儀器分析紫外分光光度儀

1、關(guān)于儀器分析紫外分光光度儀第一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.1.1 方法的特點(diǎn) 1. 靈敏度高 通常，待測(cè)物質(zhì)的含量1105時(shí)，能夠用分光光度法準(zhǔn)確測(cè)定。所以它主要用于測(cè)定微量組分。 2. 應(yīng)用廣泛 幾乎所有的無(wú)機(jī)離子和許多有機(jī)化合物可以用分光光度法進(jìn)行測(cè)定。如土壤中的氮、磷以及植物灰、動(dòng)物體液中各種微量元素的測(cè)定。 第二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 操作簡(jiǎn)便、迅速、儀器設(shè)備不太復(fù)雜 若采用靈敏度高、選擇性好的有機(jī)顯色劑，并加入適當(dāng)?shù)难诒蝿话悴唤?jīng)過(guò)分離即可直接進(jìn)行分光光度法測(cè)定、其方法的相對(duì)誤差通常為510，其準(zhǔn)確度雖不及重量分析法和容量法，但對(duì)于微量組分

2、的測(cè)定，結(jié)果還是滿意的。第三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.2.1 顏色的產(chǎn)生4.2 吸光光度法的基本原理第四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 光的波長(zhǎng)(cm)、頻率 (Hz) ，它們與光速c的關(guān)系是：4.2.2 光的基本性質(zhì) 在真空介質(zhì)中，光速為2.99791010cm/s。單個(gè)光子的能量E與上述三要素的關(guān)系是： E光子的能量，J；h普朗克常數(shù)（6.6251034Js）第五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.2.3 溶液顏色與光吸收的關(guān)系 光波是一種電磁波。電磁波包括無(wú)線電波、微波、紅外光、可見光、紫外光、x射線等。如果按照其頻率或波長(zhǎng)的大小排列，可見光只是

3、電磁波中一個(gè)很小的波段。見表121第六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 有色物質(zhì)的不同顏色是由于吸收了不同波長(zhǎng)的光所致。溶液能選擇性地吸收某些波長(zhǎng)的光，而讓其他波長(zhǎng)的光透過(guò)，這時(shí)溶液呈現(xiàn)出透過(guò)光的顏色。透過(guò)光的顏色是溶液吸收光的互補(bǔ)色。有色溶液對(duì)各種波長(zhǎng)的光的吸收情況，常用光吸收曲線來(lái)描述。將不同波長(zhǎng)的單色光依次通過(guò)一定的有色溶液，分別測(cè)出對(duì)各種波長(zhǎng)的光的吸收程度（用字母A表示）。以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光程度為縱坐標(biāo)作圖，所得的曲線稱為吸收曲線或吸收光譜曲線。第八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互補(bǔ)色光。

4、物質(zhì)所顯示的顏色是吸收光的互補(bǔ)色。第九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.3 光吸收基本定律 當(dāng)一束平行的單色光照射均勻的有色溶液時(shí)，光的一部分被吸收，一部分透過(guò)溶液，一部分被比色皿的表面反射。如果入射光的強(qiáng)度為I0，吸收光的強(qiáng)度為Ia，透過(guò)光的強(qiáng)度為It，反射光的強(qiáng)度為Ir，則: I0Ia It Ir 在吸光光度法中，由于采用同樣質(zhì)料的比色皿進(jìn)行測(cè)量，反射光的強(qiáng)度基本上相同，其影響可以相互抵消，上式可簡(jiǎn)化為: I0Ia It 第十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 透過(guò)光的強(qiáng)度It與入射光的強(qiáng)度Io之比稱為透光度或透光率，用T表示。 T It/Io 一束單色光通過(guò)溶液后，由

