1、 第第2章章 紫外紫外可见分光光度法可见分光光度法(Ultraviolet and Visible UVVis Spectrophotometry)2.1 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱(UVVis Absorption Spectroscopy)2.2 LambertBeeer定律定律2.3 紫外紫外可见分光光度计可见分光光度计(UYYis Spectrophotometer)2.4 分析条件的选择分析条件的选择(Optimization of Analytical Condition)2.5 紫外紫外可见分光光度法的应用可见分光光度法的应用(Applications of UVVis S
2、pectrophotometry)21 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱(一一) 分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成1. *跃迁：跃迁：饱和烃饱和烃（甲烷，乙烷）（甲烷，乙烷）E很高，很高， n * * n *5电荷转移吸收光谱电荷转移吸收光谱6配位体场吸收光谱配位体场吸收光谱 22 LambertBeer定律定律(一一)透射比和吸光度透射比和吸光度描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系CABeerlALamber定律：定律：nlSII吸光质点数为厚度为物体截面为透过光强为入射光强为0取物体中一极薄层xxdISdnkSdSdn
3、kdSdnI透过薄层减弱的光强为几率光子通过薄层被吸收的不让光子通过的面积为薄层的吸光质点数为设入射光强为SdnkIdIxxnIIxxSdSkIdI00SnEIISnkII00lglnClSnCVnlVS和由lCEIIBeerLamber0lg定律表达式lCETAIITlg0吸光度透光率lECAT1010或：吸光系数EcbaAAAA总%1110cmEMlCEABeer定律应用的重要前提定律应用的重要前提入射光为单色光入射光为单色光 23 紫外紫外可见分光光度计可见分光光度计 (一一)主要组成部件主要组成部件1光源：光源：2单色器：单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件 棱
4、镜棱镜对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波长不等距分出光波长不等距 光栅光栅衍射和干涉衍射和干涉 分出光波长等距分出光波长等距钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200360nm3吸收池：吸收池： 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）4检测器：检测器：将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置5记录装
5、置：记录装置：讯号处理和显示系统讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器(二二)紫外紫外可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 紫外紫外可见分光光度计的类型很多，但可归可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三种类型，即单光束分光光度计、双光纳为三种类型，即单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计。束分光光度计和双波长分光光度计。1单光束分光光度计单光束分光光度计 其光路示意图如前面的图所示，经单色器分光后的其光路示意图如前面的图所示，经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液以进行一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶
6、液以进行吸光度的测定。这种简易型分光光度计结构简单，操吸光度的测定。这种简易型分光光度计结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。国产作方便，维修容易，适用于常规分析。国产722型、型、751型、型、724型、英国型、英国SP500型以及型以及Backman DU8型等均属于此类光度计。型等均属于此类光度计。2双光束分光光度计双光束分光光度计 3双波长分光光度计双波长分光光度计(三三)分光光度计的校正分光光度计的校正24 分析条件的选择分析条件的选择(一一)仪器测量条件仪器测量条件1 选择适宜的吸光度范围选择适宜的吸光度范围2 选择入射光波长和狭缝的宽度。选择入射光波长和狭缝的宽度。 (二
