交大近代儀器分析課件第二三章光學概論和紫外法

第二章光譜分析法概論光學分析法電磁輻射與電磁波譜光學分析法的分類

光學分析法定義：利用光（電磁輻射）與物質(zhì)相互作用進行分析的方法三個主要過程能源提供能量能量與被測物質(zhì)相互作用產(chǎn)生被檢測信號微粒性：能量E=h=hc/λ=hcσ

電磁輻射與電磁波譜電磁輻射：高速傳播的光（量）子流（γ射線、X射線、紫外可見、紅外、微波、無線電波）。波動性：波長（λ）：光波移動-周的距離，“nm”表征參數(shù)頻率（ν）：每秒鐘的波動次數(shù)，“HZ”

波數(shù)（σ）：每厘米長度中波的數(shù)目，“cm-1”

=C/λ，σ=1/λ=/C1m=100cm=106μm=109nm=1010AO電磁波譜：將電磁波按波長順序排列的圖表0.0003nm0.03nm300nm30m30cm30mγ射線X射線紫外可見紅外微波無線電波輻射區(qū)段波長頻率波數(shù)能量躍遷類型核反應內(nèi)層電子外層電子分子振動分子轉(zhuǎn)動磁場誘導核自旋能級躍遷電磁輻射與被測物質(zhì)相互作用基于對光的吸收和發(fā)射

——涉及內(nèi)能變化基于對光的透射、折射、衍射和旋光

——不涉及內(nèi)能變化

光學分析法的分類電磁輻射不同與物質(zhì)相互作用不同產(chǎn)生的現(xiàn)象不同可建立不同的光學分析法光譜法：吸收光譜法、發(fā)射光譜法、散射光譜法非光譜法：折射法、旋光法、濁度法、X射線衍射法原子光譜法：氣態(tài)原子外層電子吸收電磁輻射產(chǎn)生能級躍遷分子光譜法：分子吸收電磁輻射產(chǎn)生能級躍遷吸收光譜法：原子吸收、分子吸收（紫外、紅外、核磁等）發(fā)射光譜法：原子發(fā)射、分子發(fā)射（熒光、磷光等）分子運動形式及能量：

E總=E0+E平+E振+E轉(zhuǎn)+E電子

特點：能量是不連續(xù)的，量子化特征△E=E2-E1=△E振+△E轉(zhuǎn)+△E電子=

h=hc/λ△E不同——吸收光不同——光譜不同光學分析法的儀器光源單色器檢測器記錄裝置第三章

紫外分光光度法紫外分光光度法及其儀器紫外分光光度法基本概念紫外分光光度法定量方法及其計算紫外分光光度法在醫(yī)藥學中的應用紫外分光光度法及其儀器紫外分光光度計示意圖吸收池檢測器記錄器光源單色器光源：氫燈、氘燈單色器：狹縫、色散元件（棱鏡或光柵）、準直鏡吸收池：石英吸收池檢測器：光電倍增管、光二極管陣列檢測器等記錄器：電表指示、數(shù)字顯示、熒光屏顯示等實質(zhì)：

優(yōu)點：準確度高、靈敏度較高、

操作簡便、應用廣

用途：定量測定、定性鑒定、結構推斷

紫外分光光度法實質(zhì)、優(yōu)點、用途

分子吸收光譜、電子光譜紫外分光光度法基本概念吸收光譜（A—λ曲線）特點：吸收峰、λmax、吸收谷、λmin、

肩峰、末端吸收用途：定性鑒定：即同一條件下，同一物質(zhì)的A-λ曲線相同定量測定：選測定波長的依據(jù)與電子光譜有關的三種電子及H2的成鍵和反鍵軌道成鍵電子（σ

）

π鍵電子未成鍵的非鍵電子（n）H—C=O（甲醛）σπn¨H

電子躍遷類型及特點躍遷類型基團吸收峰波長強度ε有無uv吸收σ→σ*飽和烴(C-H、C-C)<150nm無n→σ*雜原子單鍵(-OH、-NH）～200nm150有末端吸收π→π*

