UV-VIS实验讲义ppt课件

1、赛默飞世尔赛默飞世尔EV 220型型UV-VIS光谱仪光谱仪唐婉莹1；.教学要求教学要求1、掌握本实验室、掌握本实验室UV-VIS光谱仪的基本原理光谱仪的基本原理2、了解实验室了解实验室UV-VIS光谱仪的结构及一般应用光谱仪的结构及一般应用3、掌握掌握 Thermo Insight 软件的操作方法软件的操作方法2；.UV-VIS 概述概述l在仪器分析中紫外在仪器分析中紫外可见分光光度法是历史悠久、应用最为广泛的可见分光光度法是历史悠久、应用最为广泛的一种光学分析方法。它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的一种光学分析方法。它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，也就是说采用分

2、子或离子吸收入射光中特定波长的光的吸收作用，也就是说采用分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱来对物质进行定性分析、定量分析及结构分析。光而产生的吸收光谱来对物质进行定性分析、定量分析及结构分析。按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称为紫外法，合称为紫外- -可见分光光度法。可见分光光度法。l分光光度法是在比色法基础上发展起来的，两者所依据的原理基本分光光度法是在比色法基础上发展起来的，两者所依据的原理基本相同。由于分光光度法采用了更为先进的单色系统和光检测系统，相同。由于分光光度法采用了更为先进

3、的单色系统和光检测系统，使得分光光度法在灵敏度、准确度、精密度及应用范围上都大大优使得分光光度法在灵敏度、准确度、精密度及应用范围上都大大优于比色法。于比色法。3；. UV-VIS 的理论基础的理论基础 朗伯朗伯- -比尔定律：比尔定律： 当一束平行的单色光通过含有吸光物质的稀溶液当一束平行的单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度、液层厚度乘积时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度、液层厚度乘积成正比成正比，即，即 A= c l 式中比例常数式中比例常数与吸光物质的本性，入射光波长及温与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。度等因素有关。c c为吸光物质浓度，为吸光物质

4、浓度，l为透光液层厚度。为透光液层厚度。4；.UV-VIS 区域划分区域划分 紫外光区紫外光区: 10400nm 44）210210250250共轭键共轭键B带和带和E带吸收带吸收* *B 带中等带中等E1带峰强带峰强E2带峰强带峰强10102 2 10104 4约为约为10103 3230230270(270(K K带右带右) )184nm184nm204nm204nm苯环苯环(中心在中心在254nm)R带吸收带吸收nn* *弱弱10102 2270270350350B B带吸收右带吸收右含孤对电子含孤对电子的共轭键的共轭键15；.有机化合物吸收峰的影响因素有机化合物吸收峰的影响因素 由此可

5、见，有机化合物的吸收光谱是建立在由此可见，有机化合物的吸收光谱是建立在nn* * 或或* * 跃迁基础上的，它们跃迁基础上的，它们的吸收峰位于的吸收峰位于200200800nm800nm范围内。范围内。 物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。溶剂极性、温度物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。溶剂极性、温度、pH 等，都对吸收光谱等，都对吸收光谱的形状、吸收峰的位置、吸收强度等产生影响。的形状、吸收峰的位置、吸收强度等产生影响。 首先，溶液的极性对吸收峰的位置有不同的影响。首先，溶液的极性对吸收峰的位置有不同的影响。 * * 跃迁可以发生在任何具有不饱和键的有机化合物分子中，其最大摩尔吸光跃迁

6、可以发生在任何具有不饱和键的有机化合物分子中，其最大摩尔吸光率很大，吸收峰随溶剂极性的增加向长波方向移动，率很大，吸收峰随溶剂极性的增加向长波方向移动，发生红移。发生红移。如苯环的一个氢原子如苯环的一个氢原子被一些基团取代后，苯环在被一些基团取代后，苯环在254nm254nm处吸收带的最大吸收位置和强度就会改变。处吸收带的最大吸收位置和强度就会改变。 n n * * 跃迁跃迁发生在含有杂原子的不饱和化合物中，其最大摩尔吸光系数发生在含有杂原子的不饱和化合物中，其最大摩尔吸光系数max max 比比较小，吸收峰随溶剂极性增加而向短波方向移动较小，吸收峰随溶剂极性增加而向短波方向移动，发生蓝移。，

