紫外-可見(jiàn)分光光度法應(yīng)用.ppt

1、1,第六節(jié) 紫外-可見(jiàn)吸收光譜的應(yīng)用,2,一、 定性分析 缺點(diǎn)：有機(jī)化合物的紫外-可見(jiàn)吸收光譜一般只有少數(shù)幾個(gè)簡(jiǎn)單寬闊的吸收帶，沒(méi)有精細(xì)結(jié)構(gòu)，標(biāo)志性較差。只能反映分子中生色團(tuán)和助色團(tuán)及其附近的結(jié)構(gòu)特性，不能反映整個(gè)分子的特性。 優(yōu)點(diǎn)：判別生色團(tuán)和助色團(tuán)種類(lèi)、位置和數(shù)目以及區(qū)別飽和與不飽和化合物，測(cè)定分子中的共軛程度進(jìn)而確定未知物的骨架結(jié)構(gòu)，價(jià)格低廉，測(cè)定快速方便。,3,定性鑒定步驟： 1. 提純?cè)嚇?2. 制作試樣的吸收曲線，根據(jù)吸收特征作初步判斷 3. 與標(biāo)準(zhǔn)紫外光譜對(duì)照 4. 應(yīng)用其他分析方法進(jìn)行對(duì)照驗(yàn)證，作出結(jié)論,4,基團(tuán)定性分析的依據(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

2、位置（波長(zhǎng)） 吸收峰的強(qiáng)度相應(yīng)的吸光系數(shù)。,了解共軛程度、空間效應(yīng)、氫鍵等；可對(duì)飽和與不飽和化合物、異構(gòu)體及構(gòu)象進(jìn)行判別。,5,一般規(guī)律： 若在 200750nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)吸收峰，則可能是直鏈烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個(gè)雙鍵的烯烴等。 若在 270350nm 波長(zhǎng)范圍內(nèi)有低強(qiáng)度吸收峰(10100Lmol-1cm-1),（n* 躍遷產(chǎn)生的R帶），則可能含有一個(gè)簡(jiǎn)單非共軛且含有n 電子的生色團(tuán)，如羰基。,6, 若在230270nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收峰，B帶特征，則可能含苯環(huán)。 若在210250nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，這是K帶特征，可能含有2個(gè)共軛雙鍵； 若在260300n

3、m波長(zhǎng)范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則說(shuō)明該有機(jī)物含有3個(gè)或3個(gè)以上共軛雙鍵。 若該有機(jī)物的吸收峰延伸至可見(jiàn)光區(qū)，則該有機(jī)物可能是長(zhǎng)鏈共軛或稠環(huán)化合物。,7,利用Woodward-Fieser 和Scott經(jīng)驗(yàn)規(guī)則求最大吸收波長(zhǎng)：當(dāng)通過(guò)其它方法獲得一系列可能的分子結(jié)構(gòu)式后，可通過(guò)此類(lèi)規(guī)則估算最大吸收波長(zhǎng)并與實(shí)測(cè)值對(duì)比。,Woodward規(guī)則：計(jì)算共軛二烯、多烯烴、共軛烯酮類(lèi)化合物的* 最大吸收波長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。,Scott規(guī)則：計(jì)算芳香族羰基衍生物的* 最大吸收波長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。,A. 用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算max與測(cè)定的max比較,8,9,10,11,與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)吸收光譜的比較：,B.比較吸收光譜,比較未知物與標(biāo)準(zhǔn)物

4、質(zhì)在相同化學(xué)環(huán)境與測(cè)量條件下的紫外-可見(jiàn)吸收光譜，若吸收光譜的形狀、吸收峰的數(shù)目、 max()、max完全相同，就可以確定未知物與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有相同的生色團(tuán)與助色團(tuán)。,12,13,Sadtler. Sdandard Spectra (Ultraviolet). Heyden, London, 1978. 共收集了46000種化合物的紫外吸收光譜 R. A. Friedel and M. Orchin, Ultraviolet Spectra of Aromatic Compounds, Wiley, New York, 1951. 共收集了579種芳香化合物的紫外吸收光譜 Kenzo. Hira

5、yama, Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds, New York, Plenum, 1967. M. J. Kamlet, Organic Electronic Spectra Data, Vol. 1,19461952, Interscience,1960.,與標(biāo)準(zhǔn)吸收光譜譜圖的比較：,14,二. 有機(jī)化合物構(gòu)象與構(gòu)型的確定,1.順?lè)串悩?gòu)體的判別,具有相同化學(xué)組成的不同異構(gòu)體或不同構(gòu)象的化合物，紫外光譜有差異。,15,乙酰乙酸乙酯的酮式與烯醇式互變異構(gòu):,2. 互變異構(gòu)體的測(cè)

