分析化学Ⅱ紫外可见ppt课件

1、分析化学分析化学第十一章第十一章 紫外紫外-可见可见 分光光度法分光光度法 分析化学教分析化学教研室研室第一节第一节 光学分析概论光学分析概论 一、电磁辐射和电磁波谱一、电磁辐射和电磁波谱二、光学分析法及其分类二、光学分析法及其分类 三、光谱法仪器三、光谱法仪器分光光度计分光光度计1电磁辐射电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、 不需要任何物质作为传播媒介的一种能量 2电磁辐射的性质：具有波、粒二向性波动性：粒子性：1，cchhEE，注：续前3电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称。射线射线 X 射线射线紫外光紫外光可见光可见光红外光红外光微波微波无线电波无线电波（一光学分析法 依据物质发射的电磁

2、辐射或物质与电磁辐射相互 作用而建立起来的各种分析法的统称。（二分类： 1光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部 发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射 辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量 分析方法 续前2非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定 电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基 本性质变化的分析方法 分类：折射法、旋光法、比浊法、射线衍射法3光谱法与非光谱法的区别：续前（三发射光谱（四吸收光谱 光基态激发态释放能量发光hMM*发射光谱激发态光基态吸收辐射能量*MhM吸收光谱主要特点：五个单元组成一、紫外-可见吸收光谱的产生二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 三、

3、相关的基本概念四、吸收带类型和影响因素1分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起能级：电子能级、振动能级、转动能级跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程转振电分EEEEchhE能级差2分子吸收光谱的分类： 分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序 转振电EEE远红外吸收光谱红外吸收光谱可见吸收光谱紫外转振电mevEmevEmevE2525005. 0005. 025. 125105. 025. 106. 02013紫外-可见吸收光谱的产生 由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分子中 价电子或外层电子的能级跃迁而产生 （吸收能量=两个跃迁能级之差）预备知识：预备知识：图示b1. *跃迁：

4、跃迁：饱和烃甲烷，乙烷）饱和烃甲烷，乙烷）E很高，很高， n * * n *图示续前注：注：紫外光谱电子跃迁类型紫外光谱电子跃迁类型 ： n*跃迁跃迁 *跃迁跃迁 饱和化合物无紫外吸收饱和化合物无紫外吸收 电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系联系根据分子结构根据分子结构推测可能产生的电子跃迁类推测可能产生的电子跃迁类型；型；根据吸收谱带波长和电子跃迁类型根据吸收谱带波长和电子跃迁类型 推测分子中可能存在的基团分子结构推测分子中可能存在的基团分子结构鉴定）鉴定）1吸收光谱吸收曲线）： 不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同 以A作图 next2吸收光谱

5、特征：定性依据 吸收峰max 吸收谷min 肩峰sh 末端吸收饱和-跃迁产生图示back续前3生色团发色团）：能吸收紫外-可见光的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和电子的基团 产生n *跃迁和 *跃迁 跃迁E较低例： CC；CO；CN；NN 4助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收 峰加强同时使吸收峰长移的基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：OH，OR，NH，NR2，X续前5红移和蓝移： 由于化合物结构变化共轭、引入助色团取代基） 或采用不同溶剂后 吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移长移） 吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移紫移，短移）6增色效应和减色效应 增色效

6、应：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应7强带和弱带： max105 强带 min103 弱带1R带：由含杂原子的不饱和基团的n *跃迁产生CO；CN；NN E小，max250400nm，max200nm，max104共轭体系增长，max红移，max溶剂极性，对于(CHCH)n max不变 对于CHCCO max红移续前3B带：由 *跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带 max =254nm，宽带，具有精细结构；max=200极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4E带：由苯环环形共轭系统的 *跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm max104 （常观察不到）E

7、2 200nm max=7000 强吸收苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与K带合并 一起红移长移）图示图示图示续前影响吸收带位置的因素：影响吸收带位置的因素：1溶剂效应：溶剂效应：对对max影响：影响： next n-*跃迁：溶剂极性跃迁：溶剂极性，max蓝移蓝移 -*跃迁：溶剂极性跃迁：溶剂极性 ，max红移红移对吸收光谱精细结构影响对吸收光谱精细结构影响 next 溶剂极性溶剂极性，苯环精细结构消失，苯环精细结构消失溶剂的选择溶剂的选择极性；纯度高；截止波长极性；纯度高；截止波长 max2pH值的影响：影响物质存在型体，影响吸收波值的影响：影响物质存在型体，影响吸收波长长图示back