5、于溶液吸收了一部分光能，光的強(qiáng)度就要減弱。若溶液的濃度不變，液層越厚，透過(guò)光的強(qiáng)度越小，光線減弱的程度越大。 如果將液層分成許多無(wú)限小的相等的薄層，其厚度為db。則dI應(yīng)與db及I成正比，即dI Idb，從而，dI/I=k1db，積分此式，得： 1.朗伯定律第十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月將上式變成常用對(duì)數(shù)，得上式稱為朗伯定律。如用A=lg(I0/It)或lg(1/T),則A稱為吸光度。第十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 例1. 有一單色光通過(guò)厚度為1cm的有色溶液,其強(qiáng)度減弱20%。若通過(guò)5cm厚度的相同溶液,其強(qiáng)度減弱百分之幾? 解： lgT1 c1 = ,

6、lgT2 5c1 lgT2 = 5lgT1= 5lg0.80 = - 0.485 T2= 32.7% , 即減弱67.3% 第十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)一束單色光通過(guò)液層厚度一定的溶液時(shí)，溶液的濃度愈大，光線強(qiáng)度減弱愈顯著。若有色溶液的濃度增加dc，入射光通過(guò)溶液后，強(qiáng)度的減弱-dI與人射光強(qiáng)度I及dc成正比， 即-dI=k3Idc，或 -dI/I=k3dc，積分，可得到:通常稱比耳定律。2.比耳定律第十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 例2. 一符合比爾定律的有色溶液，當(dāng)濃度為c時(shí)，透射比為T，若其它條件不變，濃度為c/3時(shí)，T為_，濃度為2c時(shí)，T為_。

7、 解: T1/3 T2 這說(shuō)明濃度與透射比T 的是指數(shù)關(guān)系。第十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3朗伯一比耳定律 如果溶液濃度和液層厚度都是可變的，就要同時(shí)考慮溶液濃度c和液層厚度b對(duì)吸光度的影響。為此，將朗伯和比耳公式和合并，得到即通常所稱的朗伯一比耳定律。第十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4吸光系數(shù)、摩爾吸光系數(shù) 在朗伯-比耳公式，k值決定于c，b所用的單位，它與入射光的波長(zhǎng)及溶液的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)濃度c以gL-1、液層厚度b以cm表示時(shí)，常數(shù)k是以a表示，此時(shí)稱為吸光系數(shù)，單位為L(zhǎng)g-1cm-1。朗伯比耳公式可表示為: Aabc 若b以 cm為單位，c以 molL-

8、1為單位時(shí)，則將k稱為摩爾吸光系數(shù)，以符號(hào)表示，其單位為L(zhǎng)mol-1cm-1。 的物理意義表達(dá)了當(dāng)吸光物質(zhì)的濃度為1molL-1，液層厚度為1cm時(shí)溶液的吸光度。在這種條件下上式可改寫為: A=bc第十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 摩爾吸光系數(shù)是有色化合物的重要特性。 愈大，表示該物質(zhì)對(duì)某波長(zhǎng)的光吸收能力愈強(qiáng)，因而光度測(cè)定的靈敏度就越高。 的值，不能直接取1mol/L 這樣高濃度的有色溶液來(lái)測(cè)量，而只能通過(guò)計(jì)算求得。由于溶液中吸光物質(zhì)的濃度常因離解、聚合等因素而改變。因此，計(jì)算 時(shí)，必須知道溶液中吸光物質(zhì)的真正濃度。但通常在實(shí)際工作中，多以被測(cè)物質(zhì)的總濃度計(jì)算，這樣計(jì)算出的 值

