紫外可见分光光度法2课件.ppt

1、紫外可见分光光度法2 分光光度法基本原理：测定被测物质在特定波长处或一定分光光度法基本原理：测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内对光的吸收度，对物质进行定性、定量分析。波长范围内对光的吸收度，对物质进行定性、定量分析。 分类：分类：吸收光波长范围吸收光波长范围200400nm，可用于物质的定性和定量分析，可用于物质的定性和定量分析吸收光波长范围吸收光波长范围400780nm，用于有色物质的定性和定量分析，用于有色物质的定性和定量分析吸收光波长范围吸收光波长范围2.51000 m，用于已知结构的有机化合物鉴别，用于已知结构的有机化合物鉴别紫外分光光度法紫外分光光度法可见分光光度法可见分光光度

2、法红外分光光度法红外分光光度法 紫外和可见分光光度法合称为紫外紫外和可见分光光度法合称为紫外可见分光光度法。可见分光光度法。1定性鉴定定性鉴定 各 种 物 质 具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线2纯度检验纯度检验 用紫外吸收光谱确定试样的纯度是比较方便的。如果一化合物在紫外区没有吸收峰，而其杂质有较强吸收，就可方便的检出该化合物中的痕量杂质。3结构分析结构分析 紫外-可见吸收光谱一般不用于化合物的结构分析，但利用紫外吸收光谱鉴定化合物中的共轭结构和芳环结构还是有一定价值。应用 P43第一节第一节 紫外紫外

3、-可见分光光度计的使用可见分光光度计的使用 P14 分光光度计工作原理： 采用一个可以产生多个波长的装置，通过系列分光装置，得到一束平行的波长范围很窄的单色光，透过一定厚度的试样溶液后，部分光被吸收，剩余的光照射到光电元件上，产生光电流，在仪器上可读取相应的吸光度或透光率，完成测定。0.5750.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示1. 单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的

4、稳定性，且操作麻烦，任一波长的光均要用参很高的稳定性，且操作麻烦，任一波长的光均要用参比调比调T=100T=100后，再测样品后，再测样品一、紫外可见分光光度计类型一、紫外可见分光光度计类型2. 双光束分光光度计双光束分光光度计自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵器灵 敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。仪器复杂，价格较高。是目前用的最多的分光光度计是目前用的最多的分光光度计。参比池参比池 3. 双波长分光光度计双波长分光光度计光源单色器单色器切光器检测器吸收池p

5、 两种不同波长的单色光，经切光源后，分时交替照射于两种不同波长的单色光，经切光源后，分时交替照射于同一吸收池，再由检测器测量和记录样品溶液对两束波同一吸收池，再由检测器测量和记录样品溶液对两束波长的吸收差。长的吸收差。p 不需要参比溶液；可以消除背景吸收干扰；适合多组分不需要参比溶液；可以消除背景吸收干扰；适合多组分混合物、浑浊试样的定量分析，混合物、浑浊试样的定量分析，可以测定较高浓度的样可以测定较高浓度的样品溶液品溶液。可进行导数光谱分析。价格昂贵。可进行导数光谱分析。价格昂贵。二紫外可见分光光度计的组成部分光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示系统显示系统1光源在所需光谱区域内

6、发射连续的、足够强度、稳定的辐射光。在所需光谱区域内发射连续的、足够强度、稳定的辐射光。 可见区：钨灯、碘钨灯； 通常用通常用612 V钨丝灯作可见光区钨丝灯作可见光区的光源，最适宜的使用范围在的光源，最适宜的使用范围在360800nm。氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯紫外区：氢灯、氘灯、氚灯光源应该稳定，即要求电源电压保光源应该稳定，即要求电源电压保持稳定。为此，通常在仪器内同时持稳定。为此，通常在仪器内同时配有电源稳压器。配有电源稳压器。色散原理色散原理：依据不同波长光通过棱镜时依据不同波长光通过棱镜时折射率折射率不同分光不同分光入射狭缝入射狭缝准直透准直透镜镜棱棱镜镜聚焦透聚焦透镜镜出射狭缝出射