6、定,16,兩種互變異構(gòu)體的比例依賴于溶劑的性質(zhì) 極性溶劑中酮式占優(yōu)勢(shì) 非極性溶劑中烯醇式占優(yōu)勢(shì),利用紫外吸收光譜在max 處吸光度和濃度的定量關(guān)系，可測(cè)平衡體系中互變異構(gòu)體的相對(duì)含量，從而可計(jì)算平衡常數(shù),17,3.構(gòu)象的判別,由于單鍵旋轉(zhuǎn)使分子中原子在空間產(chǎn)生不同排列而形成不同的構(gòu)象。例如叔丁基環(huán)己酮的位氫原子被鹵素取代后，可以產(chǎn)生兩種不同的構(gòu)象，型和型。,18,1. 化合物本身無(wú)吸收，雜質(zhì)有較強(qiáng)吸收 乙醇中含有雜質(zhì)苯（256nm有吸收，說(shuō)明含苯） 2. 化合物本身有吸收，可用來(lái)檢驗(yàn)純度 在max處測(cè)max與文獻(xiàn)中理論值max比較,三、有機(jī)物雜質(zhì)檢驗(yàn),19,應(yīng)用范圍： 無(wú)機(jī)化合物，測(cè)定主要在可

7、見(jiàn)光區(qū)， 大約可測(cè)定50多種元素 有機(jī)化合物，主要在紫外區(qū),四、有機(jī)物定量分析,20,定量方法：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)法和多波長(zhǎng)法 單波長(zhǎng)法 1標(biāo)準(zhǔn)曲線法 2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法：外標(biāo)一點(diǎn)法 3標(biāo)準(zhǔn)加入法 4吸光系數(shù)法 多波長(zhǎng)法： 1、多波長(zhǎng)線性回歸法等 2、導(dǎo)數(shù)光譜法等,21,1. 吸光系數(shù)法 吸光系數(shù)是物質(zhì)的特性常數(shù)。只要測(cè)定條件不致引起對(duì)比爾定律的偏離，即可根據(jù)測(cè)得的吸光度A，按比爾定律求出濃度或含量。K值可從手冊(cè)或文獻(xiàn)中查到。,(一) 單組份定量方法,22,2. 標(biāo)準(zhǔn)曲線法,又稱(chēng)校準(zhǔn)曲線法，是將貯備標(biāo)準(zhǔn)液稀釋為所需要的標(biāo)準(zhǔn)系列，用零濃度調(diào)儀器零點(diǎn)后，依次由低到高濃度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度或(峰高、面積)，同時(shí)測(cè)定樣

8、品和樣品空白的吸光度(或峰高、面積)，以標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。 一般適用于已知樣品的基本成分和標(biāo)準(zhǔn)液的基本成分相接近的樣品。,23,1 2 3 4 5 樣品 標(biāo)液 C1 C2 C3 C4 C5 CX A A1 A2 A3 A4 A5 AX,24,蘆丁含量測(cè)定：取樣品3mg稀釋至25mL。,25,標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)儀器的要求不高，尤其適用于單色光不純的儀器。在這種情況下，雖然測(cè)得的吸光度值可以隨所用儀器的不同而有相當(dāng)?shù)淖兓?，但若是認(rèn)定一臺(tái)儀器，固定其工作狀態(tài)和測(cè)定條件，則濃度與吸光度之間的關(guān)系仍可寫(xiě)成AKc，不過(guò)這里的K僅是一個(gè)比例常數(shù)，不能用作定性的依據(jù)，也不能互用

9、。,26,3. 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法（外標(biāo)一點(diǎn)法）： 標(biāo)準(zhǔn)曲線法的簡(jiǎn)化，只配制一個(gè)濃度為Cs的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液Cx，在max下測(cè)量A， 標(biāo)準(zhǔn)溶液 As=Csb 被測(cè)溶液 Ax=Cxb Cx=CsAx/As 此法只有在測(cè)定濃度范圍內(nèi)遵守L-B定律 Cx與Cs大致相當(dāng)時(shí)，才可得到準(zhǔn)確結(jié)果,27,當(dāng)測(cè)定不純樣品中某純品的含量時(shí)，可先配制相同濃度的不純樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)品溶液，在最大吸收峰處分別測(cè)定其吸光度A值，便可直接計(jì)算出樣品的含量。,例：不純的KMnO4樣品與標(biāo)準(zhǔn)品KMnO4各準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1500g，分別用1000ml容量瓶定容。各取10.0ml稀釋至50.00ml，在max525nm處各測(cè)得A樣0.250

10、；A標(biāo)0.280，求樣品中純KMnO4的含量。,= 0.250/0.280 = 0.893,28,4. 標(biāo)準(zhǔn)加入法 分別在數(shù)份相同體積樣品液中加入不等量的標(biāo)準(zhǔn)液，其中一份相同體積樣品液中加入的標(biāo)準(zhǔn)液為零，按照繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟測(cè)量吸光度(或峰高、面積)，在坐標(biāo)紙上以加入的標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用外推法(延長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)曲線和橫坐標(biāo)相交的數(shù)的絕對(duì)值)就可得到樣品液濃度。,29,標(biāo)準(zhǔn)加入法一般適用于組份較復(fù)雜的未知樣品 能消除一些基本成份對(duì)測(cè)定的干擾 對(duì)測(cè)定的未知成分含量要粗略估計(jì)一下，加入的標(biāo)準(zhǔn)液要和樣品液濃度接近,30,（二）多組分定量方法 由于吸光度具有加合性，因此

