紫外可见分光光法A学习教案

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1、会计学1紫外可见紫外可见(kjin)分光光法分光光法A第一页，共76页。第一节第一节 光学光学(gungxu)(gungxu)分析概论分析概论 一、电磁辐射一、电磁辐射(din c f sh)和电和电磁波谱磁波谱二、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第1页/共76页第二页，共76页。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(wzh)作为传播媒介的一种能量 2电磁辐射的性质(xngzh)：具有波、粒二向性波动性：粒子性：1，cchhEE，注：第2页/共76页第三页，共76页。3电磁波谱：电磁辐射(din c f sh

2、)按波长顺序排列，称。波长波长长长第3页/共76页第四页，共76页。（一）光学分析法 依据物质(wzh)发射的电磁辐射或物质(wzh)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(din c f sh)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(din c f sh)的强度随波长变化的定性、定量 分析方法 按能量交换方向分 吸收光谱法 发射光谱法 按作用结果不同分 原子光谱线状光谱 分子光谱带状光谱第4页/共76页第五页，共76页。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(zhsh)、干

3、涉、衍射和偏振等基 本性质变化的分析方法 分类：折射(zhsh)法、旋光法、比浊法、射线衍射法3 光 谱 法 与 非 光 谱 法 的 区 别(qbi)： 光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 非光谱法：内部能级不发生变化 仅测定电磁辐射性质改变 第5页/共76页第六页，共76页。（三）发射光谱(f sh un p)（四）吸收光谱(x shu un p) 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例：-射线(shxin)；x-射线(shxin)；荧光例：原子吸收光谱，分子吸收光谱吸收光谱第6

4、页/共76页第七页，共76页。主 要 特 点 ： 五 个 单 元(dnyun)组成光光源源(gungyun)单色器单色器样品池样品池检测器检测器记录装置记录装置第7页/共76页第八页，共76页。一、紫外-可见吸收光谱的产生(chnshng)二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 三、相关的基本概念四、吸收带类型和影响因素第8页/共76页第九页，共76页。1分子吸收光谱的产生(chnshng)由能级间的跃迁引起能级：电子能级、振动能级、转动(zhun dng)能级跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光强

5、度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱转振电分EEEEchhE能级差第9页/共76页第十页，共76页。2分子吸收光谱的分类： 分子内运动(yndng)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(chnshng) 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(chnshng) （吸收能量=两个跃迁能级之差）第10页/共76页第十一页，共76页。预备预备(ybi)知识：知识

6、： 价电子：电子 饱和的键 电子 不饱和的键 n电子 轨道(gudo)：电子围绕原子或分子运动的几率 轨道(gudo)不同，电子所具有能量不同 基态与激发态：电子吸收能量，由基态激发态 c 成键轨道与反键轨道：n *第11页/共76页第十二页，共76页。第12页/共76页第十三页，共76页。1. *跃迁：跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷饱和烃（甲烷，乙烷(y wn)）E很高，很高， n * * n *第13页/共76页第十四页，共76页。第14页/共76页第十五页，共76页。注：注：紫外光谱紫外光谱(gungp)电子跃迁类型电子跃迁类型 ： 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

7、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）第15页/共76页第十六页，共76页。1吸收光谱（吸收曲线）： 不 同 波 长 光 对 样 品 作 用(zuyng)不同，吸收强度不同 以A作图 next2吸收光谱特征：定性依据 吸收峰max 吸收谷min 肩峰sh 末端吸收饱和-跃迁产生第16页/共76页第十七页，共76页。第17页

8、/共76页第十八页，共76页。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(j tun)有机物：连有杂原子的饱和基团(j tun)例：OH，OR，NH，NR2，X注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度(qingd)也增强第18页/共76页第十九页，共76页。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(xshu)峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移） 吸收(xshu)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 增色效应

9、：吸收强度(qingd)增强的效应 减色效应：吸收强度(qingd)减小的效应7强带和弱带： max105 强带 min103 弱带第19页/共76页第二十页，共76页。1R带：由含杂原子的不饱和基团(j tun)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(rngj)极性，对于(CHCH)n max不变 对于CHCCO max红移第20页/共76页第二十一页，共76页。3B带：由 *跃迁产生芳 香 族 化 合 物 的 主 要 特 征 吸 收(xshu)带 max =254nm，宽带，具有精细结构；max=2

10、00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(chnshng)芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm max104 （常观察不到）E2 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）第21页/共76页第二十二页，共76页。第22页/共76页第二十三页，共76页。第23页/共76页第二十四页，共76页。第24页/共76页第二十五页，共76页。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 -

11、*跃迁：溶剂极性跃迁：溶剂极性 ，max红移红移对吸收光谱对吸收光谱(x shu un p)精精细结构影响细结构影响 next 溶剂极性溶剂极性，苯环精细结构消，苯环精细结构消失失溶剂的选择溶剂的选择极性；纯度高；极性；纯度高；截止波长截止波长 主成分吸收与纯品比较，E，光谱变形第54页/共76页第五十五页，共76页。2杂质(zzh)限量的测定：例：肾上腺素中微量杂质肾上腺酮含量(hnling)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 . 11

12、43505. 0334%11肾上腺酮mlmgmlglEACcm第55页/共76页第五十六页，共76页。（ 一 ） 单 组 分 的 定 量(dngling)方法1吸光系数(xsh)法 2标准曲线法 3对照法：外标一点法lECA定量依据：第56页/共76页第五十七页，共76页。1吸光系数吸光系数(xsh)法（绝法（绝对法）对法）要求单色光前提：iECAmLgCigW 求含样过程：已知稀释)/(/)(lEAmLgCi100/lALmolCi/或%100%样CCii第57页/共76页第五十八页，共76页。例：维生素B12 的水溶液在361nm处的百分(bi fn)吸光系数为207，用1cm比色池测得某