8、图示back分析化学分析化学第十一章第十一章 紫外紫外-可见可见 分光光度法分光光度法 分析化学教分析化学教研室研室一、Lamber-Beer定律 二、吸光系数和吸收光谱 三、偏离Beer定律的因素四、透光率的测量误差 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假设一束平行单色光通过一个吸光物体 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续前 取物体中一极薄层xxdISdnkSdSdnkdSdnI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

9、为设入射光强为SdnkIdIxxnIIxxSdSkIdI00SnEIISnkII00lglnClSnCVnlVS和由续前讨论：讨论：1Lamber-Beer定律的适用条件前提） 入射光为单色光 溶液是稀溶液2该定律适用于固体、液体和气体样品3在同一波长下，各组分吸光度具有加和性 运用：多组分测定lCEIIBeerLamber0lg定律表达式lCETAIITlg0吸光度透光率lECAT1010或：吸光系数EcbaAAAA总1吸光系数的物理意义：吸光系数的物理意义： 单位浓度、单位厚度的吸光度单位浓度、单位厚度的吸光度 讨论：讨论： 1E=f组分性质，温度，溶剂，组分性质，温度，溶剂，） 当组分性

10、质、温度和溶剂一定，当组分性质、温度和溶剂一定，E=f） 2不同物质在同一波长下不同物质在同一波长下E可能不同选择性吸可能不同选择性吸收）收） 同一物质在不同波长下同一物质在不同波长下E一定不同一定不同 3E，物质对光吸收能力，物质对光吸收能力, 定量测定灵敏度定量测定灵敏度 定性、定量依据定性、定量依据lCAE续前2吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法： 1摩尔吸光系数摩尔吸光系数： 在一定在一定下，下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度时的吸光度 2百分含量吸光系数百分含量吸光系数 / 比吸光系数：比吸光系数： 在一定在一定下，下，C=1g/100ml，L=1cm时的吸光度时的吸光度

11、 3两者关系两者关系3吸收光谱吸收曲线）：吸收光谱吸收曲线）：A%1110cmEM续前4吸光度测量的条件选择：吸光度测量的条件选择：1测量波长的选择：2吸光度读数范围的选择：3参比溶液(空白溶液)的选择：下测定须在较小的左右测定灵敏度高maxmaxmaxmaxlCAEAA样参调节光路光学性质和厚度相同样品池样品溶液，参比池空白溶液样品池参比池配制样品的溶剂空白溶液ATA%1000 注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素对透光率的干扰 依据Beer定律，A与C关系应为 经过原点的直线 偏离Beer定律的主要因素表现为 以下两个方面（一光学因素（一光学因素（二化学因素（

12、二化学因素 lCEA1非单色光的影响：非单色光的影响： Beer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 照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光 其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定 为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度 这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度续前21020121IIII和为对应的透过光光强分别和入射光光强分别为的光组成和设入射光由波长为lECIIlCEIITA10lglg0002010201020102010201211212110101010IIIIIIIIIIIITlCEElCElCElCE）（又02010201

13、11210lglgIIIIlCETAlCEE）（续前讨论：讨论： 入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状形状 结论：结论：选择较纯单色光选择较纯单色光，单色性，单色性） 选选max作为测定波长作为测定波长E，S且成线性）且成线性）偏离线性关系越严重与）（定律不成线性关系，偏离与成线性关系CAEEBeerCAEElCEAEE1221121续前2杂散光的影响：杂散光的影响： 杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度 范围内，与所选波长相距较远范围内，与所选波长相距较远杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件

14、污染造成杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值3反射光和散色光的影响：反射光和散色光的影响：反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光 直接对直接对T产生影响产生影响散射和反射使散射和反射使T，A，吸收光谱变形，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除注：一般可用空白对比校正消除4非平行光的影响：非平行光的影响：使光程使光程，A，吸收光谱变形，吸收光谱变形 Beer定律适用的另一个前提：稀溶液定律适用的另一个前提：稀溶液 浓度过高会使浓度过高会使C与与A关系偏离定律关系偏离定律影响测定结果

15、的相对误差两个因素： T和T T影响因素：仪器噪音 1暗噪音 2讯号噪音TlElEAClCETAlg1lgTTTCClg434. 0浓度的相对误差续前1暗噪音暗噪音与检测器和放大电路不确切性有关与检测器和放大电路不确切性有关 与光讯号无关与光讯号无关0)lg()lg434. 0(434. 0)lg434. 0(2TTTTTTTdTd对应最小的测量误差，%80.36434. 0lgTT%5 . 0%1%2 . 0TT今假设大多数分光光度计的适宜测量范围7 . 02 . 0%20%65：AT测定结果相对误差较小续前2讯号噪音讯号噪音与光讯号有关与光讯号有关表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范