7、发生蓝移。 例如，水和酒精的蓝移可达例如，水和酒精的蓝移可达30nm30nm以上。以上。 其次，溶剂还影响吸收峰强度和光谱精细结构。因此，当比较标准物质和未知物质其次，溶剂还影响吸收峰强度和光谱精细结构。因此，当比较标准物质和未知物质的紫外吸收光谱时，必须采用同一种溶剂。的紫外吸收光谱时，必须采用同一种溶剂。16；.UV-VIS 吸收光谱的应用吸收光谱的应用-1 1 1、定性分析、定性分析 用于鉴定有机化合物。通常是在相同的条件下，比较未知物与已用于鉴定有机化合物。通常是在相同的条件下，比较未知物与已知标准物质的紫外光谱图，若两者的谱图相同，则可认为待测样品与知标准物质的紫外光谱图，若两者的谱

8、图相同，则可认为待测样品与已知物质具有相同的已知物质具有相同的生色团生色团。 但应注意，紫外吸收光谱相同，两种化合物有时不一定相同，所但应注意，紫外吸收光谱相同，两种化合物有时不一定相同，所以在比较以在比较maxmax的同时，还要比较它们的的同时，还要比较它们的值。如果待测物质和标准值。如果待测物质和标准物质的吸收波长、吸收系数都相同，则可认为两者时同一物质。物质的吸收波长、吸收系数都相同，则可认为两者时同一物质。 17；.UV-VIS 吸收光谱的应用吸收光谱的应用-2 用于检出某些官能团用于检出某些官能团, ,推断有机化合物分子的结构推断有机化合物分子的结构 例如化合物在例如化合物在 220

9、 220800nm 800nm 范围内无吸收峰，它可能范围内无吸收峰，它可能是脂肪族碳氢化和物，胺、晴、醇、羧酸、氯代烃和氟是脂肪族碳氢化和物，胺、晴、醇、羧酸、氯代烃和氟代烃，不含双键或环状共轭体系，没有醛、酮或溴、碘代烃，不含双键或环状共轭体系，没有醛、酮或溴、碘等基团。如果在等基团。如果在 250nm 250nm300nm 300nm 有中等强度的吸收带并有中等强度的吸收带并有一定的精细结构，则表示有苯环存在。有一定的精细结构，则表示有苯环存在。18；.UV-VIS 吸收光谱的应用吸收光谱的应用-3 如图为苯在乙醇中的紫外光谱如图为苯在乙醇中的紫外光谱吸收。苯在吸收。苯在180nm180

10、nm和和204nm204nm处有处有两个强吸收带，分别称为两个强吸收带，分别称为E E1 1和和E E2 2吸吸收带，是由苯环结构中三个乙烯的收带，是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭体系的跃迁产生的，是芳环状共轭体系的跃迁产生的，是芳香族化和物的特征吸收。在香族化和物的特征吸收。在230230270nm270nm处有较弱的一系列吸收带，处有较弱的一系列吸收带，称为精细结构吸收带，亦称为称为精细结构吸收带，亦称为B B吸吸收带。收带。B B吸收带的精细结构常用来吸收带的精细结构常用来辨认芳香族化和物。辨认芳香族化和物。 若苯环上有助色团如若苯环上有助色团如-OH-OH、-Cl-Cl等取代，由于等取

11、代，由于n n * * 共轭，使共轭，使E2 E2 吸收带向长波移动，并产生精细结吸收带向长波移动，并产生精细结构，因此可以从构，因此可以从E2E2和和B B来确定某些来确定某些取代基的存在。取代基的存在。 苯在乙醇中的紫外吸收光谱苯在乙醇中的紫外吸收光谱19；.UV-VIS 吸收吸收光谱的应用光谱的应用-4 2 2. .定量测定定量测定 紫外可见吸收光谱法是进行定量分析最有用的工具之一。依据是紫外可见吸收光谱法是进行定量分析最有用的工具之一。依据是朗伯比尔定律。该法不仅可以直接测定那些本身在紫外可见光谱朗伯比尔定律。该法不仅可以直接测定那些本身在紫外可见光谱区有吸收的无机物和有机物，还可以通

