第三章 紫外-可见第三次课.ppt

第三章紫外 可见分光光度法 第四节分析条件的选择 一 仪器测量条件的选择 任何光度计都有一定的测量误差 这是由于光源不稳定 实验条件的偶然变动 读数不准确等因素造成的 这些因素对于试样的测定结果影响较大 特别时当试样浓度较大或较小时 因此要选用适宜的吸光度范围 以使测量的结果的误差尽量减小 根据Lamberert Beer定律微分后 得 或 3 13 将式 3 13 代入Lamberert Beer定律 则测定结果的相对误差为 3 14 要使测定结果的相对误差 c c 最小 对T求导数应有一极小值 即 lgT 0 4343或T 36 8 即当吸光度A 0 434时 吸光度测量误差最小 如果光度计读数误差为1 若要求浓度测量的相对误差小于5 则待测溶液的透射比应选在70 10 范围内 吸光度为0 15 1 00 实际工作中 可通过调节待测溶液的浓度 选用适当厚度的吸收池等方式使透射比T 或吸光度A 落在此区间内 二 反应条件的选择 一 显色反应1 概念选用适当的试剂 与待测离子反应生成对紫外或可见光有较大吸收的物质再行测定 2 显色反应满足的要求a 反应的生成物必须在紫外 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 b 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良好的重现性 c 对照性要好 显色剂与有色配合物的 max的差别要在60nm以上 二 影响显色反应的因素 1 显色剂的用量生成配位化合物的显色反应可用下式表示 3 16 式中 M代表金属离子 R为显色剂 n为配合物的累积稳定常数 由式3 16可见 当 R 固定时 从M转化城MRn的转化率不发生变化 对稳定性好的 即 n大 配合物 只要显色剂过量 显色反应既能定量进行 而对不稳定的配合物或可行成逐级配合物时 显色剂用量要过量很多或必须严格控制 例如 以SCN 作显色剂测定钼时 要求生成红色的Mo SCN 5配合物进行测定 但SCN 浓度过高时 由于会生成浅红色的Mo SCN 6 配合物而使吸光度降低 显色剂的用量可通过实验确定 作吸光度显色剂浓度变化曲线 选恒定吸光度值时的显色剂用量 2 溶液酸度的影响 多数显色剂都是有机弱碱或弱酸 介质的酸度会直接影响显色剂的离解程度 从而影响显色反应的完全程度 溶液酸度的影响表现在许多方面 1 pH的不同 可形成具有不同配位数 不同颜色的配合物 Fe 可与水杨酸在不同pH生成组成配比不同的配合物 2 pH增大会引起某些金属离子水解而形成各种型体的羟基配合物 甚至可能析出沉淀 或者由于生成金属的氢氧化物而破坏了有色配合物 使溶液的颜色退去 实际工作中使通过实验来确定显色反应的最宜酸度的 具体做法是固定溶液中待测组分与显色剂的浓度 改变溶液的酸度pH 测定溶液的吸光度A与pH的关系曲线 从中找出最宜范围 3 其它问题显色反应的时间 温度 放置时间对配合物稳定性的影响等对显色反应有影响 三 参比溶液的选择 测量试样溶液的吸光度时 先要用参比溶液调节透射比位100 以消除溶液中其它成分以及吸收池和溶剂对光的反射和吸收所带来的误差 根据试样溶液的性质 选择合适组分的参比溶液和重要的 1 溶剂参比当试样溶液的组成较为简单 共存的其他组分很少且对测定波长的光几乎没有吸收时 可采用溶剂作为参比溶液 这样可以消除溶剂 吸收池等因素的影响 2 试剂参比如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收 按显色反应相同的条件 只是不加入试样 同样加入试剂和溶剂作为参比溶液 这参比溶液可消除试剂中的组分产生吸收的影响 3 试样参比如果试样基体在测定波长有吸收 而与显色剂不起显色反应时 可按与显色反应相同的条件处理试样 只是不加显色剂 这种参比溶液适用于试样中有较多的共存组分 加入的显色剂量不大 且显色剂在测定波长无吸收的情况 4 平行操作溶液参比用不含被测组分的试样 在相同条件下与被测试样同样进行处理 由此得到平行操作参比溶液 四 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物 使显色反应不能进行完全 消除干扰方法 1 控制酸度根据配合物的稳定性不同 可以利用控制酸度的方法提高反应的选择性 以保证主反应进行完全 2 选择适当的掩蔽剂 常用的有效方法 掩蔽剂不与待测离子作用 掩蔽剂以及它与干扰物质形成的配合物的颜色应不干扰待测离子的测定 3 利用生成惰性配合物 4 选择适当的测量波长 5 分离 第五节定性和定量分析 一 定性分析二 定量分析 一 定性分析 一 定性鉴别 定性鉴别的依据 