7、狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 500400单色器是将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。单色器由棱镜棱镜或光栅光栅等色散元件及狭缝和透镜等组成。其中色散元件是关键部件。2单色器单色器 （1）棱镜：棱镜：根据光的折射原理而将复合光色散为不同波长的根据光的折射原理而将复合光色散为不同波长的单色光，然后再让所需波长的光通过一个很窄的狭缝照射到单色光，然后再让所需波长的光通过一个很窄的狭缝照射到吸收池上。吸收池上。玻璃棱镜用于可见光范围，石英棱镜则在紫外和玻璃棱镜用于可见光范围，石英棱镜则在紫外和可见光范围均可使用。可见光范围均可使用。（2 2）光栅光栅：在镀铝的玻璃表面刻有多条等

8、宽：在镀铝的玻璃表面刻有多条等宽度等间距条痕度等间距条痕(600(600、12001200、24002400条条/mm )/mm )。 光栅光栅可根据光的衍射和干涉原理将复合光可根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为不同波长的单色光，然后再让所需色散为不同波长的单色光，然后再让所需波长的光通过狭缝照射到吸收池上。其分波长的光通过狭缝照射到吸收池上。其分辨率比棱镜大，可用的波长范围也较宽。辨率比棱镜大，可用的波长范围也较宽。3吸收池 吸收池也称比色皿，用于盛放参比溶液或待测溶液。它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的，按其相等的玻璃制成

9、的，按其厚度分为厚度分为0.5 cm，1 cm，2 cm，3 cm和和5 cm。在。在可见光区测量吸光度时使用玻璃可见光区测量吸光度时使用玻璃吸收池吸收池，紫外区则使用石英吸收池紫外区则使用石英吸收池。使用比色皿时应。使用比色皿时应注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。经常使用的注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。经常使用的吸收池应于清洗后浸泡在吸收池应于清洗后浸泡在蒸馏水蒸馏水中保存。中保存。 使用前需使用前需配对检验，成套吸收池其透光率之差应配对检验，成套吸收池其透光率之差应 -CH3Br -CH3OH -CH3Cl CH3F 习题习题P46第第20题题（4）增色效应和减色效应）增色效应和减

10、色效应前者指吸收强度增加，后者指吸收强度减小。前者指吸收强度增加，后者指吸收强度减小。（1）270-750nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2） 270-350 nm有吸收峰（有吸收峰（=10-100L/（mol*cm），），含有一个简单的非共轭且含有含有一个简单的非共轭且含有n电子的生色团电子的生色团（3） 250-300 nm 有中等强度的吸收峰有中等强度的吸收峰,（=200-2000L /（mol*cm ），如苯环。），如苯环。（4） 210-250 nm有强吸收峰，表明可能含有有强吸收峰，表明可能含有2个共轭双键个共轭双键；在；在260nm,300 nm,

11、330 nm有强吸收峰，说明是有强吸收峰，说明是3个或个或3个以个以上双键的共轭体系。上双键的共轭体系。 （5)若吸收峰延伸至可见光区，则可能是长链共轭或稠环若吸收峰延伸至可见光区，则可能是长链共轭或稠环化合物化合物 习题习题P46第第21,22题题4、常见有机化合物的紫外可见吸收光谱、常见有机化合物的紫外可见吸收光谱一、朗伯-比尔定律 朗伯-比尔定律是说明物质对单色光吸收的强弱与吸光物质的浓度和液层厚度间关系的定律。第三节第三节 紫外可见分光光度法的定量分析紫外可见分光光度法的定量分析 P91、透光率和吸光度入射光强度I0，吸收光强度Ia，透过光强度It， 反射光强度为IrI0 Ia + I