12、过适当的显色反应使被测物区有吸收的无机物和有机物，还可以通过适当的显色反应使被测物质生成在紫外可见光谱区有强烈吸收的产物，从而进行定量分析。质生成在紫外可见光谱区有强烈吸收的产物，从而进行定量分析。 另外，紫外分光光度法可方便的用来直接测定混合物中某些另外，紫外分光光度法可方便的用来直接测定混合物中某些组分的含量。如环乙烷中的苯、四氯化碳中的二硫化碳、鱼肝油中组分的含量。如环乙烷中的苯、四氯化碳中的二硫化碳、鱼肝油中的维生素的维生素A A等。等。20；.UV-VIS 吸收吸收光谱的应用光谱的应用-5 3.3.纯度检查纯度检查 如果一化合物在紫外区没有吸收峰，而其杂质有如果一化合物在紫外区没有吸

13、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。较强吸收，就可方便的检出该化合物中的痕量杂质。例如要鉴定甲醇和乙醇中的杂质苯，可利用苯在例如要鉴定甲醇和乙醇中的杂质苯，可利用苯在25254 4nmnm处的处的B B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长几乎没吸收带，而甲醇或乙醇在此波长几乎没有吸收。又如四氯化碳中有无二硫化碳杂质，只要有吸收。又如四氯化碳中有无二硫化碳杂质，只要观察在观察在318nm 318nm 处有无二硫化碳的吸收峰即可。处有无二硫化碳的吸收峰即可。 21；.紫外谱图提供的结构信息紫外谱图提供的结构信息 紫外谱图紫外谱图提供的主要信息是有关该化合物的共轭体系或某些碳基等的

14、提供的主要信息是有关该化合物的共轭体系或某些碳基等的 存在。可以粗略地归纳为下述几点：存在。可以粗略地归纳为下述几点： 化合物在化合物在220220800nm800nm内无紫外吸收，说明该化合物是脂肪烃、脂环烃或内无紫外吸收，说明该化合物是脂肪烃、脂环烃或 它们的简单衍生物它们的简单衍生物( (氯化物、醇、醚、羧酸等氯化物、醇、醚、羧酸等) )，甚至可能是非共轭的烯。，甚至可能是非共轭的烯。 220220250nm250nm内显示强的吸收内显示强的吸收(近近1000010000或更大或更大) )，这表明，这表明K K带的存在。带的存在。 即存在共扼的两个不饱和键即存在共扼的两个不饱和键( (共

15、轭二烯或共轭二烯或， 不饱和醛、酮不饱和醛、酮) ) 250250290nm290nm内显示中等强度吸收，且常显示不同程度的精细结构，说明内显示中等强度吸收，且常显示不同程度的精细结构，说明 苯环或某些杂芳环的存在。苯环或某些杂芳环的存在。 250250350nm350nm内显示中、低强度的吸收，说明碳基或共轭羰基的存在。内显示中、低强度的吸收，说明碳基或共轭羰基的存在。 300nm300nm以上的高强度吸收，说明该化合物具有较大的共轭体系。若高强度以上的高强度吸收，说明该化合物具有较大的共轭体系。若高强度 吸收具有明显的精细结构。说明稠环芳烃、稠环杂芳烃或其衍生物的存在。吸收具有明显的精细结

16、构。说明稠环芳烃、稠环杂芳烃或其衍生物的存在。22；.解析紫外谱图方法及有关注意事项解析紫外谱图方法及有关注意事项-1l 解析谱图时，应同时顾及吸收带的位置、强度和峰的形状三个方面：解析谱图时，应同时顾及吸收带的位置、强度和峰的形状三个方面： 从吸收带位置可估计产生该吸收的共轭体系的大小；吸收强度有助于从吸收带位置可估计产生该吸收的共轭体系的大小；吸收强度有助于 K带、带、B带和带和R带的识别；从吸收带形状可帮助判断产生紫外吸收的带的识别；从吸收带形状可帮助判断产生紫外吸收的 基团。如某些芳环衍生物，在峰形上显示一定程度的精细结构。基团。如某些芳环衍生物，在峰形上显示一定程度的精细结构。l 立