9、稱為表觀摩爾吸光系數(shù)。文獻(xiàn)中所報(bào)道的 值就是表觀摩爾吸光系數(shù)值。第十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.4 光度分析的方法和儀器 4.4.1 光度分析的方法 1.目視比色法 用眼睛觀察、比較溶液顏色深度以確定物質(zhì)含量的方法稱為目視比色法。將一系列不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液依次加入各比色管中，再分別加入等量的顯色劑和其他試劑，并控制其他實(shí)驗(yàn)條件相同，最后稀釋至同樣體積，配成一套顏色逐漸加深的標(biāo)準(zhǔn)色階。將一定量的被測(cè)溶液置于另一比色管中，在同樣條件下進(jìn)行顯色，并稀釋至同樣體積，從管口垂直向下（有時(shí)由側(cè)面）觀察顏色。如果被測(cè)溶液與標(biāo)準(zhǔn)系列中某溶液的顏色相同，則被測(cè)溶液的濃度就等于該標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。

10、如果被測(cè)試液濃度介于相鄰兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液之間，則試液的濃度就介于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度之間。第十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2標(biāo)準(zhǔn)曲線法 根據(jù)朗伯比耳定律，保持液層厚度，入射光波長(zhǎng)和其它測(cè)量條件不變，則在一定濃度范圍內(nèi)，所測(cè)得吸光度與溶液中待測(cè)物質(zhì)的濃度成正比。因此，配制一系列已知的具有不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別在選定波長(zhǎng)處測(cè)其吸光度A，然后以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度c為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)的吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制出Ac關(guān)系曲線。如果符合光的吸收定律，則可獲得一條直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線或稱工作曲線。在相同條件下測(cè)量樣品溶液的吸光度，就可以從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出樣品的濃度。Ac標(biāo)準(zhǔn)工作曲線第二十張，PPT共五十四頁(yè)

11、，創(chuàng)作于2022年6月3.加入標(biāo)準(zhǔn)法 所謂的加入標(biāo)準(zhǔn)法，即在一定濃度的試樣溶液測(cè)定吸光度A0后，加入合適濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，再測(cè)吸光度A1，或再加幾次標(biāo)準(zhǔn)溶液，得A2, A3吸光度，計(jì)算或作圖外推求試樣濃度的方法。即： A0=kC樣；A1=k(C樣C標(biāo)）混合設(shè)試樣體積為V0;加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為V標(biāo)，則：A1=k(C樣V0+ C標(biāo)V標(biāo))/(V0+V標(biāo)），聯(lián)解方程可求出C樣。或用A對(duì)C標(biāo)作圖，外推求出C樣。第二十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4. 二元混合組分的測(cè)定 混合溶液里兩組分的測(cè)定有如圖125的三種情況： （a）若1和2兩組分的最大吸收峰互不重合，而且在1組分的最大吸收波長(zhǎng)1處

12、，2組分沒(méi)有吸收；或在2組分的最大吸收波長(zhǎng)2處，1組分無(wú)吸收。這樣比較簡(jiǎn)單，按單組分測(cè)定方法測(cè)1和2兩組分即可。 （b）若1和2組分在混合溶液中的吸光光譜曲線如圖125(b)所示，則當(dāng)1和2混合在一起時(shí)，在1組分的最大吸收波長(zhǎng)處，2組分無(wú)吸收，所以只需在1處測(cè)定1組分。但在2處所測(cè)定吸光度是1和2的總吸收，因此必須事先測(cè)得1組分在2的，先從1測(cè)出1組分，再?gòu)寞B加處得的和量中減去組分1。 第二十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 (c)這種情況比較復(fù)雜，要解一個(gè)一元二次方程。第二十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.4.2

13、分光光度計(jì)第二十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月A 原理第二十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月光柵和棱鏡分光原理第二十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月儀器光通路圖第二十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月B.分光光度計(jì)的類型第三十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雙光束光度計(jì)動(dòng)畫示意第三十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雙波長(zhǎng)光度計(jì)光路示意圖第三十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)有國(guó)產(chǎn)751型、XG-125型、英國(guó)SP500型和伯克曼DU-8型等