16、围一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，对测定有利对测定有利 1光源：光源：2单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件 棱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 200360nm续前3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，适用于紫外和不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区

17、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：将光信号转变为电信号的装置检测器：将光信号转变为电信号的装置5记录装置：讯号处理和显示系统记录装置：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1单光束分光光度计：单光束分光光度计：特点：使用时来回拉动吸收池 移动误差对光源要求高比色池配对续前2双光束分光光度计：双光束分光光度计： 特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱 续前3双波长分光光度计双波长分光光度计 特点：利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差分析

18、化学分析化学第十一章第十一章 紫外紫外-可见可见 分光光度法分光光度法 分析化学教分析化学教研室研室一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析 （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续前1对比吸收光谱的一致性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续前2对比吸收光谱的特征值对比吸收光谱的特征值min%11maxmax，shcmE续前3对比吸光度或吸光系数的比值： 例：例：45. 315. 388. 170. 155036127836155036127812AAAAVB，三处最大吸收

19、，定性鉴别：药典规定续前（二纯度检查和杂质限量测定1纯度检查杂质检查）续前2杂质限量的测定： 例：肾上腺素中微量杂质肾上腺酮含量计算 2mg/mL -0.05mol/L的HCL溶液， 310nm下测定 规定 A3100.05 即符合要求的杂质限量0.06%06. 01002101 . 1%/101 . 1100/101 . 1143505. 0334%11肾上腺酮mlmgmlglEACcm（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lECA定量依据：续前1吸光系数法绝对法）吸光系数法绝对法）要求单色光前提：iECAmLgCigW 求含样过程：已知稀释)/(/)(lEAm

20、LgCi100/lALmolCi/或%100%样CCii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，求该溶液的浓度见书P201例1）解：mLgmLglEAC/0 .20100/00200. 01207414. 0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？（见书P61例2）解：mLgmLgCi/1045. 2100/1045. 21207507. 0

21、53mLgC/1050. 2100101001050. 252样%0 .98%1001050. 21045. 2%100%5512样CCBi练习例：解：%)0 .764(591. 01001025000.20367255iEAmLmLmLmgmlmLHCL求已知测移取稀至样品稀至吡啶 mLgmLglEACi/1092. 7100/1092. 7764591. 064%0 .99%10025010100100 . 21092. 7%100%26样CCii2标准曲线法标准曲线法条件前提：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

22、AACCAACC例如 芦丁含量测定mLmgmLmLmLmg250 . 32550/200. 0样品标样分别移取续前3对照法：外标一点法对照法：外标一点法 注：当样品溶液与标准品溶液的注：当样品溶液与标准品溶液的 稀释倍数相同时稀释倍数相同时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0.50

23、8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100g / mL见书P203例题解：mLgCCii/1 .98518. 0508. 01000100000.25105 . 2%1 .98%100%12标示量标示量iCB练习2吸光系数法 1207508. 01050. 2iiClEACmLgCi/1 .98%1 .98%100%12标示量标示量iCB续前（二多组分的定量方法（二多组分的定量方法cbaAAAA总定量依据：三种情况：1两组分吸收光谱不重叠互不干扰） 两组分在各自max下不重叠分别按单组分定量aaaaaaEACCEA1111由bbbbbbEACC

24、EA2222由bbaaAEAE222111；测定；测定过程：续前2两组分吸收光谱部分重叠两组分吸收光谱部分重叠 1测测A1b组分不干扰组分不干扰可按单组分定量测可按单组分定量测Ca 2测测A2a组分干扰组分干扰不能按单组分定量测不能按单组分定量测Ca babaaaAEEAE2222111；和测定；测定过程：aaaaaaEACCEA1111由bbaababaCECEAAA22222由baababECEAC222续前3 3两组分吸收光谱完全重叠两组分吸收光谱完全重叠混合样品测定混合样品测定（1解线性方程组法解线性方程组法（2等吸收双波长消去法等吸收双波长消去法（3系数倍率法系数倍率法 步骤：步骤：babababaAEEAEE22221111；和测定；和测定bbaababaCECEAAA11111bbaababaCECEAAA22222bababbabbaaEEEEEAEAC12211221babaabaababEEEEEAEAC12212112 步骤：步骤： 消除消除