17、体位阻的作用常使一些共轭体系的吸收带发生明显的蓝移，这是立体位阻的作用常使一些共轭体系的吸收带发生明显的蓝移，这是 由于共轭体系的共平面性受到破坏所致。如联苯、由于共轭体系的共平面性受到破坏所致。如联苯、2,2 二甲基联二甲基联 苯、苯、4,4 二甲基联苯的紫外吸收。二甲基联苯的紫外吸收。l 介质的影响：在进行紫外测定时介质的影响：在进行紫外测定时, ,介质常有较重要的影响。总的说来，介质常有较重要的影响。总的说来， 相对于该化合物蒸汽的紫外吸收相对于该化合物蒸汽的紫外吸收, ,低极性溶剂的溶液其紫外吸收变化低极性溶剂的溶液其紫外吸收变化 小，高极性溶剂的溶液其紫外吸收变化大，且精细结构消失。

18、因此小，高极性溶剂的溶液其紫外吸收变化大，且精细结构消失。因此 一般应尽量采用低极性溶剂。一般应尽量采用低极性溶剂。23；.解析紫外谱图方法及有关注意事项解析紫外谱图方法及有关注意事项-224；.解析紫外谱图方法及有关注意事项解析紫外谱图方法及有关注意事项-3l苯环苯环E E2 2带带(204nm)(204nm)的溶剂效应需视衍生物各取代基的性的溶剂效应需视衍生物各取代基的性质而定。取代基为邻、对位取代基时，溶剂效应很小；质而定。取代基为邻、对位取代基时，溶剂效应很小；取代基为间位取代基时，随溶剂极性的增加而产生红取代基为间位取代基时，随溶剂极性的增加而产生红移。移。l对具有酸碱性的一些有机物

19、，如：酚、苯胺等，溶液对具有酸碱性的一些有机物，如：酚、苯胺等，溶液的的PHPH值对其吸收位置有很明显的影响。值对其吸收位置有很明显的影响。l最常用的标准谱图仍为萨特勒最常用的标准谱图仍为萨特勒(Sadtler)(Sadtler)紫外谱图，紫外谱图，因它同时有核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外谱，因它同时有核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外谱，且有上述谱图的综合索引，因此查阅萨特勒谱图是十且有上述谱图的综合索引，因此查阅萨特勒谱图是十分方便的，其查阅方式和查萨特勒红外谱相似。分方便的，其查阅方式和查萨特勒红外谱相似。25；.EV 220 紫外可见分光光度仪紫外可见分光光度仪生产公司：生产公司：美国

20、赛默飞世尔公司美国赛默飞世尔公司型型 号：号：EV 22026；.EV 220结构图结构图-127；.EV 220结构图结构图-228；.EV220内部工作示意图内部工作示意图1，8，9，12，15，16，20凹面反射镜；凹面反射镜；2汞灯；汞灯；3灯交换平面镜；灯交换平面镜；4氙灯；氙灯；5入口狭缝；入口狭缝；6，17平面反射镜色散元件（棱镜）；平面反射镜色散元件（棱镜）；10，11出口狭出口狭缝；缝；13调制板；调制板；14斩光器；斩光器；18参比池；参比池；19样品池；样品池；21光电倍增管光电倍增管29；.主要部件的性能与作用主要部件的性能与作用-1EV220光谱仪可测波长范围为光谱仪

21、可测波长范围为1901100nm，由以下，由以下5个部分组成：个部分组成：光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示器显示器30；.主要部件的性能与作用主要部件的性能与作用-2 1. 1. 光源光源 功能：提供能量激发被测物质分子，使之产生电子光谱谱带（提供宽带辐射）。功能：提供能量激发被测物质分子，使之产生电子光谱谱带（提供宽带辐射）。 对光源的要求：对光源的要求：a.a.在所需的光谱区域内，能发射连续的具有足够强度的光。在所需的光谱区域内，能发射连续的具有足够强度的光。 b. b.其能量随波长变化尽可能小。其能量随波长变化尽可能小。c.c.使用寿命长。使用寿命长。 一般紫外和可见光源：一般紫外和可见光源： 气体放电光源：气体放电光源： 氢氢 灯、灯、氘氘 灯、灯、氙灯氙灯 （180375nm 180375nm ） 紫紫 外外 区区 热辐射光源：热辐射光源： 钨丝灯、钨丝灯、卤钨灯、卤钨灯、汞灯汞灯 （3202500nm3202500nm） 可见光区可见光区2. 2. 单色器单色器 功能：功能：