13、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）mLgmLglEAC/0 .20100/00200. 01207414. 0第58页/共76页第五十九页，共76页。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(kd)。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. 053mLgC/1050. 2100101001050. 252样%0 .98%1001050. 210

14、45. 2%100%5512样CCBi第59页/共76页第六十页，共76页。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CCii第60页/共76页第六十一页，共76页。2标准标准(biozhn)曲曲线法线法条件前提：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AACCAA

15、CC第61页/共76页第六十二页，共76页。 芦丁(l dn)含量测定mLmgmLmLmLmg250 . 32550/200. 0样品标样分别移取第62页/共76页第六十三页，共76页。3对照对照(duzho)法：外标一点法：外标一点法法注 ： 当 样 品 溶 液 与 标 准注 ： 当 样 品 溶 液 与 标 准(biozhn)品溶液的品溶液的 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第63页/共76页第六十四页，共76页。例： 维生素B12的含量测定 精密吸取B1

16、2注射液2.50mL，加水稀释(xsh)至10.00mL；另配制对照液，精密称定对照品25.00mg，加水稀释(xsh)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100g / mL）见书P203例题解：1）对照(duzho)法 mLgCCii/1 .98518. 0508. 01000100000.25105 . 2%1 .98%100%12标示量标示量iCB第64页/共76页第六十五页，共76页。2）吸光系数(xsh)法 1207508. 01050. 2iiClEACmLg

17、Ci/1 .98%1 .98%100%12标示量标示量iCB第65页/共76页第六十六页，共76页。（ 二 ） 多 组 分 的 定 量（ 二 ） 多 组 分 的 定 量(dngling)方法方法cbaAAAA总定量依据：三种情况：1两组分(zfn)吸收光谱不重叠（互不干扰） 两组分(zfn)在各自max下不重叠分别按单组分(zfn)定量aaaaaaEACCEA1111由bbbbbbEACCEA2222由bbaaAEAE222111；测定；测定过程：第66页/共76页第六十七页，共76页。2 两 组 分 吸 收 光 谱 部 分 重 叠 两 组 分 吸 收 光 谱 部 分 重 叠(chngdi)

18、1测测A1b组分不干扰组分不干扰可按可按单组分定量测单组分定量测Ca 2测测A2a组分干扰组分干扰不能不能按单组分定量测按单组分定量测Ca babaaaAEEAE2222111；和测定；测定过程：aaaaaaEACCEA1111由bbaababaCECEAAA22222由baababECEAC222第67页/共76页第六十八页，共76页。3 3两组分吸收光谱两组分吸收光谱(x shu (x shu un p)un p)完全重叠完全重叠混合混合样品测定样品测定（1）解线性方程组）解线性方程组法法（2）等吸收双波长）等吸收双波长消去法消去法（3）系数）系数(xsh)倍倍率法率法第68页/共76页第

19、六十九页，共76页。n步步骤骤(bzhu)：babababaAEEAEE22221111；和测定；和测定bbaababaCECEAAA11111bbaababaCECEAAA22222bababbabbaaEEEEEAEAC12211221babaabaababEEEEEAEAC12212112第69页/共76页第七十页，共76页。n步骤步骤(bzhu)： 消除消除(xioch)a的的影响测影响测bbabababaAAAAAA222111babbaabababaAAAAAAAAA)()(212121aaAAa2121和的等吸收点选bbbbbbbbaCECEEAAA)(2121bbabbbabE

20、AEEAC21第70页/共76页第七十一页，共76页。消去消去(xio q)b的影响的影响测测a 注：须满足两个基本条件注：须满足两个基本条件选定选定(xun dn)的两个波长下干的两个波长下干扰组分具有等吸收点扰组分具有等吸收点选定选定(xun dn)的两个波长下待的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大测物的吸光度差值应足够大bbAAb 2 1 2 1和的等吸收点选aaaaaaabaCECEEAAA)(21 2 1abaaabaaEAEEAC 2 1第71页/共76页第七十二页，共76页。前提：干扰组分前提：干扰组分b不成不成(bchng)峰峰形形 无 等 吸无 等 吸收点收点第72页/共7

21、6页第七十三页，共76页。步骤：b曲线上任(shng rn)找一点1 另一点2优点：同时将待测组分和干扰组优点：同时将待测组分和干扰组分放大信号分放大信号(xnho)K(xnho)K倍，倍， 提高了待测组分测定灵提高了待测组分测定灵敏度敏度 倍率因子令KAAbb21)()()()(1212112212aabbababbababaAKAAKAAAAAKAKAAbA1bA2aaaaabaCEKEAKAA)(1212的干扰消除了bCAaba第73页/共76页第七十四页，共76页。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

22、5.00mL，置于50mL容量瓶中，加6mol/L的HCL 4mL，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（见书后P215 题16）9 .927%11cmEmLgmLgCi/10900. 4100/10900. 419 .927463. 064mLgC/10000. 55052001000.1063样%0 .98%10010000. 510900. 4%100%66样咖啡酸CCi5052001稀释因子注：第74页/共76页第七十五页，共76页。2精密称取0.0500g样品，置于250mL容量瓶中，加入 0.02mol/L

23、HCL溶解，稀释至刻度。准确吸取2mL，稀释至 100mL。以0.02mol/L HCL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。 （见书后P215题17）%11cmE12000 .100120001010%11MEcmmLgmLglETlEACi/10165. 3100/10166. 311200417. 0lglg64mLgC/10000. 410022500500. 06样%15.79%10010000. 410165. 3%100%66样样品CCi第75页/共76页第七十六页，共76页。