吸收光谱的特征吸收光谱的形状吸收峰的数目吸收峰的位置 波长 吸收峰的强度相应的吸光系数 1 对比吸收光谱的一致性 同一测定条件下 与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较 2 对比吸收光谱的特征值 3 对比吸光度或吸光系数的比值 例 维生素A1 max 326nm 维生素A2 max 351nm 维生素A2 合成维生素 二 纯度检查和杂质限量测定 1 纯度检查 杂质检查 1 峰位不重叠 找 使主成分无吸收 杂质有吸收 直接考察杂质含量2 峰位重叠 主成分强吸收 杂质无吸收 弱吸收 与纯品比较 E 杂质强吸收 主成分吸收 与纯品比较 E 光谱变形 2计算不饱和有机化合物 max的经验规则 1 伍德沃德 Woodward Fieser 规则 适用于共轭烯烃 不多于四个双键 共轭烯酮类化合物 跃迁吸收峰 max的计算 P39表3 5 表3 6 共轭烯烃 例1 异环二烯基数 214 环外双键 5 2 3 5位烷基取代 4 5 计算 239nm 例 水芹烯有两种异构体 经其他方法测定其结构为A及B 其紫外光谱 体的 max为268nm max为2500 体的 max为229nm max为900 试问A及B何者为 体 何者为 体 基数 214 环外双键 5 烷基取代 2 5 计算 229nm A 体 基数 253 烷基取代 3 5 计算 268nm B 体 不饱和羰基化合物 基数 215 增加一个共轭双键 39 同环二烯 30 环外双键 5 取代烷基 10 取代烷基 18 计算 317nm 2 斯科特 Scott 规则 适用于芳香族羰基取代衍生物 max的计算 测定 288nm 基数 230 对位氨基 58 计算 288 二 结构分析 1判别顺反异构体 反式异构体空间位阻小 共轭程度较高 其 max和 max大于顺式异构体 顺式 max 280nm max 13500 反式 max 295nm max 27000 2判别互变异构体 一般共轭体系的 max和 max大于非共轭体系 酮式 max 243nm max 16 烯醇式 max 272nm max 16000 三 定量分析 一 单组分的定量方法 1 吸光系数法2 标准曲线法3 对照法 外标一点法 续前 1 吸光系数法 绝对法 练习 例 维生素B12的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207 用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0 414 求该溶液的浓度 解 练习 例 精密称取B12样品25 0mg 用水溶液配成100ml 精密吸取10 00ml 又置100ml容量瓶中 加水至刻度 取此溶液在1cm的吸收池中 于361nm处测定吸光度为0 507 求B12的百分含量 解 练习 例 解 续前 2 标准曲线法 示例 芦丁含量测定 续前 3 对照法 外标一点法 注 当样品溶液与标准品溶液的稀释倍数相同时 练习 例 维生素B12的含量测定精密吸取B12注射液2 50mL 加水稀释至10 00mL 另配制对照液 精密称定对照品25 00mg 加水稀释至1000mL 在361nm处 用1cm吸收池 分别测定吸光度为0 508和0 518 求B12注射液注射液的浓度以及标示量的百分含量 该B12注射液的标示量为100 g mL 解 1 对照法 练习 2 吸光系数法 2 多组分定量方法 1 解联立方程组 a b 270nm 两个基本条件 选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点 选定的两个波长下待测组分的吸光度差值应足够大 2 双波长等吸收分光光度法 练习 解 1 取咖啡酸 在165 干燥至恒重 精密称取10 00mg 加少量乙醇溶解 转移至200mL容量瓶中 加水至刻度线 取此溶液5 00mL 置于50mL容量瓶中 加6mol L的HCL4mL 加水至刻度线 取此溶液于1cm比色池中 在323nm处测定吸光度为0 463 已知该波长处的 求咖啡酸百分含量 练习 解 2 精密称取0 0500g样品 置于250mL容量瓶中 加入0 02mol LHCL溶解 稀释至刻度 准确吸取2mL 稀释至100mL 以0 02mol LHCL为空白 在263nm处用1cm吸收池测定透光率为41 7 其摩尔吸光系数为12000 被测物分子量为100 0 试计算263nm处和样品的百分含量 四 配合物组成及其稳定常数的测定 五 酸碱离解常数的测定 本章需要掌握的内容名词解释 红移效应 蓝移效应 生色团 助色团 标准曲线 工作曲线填空题 1 分子外层电子的分子轨道可以分为哪几种 2 它可能产生哪几种类型