12、t + Ir被测溶液和参比溶液的吸收池同样材料和厚度，反射光强度影响相互抵消，上式简化为I0 Ia + It 透射光的强度 It与入射光的强度I0的比值称为透光率(T) 透光率愈大，溶液对光的吸收愈少。 透光率的负对数称为 吸光度(A) 当A为0时，T（%）为100 吸光度愈大，溶液对光的吸收愈多。0tITI0lglgtIATI 1760 年， Lambert 指出：一束平行单色光单色光通过有色溶液后，光的吸收程度与溶液液层的厚度成正比。A = k1 b1852年，Beer 指出：一束平行单色光通过有色溶液后，光的吸收程度与溶液的浓度成正比。A = k2 c将 Lambert 定律和 Beer

13、 定律合并起来，就得到 Lambert-Beer定律。A = K b c2、光的吸收定律、光的吸收定律(Lambert-Beer定律定律)c：物质的量浓度(mol L-1) b：为液层厚度(cm) K:吸光系数。应用的条件：p 入射光必须是单色光；p 吸收发生在稀的均匀的介质中；p 吸收过程中，吸收物质互相不发生作用。其数值的大小，与物质的性质、入射光波长、溶剂种类及溶液温度等因素有关。当波长等其他因素一定时，只与物质的性质有关。 两种表示方法： a：质量吸光系数(Lg-1cm-1) ； ：摩尔吸光系数(Lmol-1cm-1)。特点：不随浓度和液层厚度的改变而改变，作为定性鉴别的参数；在 ma

14、x处的摩尔吸光系数，常用max表示，。不同物质的max有时可能相同，但max不一定相同，作为定性的依据；max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高3、吸光系数（K）例：Cd2+浓度为140 umol L-1 ，双硫腙法显色测定波长为520nm，液层厚度2cm，吸光度为0.22，求 和透光率T。解： (1)A = b c 0.22 = 2 140 10-6 = 785.7 L mol-1 cm-1 (2) A =lgT = 0.22 lgT = 0.22 T = 100.22 = 0.60 = 60%标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常标准曲线法测定未知溶液的

15、浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯朗伯比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。 引起这种偏离的因素（两大类）：引起这种偏离的因素（两大类）：（1）光的因素光的因素，即仪器的非理想引起的；，即仪器的非理想引起的；（2）化学因素化学因素。正偏离正偏离负偏离负偏离Ac标准曲线标准曲线4、影响朗伯、影响朗伯比耳定律的因素比耳定律的因素（1）光的）光的因素因素 单色光不纯，导致负偏差。单色光不纯，导致负偏差。 散射光的影响，胶体、乳浊液或悬浊液由于散散射光的影响，胶体、乳浊液或悬浊液由于散射的作用使吸光度增大，或入射光不是

16、垂直通过射的作用使吸光度增大，或入射光不是垂直通过比色皿（比色皿（非平行入射光非平行入射光）产生正偏差）产生正偏差为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。好的单色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。收波长且吸收曲线较平坦处。(2) (2) 化学因素化学因素p 吸光质点的相互作用，吸光质点的相互作用，浓度较大时，产生负偏浓度较大时，产生负偏差，差， 朗伯朗伯-比尔定律只适合于稀溶液比尔定律只适合于稀溶液（C 12 Fe(OH)3 沉淀溶液的酸度影响显色反应的完全程度溶液的酸度影响显色反应的完全程度选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区 4. 显色温度、时间显色温度、时间 适宜的显色时间和温度由实验确定适宜的显色时间和温度由实验确定（曲线平坦部分对应的时间和温度（曲线平坦部分对应的时间和温度就是测定吸光度的最适宜时间）就是测定吸光度的最适宜时间） At2550t /minA 5. 溶剂的选择p一般选择有机溶剂（提高显色反应的灵敏度和速率）p光谱分析溶剂： 有良好的溶解能力 在测定波长范围无明显吸收 被测组分有良好的吸收峰形 挥发性小，不易燃，无毒，价格便宜