCH3CHCOCH3紫羅蘭酮紫羅蘭酮紫羅蘭酮由于雙鍵共軛，其紫外吸收波長較紫羅蘭酮明顯地到了長波方向。UV-1201紫外可見分光光度計的使用紫外可見分光光度計的使用w一、整機結構wUV-1201紫外可見分光光度計分光光度計主機由光源、單色器、樣品室、檢測系統(tǒng)、電機驅動、計算機接口，電源等部分組成。軟件的啟動軟件的啟動：啟動UV-1201紫外可見分光光度計應用程序，軟件將自動進入到自檢畫面，自檢前請先將儀器預熱至少10分

19、鐘。 基本操作：基本操作：設置換燈點設置換燈點：（1）在“設置-儀器”菜單欄中可以設置換燈點，建議除特殊測量（如氘燈譜線）外不要更改。（2）開關氘燈和鎢燈：）開關氘燈和鎢燈：如果長時間不用 氘燈或鎢燈，可以在自檢后點擊“設置-儀器”菜單下的氘燈或鎢燈鍵將其關閉以節(jié)省燈的壽命。但在關閉之后需間隔最少1分鐘才能重新開啟，并需要預熱最少10分鐘才能使儀器達到最佳的測量效果。光譜掃描光譜掃描光譜掃描測量方式可用于樣品的定性分析，它如實地顯示樣品的全波長圖譜，或打印出來，是化學分析工作者的常規(guī)分析手段。（1）啟動光譜掃描功能）啟動光譜掃描功能點擊工具欄上的“光譜“項，再點擊“參數”進入參數頁面；參數有兩

20、種類型：選擇型和輸入型。選擇型：用戶將鼠標指點到相應的選項單擊即可。如測量方式、取樣間隔、光譜帶寬。輸入型：需輸入數字量。如：波長范圍、光度范圍以下幾個參數在使用中應注意：A、光度范圍：、光度范圍：此參數與測量無關。如選擇不當，顯示的圖譜會失真或根本看不見，但測量結束或測量過程中可重新將其調到合適的范圍。B、取樣間隔：、取樣間隔：光譜峰谷尖銳的應選取較小的取樣間隔，但間隔越小測量所需的時間越長。同時掃描點數（波長范圍除以取樣間隔）不應超過10000點。C、掃描速度：掃描速度：掃描速度的選擇取決于所需要的測量精度，速度越慢測量精度越高，但測量的時間也越長，一般測量快速即可。（2）測量運行）測量運

21、行 a設置好參數后，將參比和樣品分別放入樣池的參比位和樣品位，蓋好樣品室蓋。按下“測量”按鈕，選擇好樣品所在樣池，便可進行測量。早測量中途若需中斷，可單擊“停止”按鈕，或直接關閉此頁面（畫面右上角第二排“關閉”欄）。B如果在參數設置的“參比測量”項中選擇了“單次”，則在波長范圍和取樣間隔都不改變的情況下，下一次測量將直接測量樣品；如果選擇“重復”，則每次測量都會重新測量參比。（3）波長掃描功能下的圖譜處理）波長掃描功能下的圖譜處理 單擊“數據處理“下的圖譜處理菜單功能項，便可進行圖譜處理。A、標尺查數：、標尺查數： 選擇工具欄上“標尺”鈕或菜單數據處理-標尺查數“選項可顯示標尺（在按隱藏），左

22、右挪動鼠標或按鍵盤方向鍵，可使標尺移動到要觀察的圖譜點，當前標尺所在點的數據將顯示在右方的導航器中。b峰谷檢測：峰谷檢測： 峰谷檢測靈敏度是進行峰谷判斷的唯一標準，靈敏度的選擇應根據用戶需要進行，靈敏度值過小會導致峰谷過多，不好判斷。靈敏度值過則可能檢測不到需要的峰谷。峰谷檢測最多顯示100個檢測數據。單擊“峰谷檢測”按鈕，根據需要在彈出的對話框中輸入峰谷檢測靈敏度數值，單擊“確定”按鈕便可檢測出當前圖譜的峰谷，綠“+”為峰，紅“+”為谷，同時顯示檢測的峰谷數值，數據后面的P代表峰值，V代表谷值。光度測量光度測量此測量方法可用于多個波長的定點測量，最大波長點數10個。啟動光度測量功能啟動光度測