11、可以在同一試樣中測(cè)定多個(gè)組份。 設(shè)試樣中有兩組份X和Y，將其顯色后，分別繪制吸收曲線，會(huì)出現(xiàn)如圖所示的三種情況：,31,a)圖：X、Y組份的最大吸收波長(zhǎng)不重迭，相互不干擾， 可以按兩個(gè)單一組份處理。 b)和c)圖：X、Y相互干擾 此時(shí)可通過(guò)解聯(lián)立方程組求得X和Y的濃度：,其中，X、Y組份在波長(zhǎng)1和2處的摩爾吸光系數(shù)可由已知濃度的X、Y純?nèi)芤簻y(cè)得。解上述方程組可求得cx及cy。,32,此方法需要解聯(lián)立方程，不但手續(xù)繁雜，而且誤差也大，對(duì)于渾濁試樣或其他背景吸收較大的試樣，如生物組織液等，由于成分復(fù)雜和化學(xué)不均勻性，又存在很強(qiáng)的散射，一般很難找到合適的參比溶液來(lái)抵消影響。20年代初提出來(lái)雙波長(zhǎng)分光

12、光度法。,組分增多，實(shí)驗(yàn)的誤差將增大。,33,根據(jù)吸光度加合性，有 A1=A樣1 + AS1 A2 =A樣2+ AS2 A=( A2- A1)=(2-1) cb,試樣的吸光度差與待測(cè)物質(zhì)的濃度成正比，與背景吸收和散射光無(wú)關(guān)，即背景和散射光得到校正。,（三）雙波長(zhǎng)法分光光度法,34,1. 等吸收點(diǎn)法 當(dāng)混合物的吸收曲線重迭時(shí)，如右下圖所示，可用等吸收點(diǎn)法來(lái)測(cè)定。 具體做法：將 a 視為干擾組份，現(xiàn)要測(cè)定 b 組份。 a)分別繪制各自的吸收曲線a, b； b)畫(huà)一平行于橫軸的直線分別交于a組份曲線上兩點(diǎn)，并與b組分相交； c)以交于 a 上一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng) 1 為參比波長(zhǎng)，另一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的為測(cè)量波長(zhǎng)

13、2，并對(duì)混合液進(jìn)行測(cè)量，得到： A1=A1a + A1b + A1s A2 =A2a + A2b + A2s 若兩波長(zhǎng)處的背景吸收相同，即A1s= A2s 二式相減，得，A=(A2a- A1a)+( A2b- A1b) 由于 a 組份在兩波長(zhǎng)處的吸光度相等， 因此 A=( A2b- A1b)=(2b-1b)lcb 從中可求出cb 同理，可求出ca.,35,一般以被測(cè)組分X的最大吸收波長(zhǎng)作為測(cè)定波長(zhǎng)1，和干擾組分Y相交，從交點(diǎn)處畫(huà)一平行于橫軸的直線，取Y組份曲線上相交的另一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)2為參比波長(zhǎng)，對(duì)混合液進(jìn)行測(cè)量。,1- 2 選擇要求： A足夠大， 盡量小（提高測(cè)量精密度）,36,測(cè)苯酚：測(cè)

14、量波長(zhǎng)1，參比波長(zhǎng)2 、2（三氯苯酚和1 有相同吸收的點(diǎn)有兩個(gè)2、 2 ， 2 和1間距小，精密度高 ），選擇2 作為參比波長(zhǎng)。,37,2. 系數(shù)倍率法 情況同上，但其中一干擾組份b在測(cè)量波長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)吸收峰時(shí)，或者說(shuō)沒(méi)有等吸收點(diǎn)時(shí)可采用該法。 具體做法：同前法可得到下式， A1=A1a + A1b A2 =A2a + A2b 兩式分別乘以常數(shù)k1、k2并相減，得到， S=k2(A2a+A2b)-k1(A1a+A1b)=(k2A2b-k1A1b)+(k2A2a-k1A1a) 調(diào)節(jié)信號(hào)放大器，使之滿足k2/k1=A1b/A2b，則 S=(k2A2a-k1A1a)=(k22-k11)lca 因此，差示信號(hào)S只與ca有關(guān)，從而求出ca. 同樣可求出cb.,38,（四）示差（差示）分光光度法,普通分光光度法一般只適于測(cè)定微量組分，當(dāng)待測(cè)組分含量較高時(shí)，則A值很大，將產(chǎn)生較大的誤差，需采用差示法。 即提高入射光強(qiáng)度，并采用濃度稍低于待測(cè)溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。,39,測(cè)量原理：以一濃度略小于試樣組份濃度作參比，,具體做法：以濃度為cs的標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)T=100%或A=0（調(diào)零）