紫外吸收光谱分析-中ppt课件

1、一、主要部件一、主要部件二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计主要特点：五个单元组成主要特点：五个单元组成分光光度计分光光度计1. 1. 光源光源(1)(1)利用固体灯丝材料高温放热产生的辐射作为光源利用固体灯丝材料高温放热产生的辐射作为光源的是热辐射光源。如钨灯、卤钨灯。两者均在可见的是热辐射光源。如钨灯、卤钨灯。两者均在可见区使用，卤钨灯的使用寿命及发光效率高于钨灯。区使用，卤钨灯的使用寿命及发光效率高于钨灯。 光源的作用是提供激发能，使待测分子产生吸收。光源的作用是提供激发能，使待测分子产生吸收。要求能够提供足够强的连续光谱、有良好的稳定性、要求

2、能够提供足够强的连续光谱、有良好的稳定性、较长的使用寿命，且辐射能量随波长无明显变化。常较长的使用寿命，且辐射能量随波长无明显变化。常用的光源有热辐射光源和气体放电光源。用的光源有热辐射光源和气体放电光源。一、主要部件一、主要部件(2)气体放电光源是指在低压直流电条件下，氢或氘气气体放电光源是指在低压直流电条件下，氢或氘气放电所产生的连续辐射。一般为氢灯或氘灯，在紫放电所产生的连续辐射。一般为氢灯或氘灯，在紫外区使用。外区使用。氘灯氘灯波长范围波长范围: 190420nm钨灯钨灯波长范围波长范围: 部分紫外区和部分紫外区和全部可见区全部可见区. 3502500nm单色器的作用是将来自光源的光按

3、单色器的作用是将来自光源的光按波长的长短顺序分散为单色光并能波长的长短顺序分散为单色光并能随意调节所需波长的光。主要由入随意调节所需波长的光。主要由入射狭缝、准直镜、色散元件、物镜射狭缝、准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝组成。和出射狭缝组成。(1) 入射狭缝用于限制杂散光进入单色器；入射狭缝用于限制杂散光进入单色器；(2) 准直镜将入射光束变为平行光束后进入色散元件；准直镜将入射光束变为平行光束后进入色散元件；(4) 物镜将出自色散元件的平行光聚焦于出口狭缝；物镜将出自色散元件的平行光聚焦于出口狭缝；(5) 出射狭缝用于限制通带宽度。出射狭缝用于限制通带宽度。(3) 色散元件把混合光分散为单色

4、光，是单色器的关键部色散元件把混合光分散为单色光，是单色器的关键部分；常用的色散元件有：棱镜、光栅、滤光片。分；常用的色散元件有：棱镜、光栅、滤光片。2. 单色器单色器用于盛放试液。石英池用于紫外用于盛放试液。石英池用于紫外可见区的测量，可见区的测量，玻璃池只用于可见区。玻璃池只用于可见区。3. 吸收池吸收池利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号简易分光光度计上使用光电池或光电管作为检测器。目简易分光光度计上使用光电池或光电管作为检测器。目前最常见的检测器是光电倍增管。前最常见的检测器是光电倍增管。其特点是在紫外其特点是在紫外-可见区的

5、灵敏度高，响应快。但强光照可见区的灵敏度高，响应快。但强光照射会引起不可逆损害，因此高能量检测不宜，需避光。射会引起不可逆损害，因此高能量检测不宜，需避光。光电倍增管光电倍增管4. 检测器检测器5. 记录装置记录装置紫外紫外-可见分光光度计，按其光学系统可分为单光束可见分光光度计，按其光学系统可分为单光束与双光束分光光度计、单波长与双波长分光光度计。与双光束分光光度计、单波长与双波长分光光度计。原理：由光源发出的连续光谱，进入单色器经色散元件原理：由光源发出的连续光谱，进入单色器经色散元件分光，获得的单色光分别通过参比溶液和样品溶液，进分光，获得的单色光分别通过参比溶液和样品溶液，进行光强度吸

6、收的测定。行光强度吸收的测定。二、紫外二、紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 1. 单光束分光光度计单光束分光光度计 单光束分光光度计只有一个光通道，分光后的单色光单光束分光光度计只有一个光通道，分光后的单色光直接透过吸收池，交互测定样品池和参比池，结构简单，直接透过吸收池，交互测定样品池和参比池，结构简单，适用于测定特定波长的吸收，进行定量。但仪器受电源、适用于测定特定波长的吸收，进行定量。但仪器受电源、光源、检测器等波动的影响较大，不能扣除这些波动的干光源、检测器等波动的影响较大，不能扣除这些波动的干扰，空白样品和待测样品单独测量，每换一个波长都要用扰，空白样品和待测样品单