7、二)反应条件的选择反应条件的选择显色反应一般应满足下述要求：显色反应一般应满足下述要求：(i)反应的生成反应的生成物必须在紫外、可见光区有较强的吸光能力，物必须在紫外、可见光区有较强的吸光能力，即摩尔吸光系数较大，反应有较高的选择性；即摩尔吸光系数较大，反应有较高的选择性；(ii)反应生成物应当组成恒定、稳定性好显反应生成物应当组成恒定、稳定性好显色条件易于控制等、这样才能保证测量结果有色条件易于控制等、这样才能保证测量结果有良好的重现性；良好的重现性；(iii)对照性要好对照性要好2溶液酸度的影响溶液酸度的影响(三三)参比溶液的选择参比溶液的选择 1溶剂参比溶剂参比 2试剂参比试剂参比 3试
8、样参比试样参比 4平行操作溶液参比平行操作溶液参比(四四)干扰及消除方法干扰及消除方法 在光度分析中，体系内存在的干扰物质的影响有以下在光度分析中，体系内存在的干扰物质的影响有以下几种情况：干扰物质本身有颜色或与显色剂形成有色几种情况：干扰物质本身有颜色或与显色剂形成有色化合物，在测定条件下也有吸收；在显色条件下，干化合物，在测定条件下也有吸收；在显色条件下，干扰物质水解，析出沉淀使溶液混浊，致使吸光度的测扰物质水解，析出沉淀使溶液混浊，致使吸光度的测定无法进行；与待测离子或显色剂形成更稳定的配合定无法进行；与待测离子或显色剂形成更稳定的配合物使显色反应不能进行完全。物使显色反应不能进行完全。
9、可以采用以下几种方法来消除这些下扰作用：可以采用以下几种方法来消除这些下扰作用：(1)控制酸度控制酸度(2)选择适当的掩蔽剂选择适当的掩蔽剂(3)利用生成惰性配合物利用生成惰性配合物(4)选择适当的测量波长选择适当的测量波长(5)分离分离 25 紫外紫外可见分光光度法的应用可见分光光度法的应用(一一) 定性分析定性分析 1Woodward-Fieser规则规则2Scott规则规则(二二)结构分析结构分析 1判别顺反异构体判别顺反异构体反式异构体空间位阻小共轭程度较高反式异构体空间位阻小共轭程度较高 2判别互变异构体判别互变异构体(三三)定量分析定量分析lECA定量依据：要求单色光前提：iECA
10、mLgCigW 求含样过程：已知稀释)/(/)(lEAmLgCi100/lALmolCi/或%100%样CCii条件前提：固定仪器和测定CACKA样样同上条件固定条件查得测定样品曲线分别测定配制标准系列过程：CAACA标样标样标样标样AACCAACC标样与样品浓度相近；截距为固定仪器和测定条件；前提：0标样和分别测定一定过程：AASiSiAACCsCiCCSiSiAAmm%100%mmii第第3章章 红外光谱法红外光谱法(Infrared Spectrometry，IR)3.1概述概述(Introduction)3.2基本原理基本原理(Principle)3.3红外光谱仪红外光谱仪(Infra
11、red Spectrograph)3.5试样的处理和制备试样的处理和制备(Treatment and Preparation of Samples)3.5红外光谱法的应用红外光谱法的应用(Applications of lnfrared Spectrometry)31 概概 述述(一一)红外光区的划分红外光区的划分(二二)红外光谱法的特点红外光谱法的特点红外光谱法主要研究在振动小伴随有偶极矩变化的化合红外光谱法主要研究在振动小伴随有偶极矩变化的化合物。因此除了单原子分子和同核分子，几乎所有的有机物。因此除了单原子分子和同核分子，几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收。红外吸收谱带的波数位置、化
12、合物在红外光区均有吸收。红外吸收谱带的波数位置、波峰的数目及其强度反映了分子结构上的特点，可以波峰的数目及其强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的分子结构组成或确定其化学基团；而用来鉴定未知物的分子结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或其化学基团的含量有吸收谱带的吸收强度与分子组成或其化学基团的含量有关可用作进行定量分析和纯度鉴定。关可用作进行定量分析和纯度鉴定。 红外光谱分析对气体、液体、固体样品都可测定，具红外光谱分析对气体、液体、固体样品都可测定，具有用量少、分析速度快、不破坏试样等特点，使红外光有用量少、分析速度快、不破坏试样等特点，使红外光谱法成为现代分
13、析化学和结构化学的不可缺少的工具。谱法成为现代分析化学和结构化学的不可缺少的工具。32 基本原理基本原理(一一)产生红外吸收的条件产生红外吸收的条件 (1)辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等需的跃迁能量相等 (2)辐射与物质之间有偶合作用辐射与物质之间有偶合作用 (二二)双原子分子的振动双原子分子的振动(三三)多原子分子的振动多原子分子的振动1简正振动简正振动2简正振动的基本形式简正振动的基本形式(1)伸缩振动伸缩振动(2)变形振动变形振动(又称弯曲振动或变角振动又称弯曲振动或变角振动)3基本振动的理论数基本振动的理论数(四四)基团频率基团频率
14、1官能团具有特征吸收频率官能团具有特征吸收频率2基团频率区和指纹区基团频率区和指纹区(1)基团频率区基团频率区(2)指纹区(可以分为两个区域)3影响基团频率的因素影响基团频率的因素(1)电子效应电子效应(ii)共轭效应共轭效应(C效应效应)(iii)中介效应中介效应(M效应效应)当含有孤对电子的原子当含有孤对电子的原子(O、N、S等等)与具有多与具有多重键的原子相连时、也可起类似的共轭作重键的原子相连时、也可起类似的共轭作用称为中介效应用称为中介效应(2)氢键的影响氢键的影响 氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。低。 (3)振
