紫外可见光谱-4

1、*第二章第二章 紫外可见吸收紫外可见吸收光谱分析法光谱分析法一、一、 定性、定量分析定性、定量分析qualitative and quanti-tative analysis二、二、 有机物结构确定有机物结构确定structure determination of organic compounds第四节第四节 紫外紫外-可见可见分光光度计分光光度计Ultraviolet visible spectrometry, UV-visUltraviolet-visible spectrophotometer*一、仪器组成一、仪器组成 紫外紫外- -可见分光光度计由可见分光光度计由光源、单色器、吸收池

2、、光源、单色器、吸收池、检测器检测器( (接受器）以及数据处理及记录（计算机）接受器）以及数据处理及记录（计算机）等部等部分组成。分组成。*热辐射光源：热辐射光源： 钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯 可见光源可见光源 3501000nm气体放电光源：气体放电光源： 氢灯或氘灯氢灯或氘灯 紫外光源紫外光源 160375nm光光源的供电一般都要用稳压电源源的供电一般都要用稳压电源1. 光源：光源：提供足够强度和稳定的连续光谱提供足够强度和稳定的连续光谱*2单色器：单色器：从光源辐射的复合光中分出单色光从光源辐射的复合光中分出单色光 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

3、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 包括狭缝、准直镜、包括狭缝、准直镜、色散元件。色散元件。*3吸收池（比色皿）：吸收池（比色皿）：盛放分析试样（液体）盛放分析试样（液体）玻璃玻璃能吸收能吸收UVUV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常用：液层厚度0.5、1-4cm微量：光径10mm 100、200、500、750、1000ul*4 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记录装置：记录装置：讯号处理和显示系统讯号处理和

4、显示系统光电池（硒光电池）光电池（硒光电池）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、分光光度计类型二、分光光度计类型1单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计 特点：特点：结构简单，价格便宜。主要适用于定量结构简单，价格便宜。主要适用于定量分析，而不适用于作定性分析。另外，结果受分析，而不适用于作定性分析。另外，结果受电源的波动影响较大。电源的波动影响较大。* 特点：特点：能自动比较了透过参比溶液和样品溶液的能自动比较了透过参比溶液和样品溶液的光的强度，不受光源（电源）变化的影响。光的强度，不受光源（电源）变化的影响。 还能进行波长扫描，快速得到试液的吸收光

5、谱。还能进行波长扫描，快速得到试液的吸收光谱。能用于定性分析。能用于定性分析。2单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计*3双波长双光束分光光度计双波长双光束分光光度计特点：特点： 利用吸光度差值定量，在背景干扰或者共存组利用吸光度差值定量，在背景干扰或者共存组分干扰下，对某一组分定量分析分干扰下，对某一组分定量分析 利于进行一些特殊的定量分析方法（微分光谱、利于进行一些特殊的定量分析方法（微分光谱、系数倍率法）系数倍率法）*第二章第二章 紫外可见吸收紫外可见吸收光谱分析法光谱分析法一、光度测量误差量一、光度测量误差量 photometry error二、二、 测量条件的选择测量条件的选择

6、selection of measurement condition第五节第五节 光度测量条件的选择光度测量条件的选择Ultraviolet visible spectrometry, UV-visselection of measurement condition for UV-vis*各种化学因素引入的误差各种化学因素引入的误差仪器测量不准引入的误差仪器测量不准引入的误差吸光度分吸光度分析的误差析的误差测量结果的误差常用浓度的相对误差测量结果的误差常用浓度的相对误差C/C表表示（示（C表示测量结果的浓度的绝对误差）。表示测量结果的浓度的绝对误差）。它的大小是与它的大小是与T的大小有关的。的

7、大小有关的。 对于给定的一台光度计，其读数（透光率）的误对于给定的一台光度计，其读数（透光率）的误差一般固定，等于常数差一般固定，等于常数T。但透光率的读数误差不。但透光率的读数误差不能代表测定结果的误差。能代表测定结果的误差。*影响测定结果的相对误差两个因素：影响测定结果的相对误差两个因素： T和和T T影响因素：仪器影响因素：仪器噪音噪音 1）暗噪音；）暗噪音； 2）讯号噪音）讯号噪音lgATc l 1lgAcllT 0.4343lgcTcTT浓度的相对误差一、透光度的测量误差（一、透光度的测量误差（T T） *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

8、 与光讯号无关与光讯号无关0.434()0lgdTdTTT令lg0.43430.434336.80%TAT，或者：，对应最小的测量误差0.2% 1%0.5%TT 大多数分光光度计的今假设*2）讯号噪音）讯号噪音与光讯号有关与光讯号有关 由讯号造成的测由讯号造成的测量误差较小的范围量误差较小的范围可延至较高吸光度可延至较高吸光度，这对测定有，这对测定有 利。利。*1测量波长的选择：测量波长的选择： 一般选用待测物质的一般选用待测物质的 max作为测量波长作为测量波长 但当在最大吸收波长处有干扰时，则应根据但当在最大吸收波长处有干扰时，则应根据“吸吸收最大干扰最小收最大干扰最小”的原则来选择波长。

