原创紫外分光光度法应用讲座-1

一 定性分析判断异构体：紫外吸收光谱的重要应用在于测定共轭分子。共轭体系越大，吸收强度越大，波长红移。如：和前者有紫外吸收，后者的 lmax<200nm。同样， CH 3COCH2CH2COCH3的最大吸收波长要短于 CH3CH2CO-CO CH2CH3。下面两个酮式和烯醇式异构体中，烯醇式结构的摩尔吸光系数要远大于酮式，也是由于烯醇式结构中有双键共轭之故。CH2COCH2COOC2H5CH3C(OH)=CHCOOC2H5酮式 (lmax =275 nm, e =100)烯醇式 (lmax =245 nm, e =18,000)判断共轭状态：可以判断共轭生色团的所有原子是否共平面等。如二苯乙烯（ph-CH=CH-ph）顺式比反式不易共平面，因此反式结构的最大吸收波长及摩尔吸光系数要大于顺式。顺式 : lmax =280 nm, e =13,500;反式 : lmax=295 nm, e =27,000已知化合物的验证： 与标准谱图比对， 紫外 - 可见吸收光谱可以作为有机化合物结构测定的一种辅助手段。原创 紫外分光光度法应用讲座-2单组分定量分析紫外 - 可见吸收光谱是进行定量分析最广泛使用的、 最有效的手段之一。 尤其在医院的常规化验中， 95%的定量分析都用此法。 其用于定量分析的优点是： 可用于无机及有机体系。一般可检测 10-4-10-5 mol/l的微量组分，通过某些特殊方法 ( 如胶束增溶 ) 可检测 10 -6 -10 -7 mol/l 的组分。 准确度高，一般相对误差 1-3%，有时可降至百分之零点几。2.1分析条件的选择溶剂的选择测定浓度的选择测定波长的选择2.2 定量分析方法标准曲线法标准加入法接下来咱们分别看一下 :溶剂的选择所选择的溶剂应易于溶解样品并不与样品作用，且在测定波长区间内吸收小，不易挥发。下表为某些常见溶剂可用于测定的最短波长。可用于测定的最短波长 (nm)常见溶剂200蒸馏水，乙腈，环己烷220甲醇，乙醇，异丙醇，醚250二氧六环，氯仿，醋酸270N,N- 二甲基甲酰胺 (DMF) ，乙酸乙酯，四氯化碳 (275)290苯，甲苯，二甲苯335丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳 (380)2.1.2浓度的选择溶液吸光度值在 0.2-0.8 范围内误差小 (A=0.434 时误差最小 ) ，因此可根据样品的摩尔吸光系数确定最佳浓度。根据吸收定律，( 方程 1,2,3)要使测定浓度的相对误差最小，应满足条件(1)即吸光度 A=0.4343 时，吸光度测量误差最小。 ( 方程 1，2，3 及要满足的条件 1 见下一帖波长的选择一般选择最大吸收波长以获得高的灵敏度及测定精度。但所选择的测定波长下其他组分不应有吸收，否则需选择其他吸收峰。标准曲线法配制不同浓度的标准溶液，由低浓度至高浓度依次测定其吸收光谱，作一定波长下浓度与吸光度的关系曲线，在一定范围内应得到通过原点的直线，即标准曲线。通过标准曲线可求得未知样品的浓度。标准加入法样品组成比较复杂，难于制备组成匹配的标样时用标准加入法。将待测试样分成若干等份，分别加入不同已知量 0, C1, C2 , Cn 的待测组分配制溶液。由加入待测试样浓度由低至高依次测定上述溶液的吸收光谱，作一定波长下浓度与吸光度的关系曲线，得到一条直线。若直线通过原点，则样品中不含待测组分；若不通过原点，将直线在纵轴上的截距延长与横轴相交，交点离开原点的距离为样品中待测组分的浓度。这一讲就到这里 , 下一讲我们讲 " 混合物分析 "原创 紫外分光光度法应用讲座-3混合物分析根据吸光度的加和性， 测定混合物中 n 个组分的浓度，可在 n 个不同波长处测量 n 个吸光度值，列出 n 个方程组成的联立方程组。如三组分体系：A 1=e11C 1 +e12C 2+e13C 3A 2=e21 C 1+e22C2 +e23C 3A 3=e31C 1+e32C 2+e33C 3式中 e ij 为在波长 i 测定组分 j 的摩尔吸收系数， Ai 为在波长 i 测得的该体系的总吸光度， C j 为第 j 组分的浓度。上述方程组的解为Cj=Dj/D,j=1, 2, 3式中e11 e12 e13D =e21 e22 e23e31 e32 e33A 1 e 12 e 13D =A e22e2312A 3 e 32 e 33eD 2=e21 A2 e 23eeD =e e22A2321e11 A 1 e 1331 A 3 e 3311 e 12 A 131 e 32 A 3方法的关键是选择合适的测定波长。在某一测定波长下其他组分的贡献要小。分别测定纯组分1，2，3 及混合物的吸收光谱，可得A1, A2, A3, e11,e12, e13, e21, e22, e23, e31, e32, e33。在下一讲我们将讲到如何用紫外法进行平衡常数的测定. 原创 紫外分光光度法应用讲座 -4平衡常数的测定在化学平衡研究、分子识别中常常需要测定酸解离常数、pH值、氢键结合度等等。设均一水溶液中酸解离及其与金属的络合平衡如下：(1)(2)(3)(4)由物料平衡，(HL)t =HL+MHL+L-+ML=HLt +Lt (5)HL=HL+MHL=HL(1+K+1tMHLM )(6)Lt = L- +ML=L (7)-(1+KMLM+)由(1), (5), (6), (7)式得：(8)只考虑酸解离型体的吸收时，酸解离引起的吸光度增加A L=A-Aun=L -L-+MLML= L-(L- +MLK ML M +)=B L-(9)Aun 为低 pH下酸性型体 HL, MHL的吸收，为一常数。