15、动偶合振动偶合 当两个振动频率相同或相近的基因相邻并具有当两个振动频率相同或相近的基因相邻并具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变产生一个子使另一个键的长度发生改变产生一个“微微扰扰，从而形成了强烈的振动相互作用。其结，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是使振动频率发生变化，一个向高频移果是使振动频率发生变化，一个向高频移动一个向低频移动，谱带分裂。动一个向低频移动，谱带分裂。 4常见官能团的特征吸收频率3.3 红外光谱仪红外光谱仪 目前主要有两类红外光谱仪它们是色散型红外光谱仪目前主要有两类红外光谱仪它们是色散型红外光
16、谱仪和和Fourier变换红外光谱仪。变换红外光谱仪。(二二) Fourier变换红外光谱仪变换红外光谱仪34 试样的处理和制备试样的处理和制备(一一)红外光谱法对试样的要求红外光谱法对试样的要求 红外光谱的试样可以是气体、液体或固体，一般应符合以红外光谱的试样可以是气体、液体或固体，一般应符合以下要求：下要求： (1)试样应该是单一组分的纯物质试样应该是单一组分的纯物质 (2)试样中不应含有游离水。木本身有红外吸收，会严重干试样中不应含有游离水。木本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。的盐窗。 (3)试样的浓度和测试厚度应选择话当，以使光谱图中的
17、大试样的浓度和测试厚度应选择话当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于多数吸收峰的透射比处于10一一80范围内范围内 (二二)制样方法制样方法1 气态试样可在玻璃气槽内进行测定，它的两端气态试样可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的粘有红外透光的NaCl或或KBr窗片。先将气槽抽真窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。空，再将试样注入。2液体和溶液试样液体和溶液试样 常用的方法有：常用的方法有：(i)液体池法。沸点较低，挥发液体池法。沸点较低，挥发性较大的试祥，可注入封闭液体池中，液层性较大的试祥，可注入封闭液体池中，液层厚度一般为厚度一般为0011mm。(ii)液膜法。沸点较液膜法。
18、沸点较高的试样，直接滴在两块盐片之间，形成液膜。高的试样，直接滴在两块盐片之间，形成液膜。 2固体试样固体试样 常用的方法有：常用的方法有：(i)压片法。将压片法。将1-2mg试祥与试祥与200mg纯纯KBr研研细混匀置于模具中，用油压机上压成透明薄片，即可用于测细混匀置于模具中，用油压机上压成透明薄片，即可用于测定。试样和定。试样和KBr都应经干保处理研磨到粒度小于都应经干保处理研磨到粒度小于2um，以免，以免散射光影响。散射光影响。(ii)石蜡糊法。将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡糊法。将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合调成糊状，夹在盐片中测定。液体石蜡石蜡或全氟代烃混合调
19、成糊状，夹在盐片中测定。液体石蜡油自身的吸收带简单。但此法不能用来研究饱和烷烃的吸收油自身的吸收带简单。但此法不能用来研究饱和烷烃的吸收情况。情况。(iii)薄膜法，主要用于高分子化合物的测定。可将它们直薄膜法，主要用于高分子化合物的测定。可将它们直接加热熔触后涂制或压制成膜。也可将试样溶解在低沸点的易接加热熔触后涂制或压制成膜。也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜来测定。挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜来测定。35 红外光谱法的应用红外光谱法的应用（一）定性分析（一）定性分析 1己知物的鉴定己知物的鉴定 2未知物结构的测定未知物结构的测定图谱解析一般先从基团频率区的最强谱带入手，推测未知物图谱解析一般先从基团频率区的最强谱带入手，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团。再从指纹区的谱可能含有的基团，判断不可能含有的基团。再从指纹区的谱带来进一步验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关带来进一步验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰峰来确认一个基团的存在。对于简单化合物，确认几个基团之来确认一个基团的存在。对于简单化合物，确认几个基团之后，使可初步确定分子结构然后后，使可初步确定分子结构然后查对标准谱图核实。查对标准谱图核实。(二)定量分析