9、的原则来选择波长。二、测量条件的选择二、测量条件的选择2控制适当的吸光度范围控制适当的吸光度范围 由测量误差可知，当吸光度在由测量误差可知，当吸光度在0.20.7之间时，之间时，测量误差最小，所以应尽量控制吸光度在此范围测量误差最小，所以应尽量控制吸光度在此范围进行测定。控制的方法为：进行测定。控制的方法为： 1）控制溶液的浓度；）控制溶液的浓度； 2）选用适当厚度的比色皿；）选用适当厚度的比色皿；*3狭缝宽度的选择狭缝宽度的选择 狭缝宽度直接影响测量的灵敏度和校正曲线狭缝宽度直接影响测量的灵敏度和校正曲线的线性范围，选择原则：减小狭缝宽度时试样的线性范围，选择原则：减小狭缝宽度时试样吸光度不

10、受影响为准。一般，吸光度不受影响为准。一般，狭缝宽度约为试狭缝宽度约为试样吸收峰半宽的十分之一。样吸收峰半宽的十分之一。4显色反应的控制显色反应的控制 由于金属离子本身的吸光度很低，一般采用由于金属离子本身的吸光度很低，一般采用显色剂与待测离子反应生成显色剂与待测离子反应生成UV-vis 吸收较大的物吸收较大的物质再进行测定金属离子含量。需要从质再进行测定金属离子含量。需要从PH值、显值、显色剂用量、显色时间和温度色剂用量、显色时间和温度等方面对显色反应的等方面对显色反应的条件进行控制。条件进行控制。*5参比溶液的选择参比溶液的选择 测量试样溶液的吸光度时，先要用参比溶液（空测量试样溶液的吸光

11、度时，先要用参比溶液（空白溶液）调节透光度为白溶液）调节透光度为100%，以消除溶液中其他成，以消除溶液中其他成分以及吸收池和溶剂对光的反射和吸收的干扰。参分以及吸收池和溶剂对光的反射和吸收的干扰。参比溶液主要有：比溶液主要有：（a）溶剂参比：试样组成简单、共存组份少（基）溶剂参比：试样组成简单、共存组份少（基体干扰少）、显色剂不吸收时，直接采用溶剂（体干扰少）、显色剂不吸收时，直接采用溶剂（多为蒸馏水多为蒸馏水）为参比；）为参比；（b）试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长）试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处有吸收时，采用试剂作参比（处有吸收时，采用试剂作参比（不加待测物不加待测物）；

12、）；（c） 试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，但不与显色剂反应时，可以试样作参比（，但不与显色剂反应时，可以试样作参比（不能不能加显色剂加显色剂）。）。*第二章第二章 紫外可见吸收紫外可见吸收光谱分析法光谱分析法一、一、 定性、定量分析定性、定量分析qualitative and quanti-tative analysis二、二、 有机物结构确定有机物结构确定structure determination of organic compounds第六节第六节 分析方法分析方法与应用与应用Ultraviolet visible spectrometr

13、y, UV-visMethod and application of analysis*一、定性分析一、定性分析 UV-vis 光谱比较简单，特征性不强，并且大光谱比较简单，特征性不强，并且大多数简单官能团在近紫外光区只有多数简单官能团在近紫外光区只有微弱吸收或微弱吸收或无吸收无吸收，所以在物质结构分析上有一定局限性。，所以在物质结构分析上有一定局限性。 但可用于但可用于鉴定共轭生色团和物质纯度分析鉴定共轭生色团和物质纯度分析等等定性分析方面。定性分析方面。定性分析方法：定性分析方法：1）. 比较试样和标样的吸收光谱（或标准图谱）：比较试样和标样的吸收光谱（或标准图谱）：形状、峰数、形状、峰数

14、、max位置与相应的位置与相应的max。2）. 用经验规则计算用经验规则计算max，然后与实测值比较。，然后与实测值比较。*1. 纯度鉴定纯度鉴定 若在一种不吸收某若在一种不吸收某波长紫外光的化合物中波长紫外光的化合物中，混有在该波段有吸收，混有在该波段有吸收的杂质，则容易检出。的杂质，则容易检出。如：甲醇中混有少量苯如：甲醇中混有少量苯 若所测化合物和杂质若所测化合物和杂质在同一波段有吸收，则在同一波段有吸收，则可根据可根据max位置与相应的位置与相应的max，来对比检测出杂质，来对比检测出杂质。肾上腺素中混有肾腺酮肾上腺素中混有肾腺酮纯甲醇纯甲醇含苯的甲醇含苯的甲醇*2. 化合物结构的辅助