7、独测量，每换一个波长都要用空白溶液重新校正，不能准确地扣除空白值。空白溶液重新校正，不能准确地扣除空白值。Zero Adjust100% AdjustWavelength selector原理：由光源发出的光通过单色器分光，将一束单色光从原理：由光源发出的光通过单色器分光，将一束单色光从狭缝送出，经光束分裂器分成强度相等的两束光，一束通狭缝送出，经光束分裂器分成强度相等的两束光，一束通过参比池，另一束通过样品池，仪器测得的是透过样品溶过参比池，另一束通过样品池，仪器测得的是透过样品溶液和参比溶液的光信号强度之比，比值即为试样的透光率液和参比溶液的光信号强度之比，比值即为试样的透光率T，经对数变

8、换可转换为吸光度经对数变换可转换为吸光度A。2. 双光束分光光度计双光束分光光度计 优点优点: 由于单波长双光束分光光度计一次测量可同时得到由于单波长双光束分光光度计一次测量可同时得到样品溶液相对空白溶液的透光度，因此双光束仪器可以消样品溶液相对空白溶液的透光度，因此双光束仪器可以消除光源强度变化和电源不稳定可能引起的误差，并且可以除光源强度变化和电源不稳定可能引起的误差，并且可以方便地对全波段进行扫描。方便地对全波段进行扫描。仪器仪器样品室样品室缺点缺点: 仪器较单光束仪昂贵，要求待测样品与参比以及它仪器较单光束仪昂贵，要求待测样品与参比以及它们的吸收池完全匹配。们的吸收池完全匹配。原理：同

9、一光源发出的光被分为两束，分别经过两个原理：同一光源发出的光被分为两束，分别经过两个单色器后获得两束不同波长的单色光，利用切光器使单色器后获得两束不同波长的单色光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，根据比耳两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，根据比耳定律，样品溶液在两个波长为定律，样品溶液在两个波长为1和和2的吸光度差值与的吸光度差值与溶液中待测物质的浓度成正比。溶液中待测物质的浓度成正比。3. 双波长分光光度计双波长分光光度计1因为仅用一个样品池进行测量，不需要用参比吸收池，因为仅用一个样品池进行测量，不需要用参比吸收池，因此可以消除参比池与样品池的不同而引起的误差。因此可

10、以消除参比池与样品池的不同而引起的误差。双波长分光光度法的优点双波长分光光度法的优点2对混浊样品进行测定时，可自动消除不同混浊度所引对混浊样品进行测定时，可自动消除不同混浊度所引起的背景吸收。起的背景吸收。3适当选择波长，简化混合组分同时测定过程。当试液适当选择波长，简化混合组分同时测定过程。当试液中含有两种组分且光谱重叠时，用单光束进行分析，必中含有两种组分且光谱重叠时，用单光束进行分析，必须预先对试样进行萃取分离或加掩蔽剂消除干扰组分后须预先对试样进行萃取分离或加掩蔽剂消除干扰组分后才能进行测定，而使用双波长法则可选择干扰组分的波才能进行测定，而使用双波长法则可选择干扰组分的波长测定结果做

11、参比，自动扣除其影响。长测定结果做参比，自动扣除其影响。（2测量波长的选择测量波长的选择 通常，测定时选择最大吸通常，测定时选择最大吸收处的波长收处的波长max 作为分析波长，测定的灵敏度高，作为分析波长，测定的灵敏度高，并且在最大吸收波长并且在最大吸收波长max附近，吸光度随波长的附近，吸光度随波长的变化小，测定的误差也小。但是实际工作中如果变化小，测定的误差也小。但是实际工作中如果最大吸收波长受到共存杂质的影响时，往往选择最大吸收波长受到共存杂质的影响时，往往选择灵敏度稍低、不受干扰的次强吸收波长。灵敏度稍低、不受干扰的次强吸收波长。测量条件的选择测量条件的选择（1光源的调节光源的调节 仪