14、。 單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)有國(guó)產(chǎn)710型、730型、740型、日立UV-340型等就屬于這種類型。 雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：是可以在有背景干憂或共存組分吸收干憂的情況下對(duì)某組分進(jìn)行定量測(cè)定。 國(guó)產(chǎn)WFZ800-5型、島津UV-260型、UV-265型等。 第三十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.5 分光光度法的應(yīng)用2.5.1 定性鑒定2.5.2 定量測(cè)定微量成份 分光光度法被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，環(huán)境、醫(yī)藥、石油等測(cè)定無(wú)機(jī)、有機(jī)微量成份。由于操作簡(jiǎn)單，儀器廉價(jià)，一般說(shuō)是常用的首選方法。第三十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.6 紫外吸收光譜分析法4.6.1 分子吸收

15、光譜與電子躍遷 分子和原子一樣，也有它的特征分子能級(jí) 。分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)可分為價(jià)電子運(yùn)動(dòng)，分子內(nèi)原子在平衡位置附近的振動(dòng)和分子繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此分子具有電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。 分子的能量 E 等于下列三項(xiàng)之和： E=Ee+Ev+Er 分子從外界吸收能量后，就能引起分子能級(jí)的躍遷，即從基態(tài)能級(jí)躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí)。分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能吸收等于兩個(gè)能級(jí)之差的能量： E=E2-E1=h=hc/ 電子能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)振動(dòng)能級(jí)第三十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.6紫外吸收光譜分析法 波長(zhǎng)10400nm為紫外光，10200nm為遠(yuǎn)紫外光，200400nm為近紫外光。4

16、.6.1 分子吸收光譜與電子躍遷 有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜，是其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果（三種）電子、電子、n電子。 外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷所需能量大小順序?yàn)閚 n 200nm的光)，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生n共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力(吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加)，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。第四十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月紅移與藍(lán)移有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL(zhǎng)max和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化: max向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移 (或紫移)。吸收強(qiáng)度即

17、摩爾吸光系數(shù)增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。第四十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月有機(jī)化合物的吸收帶吸收帶(absorption band): 在紫外光譜中，吸收峰在光譜中的波帶位置。根據(jù)電子及分子軌道的種類，可將吸收帶分為四種類型。 R吸收帶（基團(tuán)） K吸收帶(共軛作用) B吸收帶（苯） E吸收帶（苯環(huán)上三個(gè)共軛鍵）第四十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月溶 劑 效 應(yīng) 紫外吸收光譜中常用己烷、庚烷、環(huán)己烷、二氧雜己烷、水、乙醇等作溶劑。有些溶劑，特別是極性溶劑對(duì)溶質(zhì)吸收峰的波長(zhǎng)、強(qiáng)度及形狀可能產(chǎn)生影響，這種現(xiàn)象稱溶劑效應(yīng)。例如，異丙叉丙酮 的溶劑

18、效應(yīng)見下表所示。第四十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.6.4 在有機(jī)化合物分析中的應(yīng)用 1定性鑒定 不同的有機(jī)化合物具有不同的吸收光譜。因此根據(jù)化合物的特征吸收峰波長(zhǎng)和強(qiáng)度可以進(jìn)行物質(zhì)的鑒定。 2定量測(cè)定 許多有機(jī)物不僅在紫外光區(qū)有特征吸收且在測(cè)定濃度范圍內(nèi)符合朗伯比耳定律，因而可以進(jìn)行定量測(cè)定。 第四十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 3有機(jī)物的結(jié)構(gòu)分析 一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式不能單從紫外光譜來(lái)確定，必須與紅外、核磁共振、質(zhì)譜及化學(xué)分析等方法的綜合解析才能完成。紫外光譜的主要作用是推測(cè)分子中是否有某種功能團(tuán)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)中的共軛關(guān)系，不飽和有機(jī)物的結(jié)構(gòu)骨架及化合物的異構(gòu)情況等。 4分子量的測(cè)定 物質(zhì)的吸收光譜反映了物質(zhì)分子中所含有的生色基團(tuán)。對(duì)于具有