15、分析：化合物结构的辅助分析： 紫外光谱法虽然不能反映整个分子结构，但紫外光谱法虽然不能反映整个分子结构，但可以用反映可以用反映生色团和助色团生色团和助色团结构，所以能够用来结构，所以能够用来化合物结构的辅助分析。化合物结构的辅助分析。 例如：例如： 推断化合物中共轭体系推断化合物中共轭体系 推断共轭结构化合物的异构体。推断共轭结构化合物的异构体。* 可获得的结构信息可获得的结构信息（1）200-400nm 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（=10-100）醛酮醛酮 n* 跃迁产生的跃迁产生的R 带。带。（3） 250-300

16、 nm 有中等强度的吸收峰（有中等强度的吸收峰（=200-2000）芳环的特芳环的特征征 吸收（具有精细结构的吸收（具有精细结构的B带）。带）。（4） 200-250 nm有强吸收峰（有强吸收峰（ 104），），表明含有一个共轭体表明含有一个共轭体系（系（K）带。共轭二烯：带。共轭二烯：K带（带（ 230 nm）；）；不饱和醛酮：不饱和醛酮：K带带 230 nm ，R带带 310-330 nm*立体结构和互变结构的确定立体结构和互变结构的确定CCHHCCHH顺式：顺式：max=280nm； max=10500反式：反式：max=295.5 nm；max=29000共平面产生最大共轭效应，共平面

17、产生最大共轭效应， max大大互变异构：互变异构： 酮式：酮式：max=204 nm；无共轭无共轭 烯醇式：烯醇式：max=243 nm H3CCH2CCOEtOOH3CCCHCOEtOHO*再如，乙酰丙酮存在酮式和烯醇式两种异构体再如，乙酰丙酮存在酮式和烯醇式两种异构体 在极性溶剂水中，以酮式异构体为主，形在极性溶剂水中，以酮式异构体为主，形成分子间氢键，成分子间氢键，max为为277nm； 在非极性溶剂己烷中，以烯醇式异构体为在非极性溶剂己烷中，以烯醇式异构体为主，形成分子内氢键，主，形成分子内氢键，max为为269nm。* 依据：朗伯依据：朗伯-比耳定律比耳定律 吸光度：吸光度： A=

18、l c 透光度：透光度：-lgT = l c 灵敏度高：灵敏度高： max：104105 L mol-1 cm -1；（；（比红外大比红外大） 二、定量分析二、定量分析 重要应用：重要应用：通过测量吸光度通过测量吸光度A值，根据吸收定值，根据吸收定律可以分析溶液浓度或者吸光组分含量。律可以分析溶液浓度或者吸光组分含量。*1. 单组分定量分析单组分定量分析Step 1: 配制一系列不同含量的标准溶液，以不含配制一系列不同含量的标准溶液，以不含被测组分的空白溶液作参比，在相同条件下测定标被测组分的空白溶液作参比，在相同条件下测定标准溶液的吸光度，绘制吸光度准溶液的吸光度，绘制吸光度浓度曲线，该曲浓

19、度曲线，该曲线就是线就是校正曲线校正曲线。 Step 2: 在在相同条件相同条件下测定未知溶液的吸光度，从下测定未知溶液的吸光度，从校正曲线上找到与之对应的未知试样的浓度。校正曲线上找到与之对应的未知试样的浓度。 注意注意:该方法必须要事先确定溶液浓度该方法必须要事先确定溶液浓度符合符合L-B定律定律的线性范围的线性范围。 主要有主要有标准对比法标准对比法和和校正曲线法校正曲线法两种。常用两种。常用的是校正曲线法，其分析过程为的是校正曲线法，其分析过程为 芦丁含量测定芦丁含量测定mLmgmLmLmLmg250 . 32550/200. 0样品标样分别移取*2. 多组分的定量分析多组分的定量分析

20、cbaAAAA总定量依据：三种情况：三种情况：1） 两组分吸收光谱不重叠（两组分吸收光谱不重叠（互不干扰互不干扰） 如右图，两组分如右图，两组分a、b在各自在各自max下不重叠下不重叠分别按单组分定量。分别按单组分定量。*（2 2）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（a）解线性方程组法）解线性方程组法（b）等吸收双波长消去法）等吸收双波长消去法（c）系数倍率法）系数倍率法* 步骤：步骤：11112222aba baba bAA测定和；测定和；11111a babababAAAl cl c 22222a babababAAAl cl c abcc*如右图，消除如右图，消除a的影响测的影响测b111222aa bba bbaAAAAAA1212aaaAA选的等吸收点 和1212()a bbbbbbbbAAAl cl c 注：须满足两个基本条件注：须满足两个基本条件 选定的两个波长下干扰组分选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点具有等吸收点 选定的两个波长下待测物的选定的两个波长下