12、器长期使用或更换灯泡后对仪器长期使用或更换灯泡后对仪器的光源要做好调节，在测定时，我们所需要仪器的光源要做好调节，在测定时，我们所需要的单色光越纯越好，也就是狭缝开的越窄越好，的单色光越纯越好，也就是狭缝开的越窄越好，因此必须充分发挥光源的强度，使单色器获得最因此必须充分发挥光源的强度，使单色器获得最大光强度。大光强度。（3狭缝宽度的选择狭缝宽度的选择 理论上，定性分析时采用理论上，定性分析时采用最小的狭缝宽度。在定量分析中，为了避免狭缝太最小的狭缝宽度。在定量分析中，为了避免狭缝太小，使出射光太弱而引起信噪比降低，可以将狭缝小，使出射光太弱而引起信噪比降低，可以将狭缝开大一点。通过测定吸光度

13、随狭缝宽度的变化规律，开大一点。通过测定吸光度随狭缝宽度的变化规律，可选择出合适的狭缝宽度。狭缝宽度在某范围内吸可选择出合适的狭缝宽度。狭缝宽度在某范围内吸光度恒定，狭缝宽度增大到一定程度时吸光度减小。光度恒定，狭缝宽度增大到一定程度时吸光度减小。因而，合适的狭缝宽度就是在吸光度不减小时的最因而，合适的狭缝宽度就是在吸光度不减小时的最大狭缝宽度。大狭缝宽度。（4吸光度范围的选择吸光度范围的选择 吸光度范围控制在吸光度范围控制在0.20.8之间，可以获得较高的准确度。可以通过控制之间，可以获得较高的准确度。可以通过控制样品液的浓度、样品池的光程、测量用的波长以及样品液的浓度、样品池的光程、测量用

14、的波长以及参比溶液的组成等来实现。参比溶液的组成等来实现。紫外吸收光谱法的应用紫外吸收光谱法的应用 定性分析定性分析 推断分子结构推断分子结构 纯度检查纯度检查 定量测定定量测定吸收曲线的形状、最大吸收波长吸收曲线的形状、最大吸收波长max及相应的及相应的max是定性鉴定的依据。是定性鉴定的依据。定性鉴定的主要参数定性鉴定的主要参数:max, max一、定性鉴别一、定性鉴别通常是在相同测定条件下比较未知物与已知标准通常是在相同测定条件下比较未知物与已知标准物的吸收光谱曲线物的吸收光谱曲线同时配合红外、核磁共振、质谱等共同进行定性同时配合红外、核磁共振、质谱等共同进行定性及结构鉴定及结构鉴定局限

15、性：曲线变化小；常有类似或雷同局限性：曲线变化小；常有类似或雷同 用紫外可见吸收光谱鉴定未知物的结用紫外可见吸收光谱鉴定未知物的结构较困难，因谱图简单，吸收峰个数少，构较困难，因谱图简单，吸收峰个数少，主要表现化合物的发色团和助色团的特主要表现化合物的发色团和助色团的特征。征。 利用紫外可见吸收光谱可确定有机化利用紫外可见吸收光谱可确定有机化合物中不饱和基团，还可区分化合物的合物中不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、同分异构体构型、构象、同分异构体二、推断结构二、推断结构1. 推测官能团推测官能团 220280 nm 无吸收无吸收 不含不饱和键，不含不饱和键，不含苯环，可能是饱和化合物不含

16、苯环，可能是饱和化合物 210250 nm 强吸收强吸收 *，2个共个共轭单位轭单位 260350 nm 强吸收强吸收 *，35个个共轭单位共轭单位 270350 nm 弱吸收弱吸收 n*，无强，无强吸收，吸收， 非共轭的含杂原子的双键非共轭的含杂原子的双键C=O, -NO2, -N=N- 260 nm230270中吸收中吸收 *，有苯环有苯环 2. 判断同分异构体CCOC2H5CH3CH2OOCCOC2H5CH3OHOCH酮式结构，无共轭酮式结构，无共轭弱吸收弱吸收 206nm烯醇式结构，共轭体系烯醇式结构，共轭体系强吸收强吸收=1.8104 245nm例：乙酰乙酸乙酯例：乙酰乙酸乙酯酮酮-烯醇互变异构体的判别烯醇互变异构体的判别顺式、反式异构体的判别顺式、反式异构体的判别CCHHCCHH反式反式 大共轭体系大共轭体系 顺式顺式 max=