23、量功能單擊工具欄上“光度”按鈕，再點“參數”進行參數設置：測量是依次進行，輸入時若按波長從大到小排列可以加快測量速度。測量運行測量運行如果選擇了“比色皿校正”功能，在測量前必須進行比色皿配對測量。設置好參數后，在參比池和樣品池中都加入參比溶液，蓋好樣品室蓋；按下“校正”按鈕，儀器自動進行校準。校正完成后即可進行正式的樣品測量（使用同一比色皿時可多次測量而不需要重新校正）。如果沒有選擇“比色皿校正”功能，則直接放入參比和樣品，單擊“測量”按鈕進行測量。時間測量時間測量用此測量方法可以觀察樣品隨時間的變化情況、計算樣品的活性值，還可以用此功能考察儀器的穩(wěn)定性及噪聲。啟動時間測量功能啟動時間測量功能

24、單擊工具欄上“時間”按鈕。 進行參數設置進行參數設置選擇測量方式：系光度（Abs）、透過率（T%）并輸入顯示光度范圍、測量時間、測量波長和取樣間隔。測量運行測量運行如果選擇了“比色皿校正”功能，在測量前必須進行比色皿配對測量，設置好參數后，在參比池和樣品池中都加入參比溶液，蓋好樣品室蓋；按下“校正”按鈕，儀器自動進行校準。校正完成后即可進行正式的樣品測量（使用同一比色皿時可多次測量而不需要重新校正）。如果沒有選擇“比色皿校正”功能，則直接放入參比和樣品，單擊“測量”按鈕進行測量。定量分析定量分析定量分析有多中測量方式：單波長標準系數法、雙波長等吸收點法、雙波長系數倍率法、三波長法。關于雙波長法

25、與三波長法的理論與應用請參看有關資料。啟動定量分析功能啟動定量分析功能單擊工具欄上“定量”按鈕 單波長標準系數法單波長標準系數法進入定量分析功能后，點擊“參數“按鈕，進入參數頁面，如下圖：單波長標準系數法有兩種測量方式：濃度和系數。如果已知回歸函數的系數，則采用系數法，如果用已知標準濃度溶液來建立曲線來測量，則采用濃度法。曲線擬合方式有兩種：線性擬合和2次擬合。在測量前首先確定測定波長值，選擇好擬合方式，確定是否需要將零點作為擬合的有效點（僅對濃度法有效，即已知標樣在寧德為零時的吸光度值也為零，所以直接將零點加入數據中參與最小二乘法的擬合）。濃度法濃度法在定量分析參數設置對話框中，輸入測量波長

26、值，選擇擬合方式，選擇是否插入零點，輸入標樣濃度個數，同時在濃度標樣中輸入對應的濃度值。設置完畢后，按下“確定“按鈕，進入測量界面。如果用戶已經知道標樣的吸光度，也可直接雙擊標樣測量界面下對應的吸光度欄，以輸入法來快速的建立曲線（這時可跳過a2、a3和a4步驟）。如果選擇了“比色皿校正”功能，在測量前必須進行比色皿配對測量，設置好參數后，在參比池和樣品池中都加入參比溶液，蓋好樣品室蓋；按下“校正”按鈕，儀器自動進行校準。校正完成后即可進行正式的樣品測量（使用同一比色皿時可多次測量而不需要重新校正）。如果沒有選擇“比色皿校正”功能，則直接放入參比和樣品，單擊“測量”按鈕進行測量。按下標樣按扭，此鍵將變成未知樣，（此按扭用于定量分析功能下