不飽和（孤立雙鍵)～200nm>104有n→π*雜原子雙鍵(C=N)200～400nm10～30有生色團：有機化合物中可吸收紫外光的π→π*

或n→π*躍遷的基團，如C=O,C=C.助色團：含雜原子的飽和基團，如-OH,-OR，-Br.長移（紅移）：吸收峰向長波方向移動的效應短移（藍移）：吸收峰向短波方向移動的效應紫外分光光度法定量方法及其計算A=-lgT=lgI0/I=ECL

T=10-A=10-ECL

式中：A—吸光度，T—透光率C—溶液濃度，L—液層厚度E—吸光系數(shù)原理：L－B定律續(xù)前討論：1．Lamber-Beer定律的適用條件（前提）

a.入射光為單色光

b.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應用：多組分測定吸光系數(shù)1．吸光系數(shù)的物理意義：單位濃度、單位厚度的吸光度討論：

1）E=f（組分性質(zhì)，溫度，溶劑，λ）當組分性質(zhì)、溫度和溶劑一定，E=f（λ）

2）不同物質(zhì)在同一波長下E可能不同（選擇性吸收）同一物質(zhì)在不同波長下E一定不同

3）E↑，物質(zhì)對光吸收能力↑,定量測定靈敏度↑→定性、定量依據(jù)續(xù)前2．吸光系數(shù)兩種表示法：

1）摩爾吸光系數(shù)ε：在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm時的吸光度

2）百分含量吸光系數(shù)/比吸光系數(shù)：在一定λ下，C=1g/100ml，L=1cm時的吸光度

3）兩者關系續(xù)前3．吸光度測量的條件選擇：1）測量波長的選擇：最大吸收波長2）吸光度讀數(shù)范圍的選擇：選A=0.2~0.73）參比溶液(空白溶液)的選擇：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某化合物（M=323.15）2.00mg溶于100ml量瓶中，L=1cm，在278nm測得T=24.3%，求、ε

解：=-lgT/CL=0.614/0.002×1=307

ε=（M/10）×E1cm1%

=323.15/10×307

=9920一、定性分析定性鑒別的依據(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）吸收峰的強度相應的吸光系數(shù)定性分析與純度檢查續(xù)前1.對比吸收光譜的一致性同一測定條件下，與標準對照物譜圖或標準譜圖進行對照比較續(xù)前2.對比吸收光譜的特征值，續(xù)前3.對比吸光度或吸光系數(shù)的比值：例：續(xù)前二、純度檢查1、雜質(zhì)檢查

吸收光譜改變、吸光度改變2、雜質(zhì)限量檢測

藥物中允許存在的最大量例：維生素B12水溶液在361nm處的=207，L=1cm，測得A=0.414，求：C=?

解：C=A/EL=0.414/207×1=0.002（g/100mL）=210-5g/mL

一、單組分樣品定量方法定量方法

定量依據(jù):

A總=Aa+Ab+Ac+……

解法:

A1a+b=A1a+A1b=E1a·Ca+E1b·Cb

A2a+b=A2a+A2b=E2a·Ca+E2b·Cb二、多組分樣品的定量方法等吸收雙波長法例：消去b干擾，測a物質(zhì)①繪制a、b繪物質(zhì)的吸收光譜②選波長λ1、λ2(b等吸收，a的△A大)③測定：λ1A1a+b=A1a+A1b

λ2A2a+b=A2a+A2b④計算Ca=？A=A2-A1

=(A2a+A2b)-(A1a+A1b)=(A2a-A1a)+(A2b-A1b)=(E2a-E1a)CaL=KCa

計算公式：

測A消B△Aa=(Eλ2a–Eλ1a)Ca

測B消A△Ab=(Eλ2b–Eλ1b)Cb

選擇波長原則：干擾組分在兩波長的吸光度相等，待測組分在兩波長的吸光度差值△A應足夠大。練習解：1．取咖啡酸，在165℃干燥至恒重，精密稱取10.00mg，加少量乙醇溶解，轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶中，加水至刻度線，取此溶液5.00mL，置于50mL容量瓶中，加6mol/L的HCL4mL，加水至刻度線。取此溶液于1cm比色池中，在323nm處測定吸光度為0.463，已知該波長處的，求咖啡酸百分含量練習解：2．精密稱取0.0500g樣品，置于250mL容量瓶中，加入0.02mol/L