根据 (8), (9)式，得(10)由此得到(11)因此，以 H+DAL 对 DAL作图得直线，从直线斜率可求得表观酸解离常数 Kaapp ：(12)若不加金属离子，只存在酸解离平衡时， (11) 式简化为：(13)从直线斜率可直接求得Ka。这一讲到此结束 , 下一讲我们将讲到 " 络合物结合比的测定 ". 再见 .紫外分光光度法应用讲座-5络合物结合比的测定通过紫外 - 可见吸收光谱的测定， 可以求得主客体络合物的结合比。常用以下几种方法。1. 摩尔比法2. 连续变换法或 Job 法3. 斜率比法4.B-H 方程 (Benesi-Hildbrand Method)下面我们来讲一下 .1. 摩尔比法设有络合反应 mM + nY = MmYn，固定一个组分 ( 如 M)的浓度不变，改变另一组分 ( 如 Y)的浓度，求得一系列 Y/M 比，在络合物 MmYn的最大吸收波长处测定吸光度的变化。 则开始时，随Y/M 的增加，溶液吸光度线性增加，到达络合物的组成比后，继续增加 Y/M ，会有三种不同情况：吸光度达到饱和，不再增加。说明试剂 Y 无吸收，吸光度的增加只是络合物的单独贡献。 如 Fe(III)- 钛铁试剂络合物。吸光度出现一转折点后继续增加。说明试剂 Y 在络合物的 lmax 处稍有吸收。如 Zn-PAN络合物。 PAN：1 -(2- 吡啶基偶氮 )-2- 萘酚。吸光度出现一转折点后呈直线下降。说明分步生成了摩尔吸光系数小于络合物 e 的高次络合物。如 Bi-二甲酚橙络合物。2. 连续变换法或 Job 法保持金属离子 M和络合剂 Y 的总摩尔数不变，连续改变两组分的比例，并逐一测定体系的吸光度 A。以 A 对摩尔分数 fY= Y/(M+Y) 或 fM=M/(M+Y)作图，曲线拐点即为络合物的组成比。 但此法对 n/m >4 的体系不适用。3. 斜率比法配制两个系列的溶液，其一是络合剂的初始浓度Y0保持过量且恒定，改变金属离子M的浓度形成络合物MmYn，测定相应溶液的吸光度， 以 A 对M 作图得直线1；另一系列是使金属离子的初始浓度 M0 保持过量且恒定，改变络合剂 Y 的浓度形成络合物 MmYn，测相应的吸光度，以 A 对Y 作图得直线 2。两直线的斜率分别是 SM和 SY。则： Y0 过量时，平衡状态下，M= M0-mMmYn=0 ，A=ebMmYn= eb M0/m(1)A 对M0 作图时直线斜率为SM=eb/m(2)M 过量时，平衡状态下，Y= Y0-nMmYn=0，A=ebMmYn= eb Y0/n(3)A 对Y0 作图时直线斜率为SY=eb/n(4)则 n/m=SM/SY(5)这一讲此结束 , 至于 "4.B-H 方程 (Benesi-HildbrandMethod) " 由于内容较多 , 我们放在下一次讲 .再见原创 紫外分光光度法应用讲座-64.B-H 方程 (Benesi-Hildbrand Method若络合反应、 酸碱反应、二聚体生成、 主- 客体反应等可用反应物 A(分析浓度 CA)与反应物 B(分析浓度 CB) 按 1:1 生成 C(平衡浓度 ) 表示，则平衡常数:(1)以光路长为 b cm 的吸收池测定该溶液的吸收光谱， 波长 l 下测得的吸光度为 D。各组分的摩尔吸光系数分别以 , , 表示时，(2)令:(3)(4)则:(5)因此 :(6)(7)(8)代入 (1) ，得：(9)若组分 B 在 l 处几乎无吸收 (e B=0) ，使加入的 B 组分大大过量 (C B>>C A) ，则 (9) 式简化为：(10)变形后得：(11)(11) 式称扩充的 Benesi-Hildbrand 方程。固定组分 A 的分析浓度，改变组分 B 的分析浓度并测定相应的吸光度，以 C /(d- d0)对1/CB作图得A一直线。由直线斜率及截距可求得K。但上式只在 C B>>C A 或 K 值较大时成立。若 A 和 B 都无吸收，则 (11) 式可简化为：(12)(12) 式称 Benesi-Hildbrand方程。Benesi-Hildbrand方程也适合用荧光法、核磁共振法测定平衡常数。本来该课程到此结束语 , 可是后面 " 分子荧光、磷光和化学发光 " 内容不太多 , 就在下一次再讲一次吧.原创 紫外分光光度法应用讲座-7分子荧光、磷光和化学发光这一节本不属于紫外法应用的内容 , 不过我还是在此讲一下吧 , 内容不多 .荧光、磷光和化学发光分析统称为发光分析 (lumines cence) 。荧光和磷光是分子吸光成为激发态分子，在返回基态时的发光现象，又称光致发光分析 (photolu minescence) 。 发光分析具有如下特点：灵敏度高。检测限比吸收光谱法低1-3 个数量级。通常在 ppb 级。发光参数多，可进行动力学分析。而吸收光谱法只能研究基态分子的反应。分析线性范围比吸收光谱法宽许多。选择性比吸收光谱法好。 能产生紫外 - 可见吸收的分子不一定发射荧光或磷光。由于能进行发光分析的体系有限，故应用范围不及吸收光谱法广。但采用探针技术可大大拓宽发光分析的应用范围。具体内容大家可参考其它的专业书 . 至此关于紫外的应用就告一段落了 , 再见