第十四章--可见和紫外分光

第第十十四四章章 紫紫外外 可可见见分分光光光光度度法法 第第一一节节 分分光光光光度度法法基基本本原原理理 第第二二节节 光光吸吸收收的的基基本本定定律律第第二二节节 光光吸吸收收的的基基本本定定律律 第第三三节节 紫紫外外 可可见见分分光光光光度度法法 分分光光光光度度法法是是根根据据物物质质的的吸吸收收光光 谱谱及及光光吸吸收收定定律律 进进行行定定性性 定定量量 分分析析的的一一种种方方法法 可可见见分分光光光光度度法法可可见见分分光光光光度度法法 紫紫外外分分光光光光度度法法 红红外外分分光光光光度度法法 分分类类 本本章章介介绍绍的的是是紫紫外外 可可见见分分光光光光度度法法 分分光光光光度度法法测测定定物物质质含含量量的的依依据据是是 Lambert Beer定定律律 即即A kbc c为为物物质质 的的量量浓浓度度 k 称称为为摩摩尔尔吸吸光光系系数数 常常用用的的定定量量方方法法是是标标准准曲曲线线法法 由由于于许许 多多物物质质在在可可见见光光区区无无特特征征吸吸收收 而而在在近近 紫紫外外 200nm 400nm 有有特特征征吸吸收收 故故 需需用用紫紫外外光光为为光光源源进进行行测测定定 第第一一节节 分分光光光光度度法法基基本本原原理理 一一 光光的的基基本本性性质质 光光是是一一种种电电磁磁辐辐射射 电电子子波波 电电磁磁波波谱谱 表表1 14 4 1 1电电磁磁波波谱谱 表表1 14 4 1 1 c hhE 二二 物物质质对对光光的的选选择择性性吸吸收收 当当光光照照射射物物质质时时 组组成成物物质质的的分分子子 原原子子或或离离子子就就会会选选择择性性地地吸吸收收某某些些 波波长长的的光光 从从基基态态基基态态跃跃迁迁到到激激发发态态激激发发态态 产产生生光光谱谱 吸吸收收吸吸收收 M M M M 基基态态基基态态 h h h h M M M M 激激发发态态激激发发态态 吸吸收收吸吸收收 发发射射发发射射 紫紫外外光光谱谱紫紫外外光光谱谱 可可见见光光谱谱可可见见光光谱谱 红红外外光光谱谱红红外外光光谱谱 增增长长 E 减减小小 c hhE 能级差 10 400 400 780 780 3 10 400 400 780 780 3 10 400 400 780 780 3 10 400 400 780 780 3 101010105 5 5 5nmnm 无无色色物物质质无无色色物物质质有有色色物物质质有有色色物物质质有有机机化化合合物物结结构构有有机机化化合合物物结结构构 单单色色光光 单单色色光光 具具同同一一波波长长的的光光 具具同同一一波波长长的的光光 复复合合光光 复复合合光光 由由不不同同波波长长组组成成的的光光 由由不不同同波波长长组组成成的的光光 紫紫外外光光紫紫外外光光 波波长长波波长长200 400 nm200 400 nm 可可见见光光可可见见光光 visible light visible light 人人眼眼能能感感觉觉到到的的光光 人人眼眼能能感感觉觉到到的的光光 波波长长波波长长400 750nm400 750nm 它它是是由由红红 橙橙 黄黄 绿绿 它它是是由由红红 橙橙 黄黄 绿绿 青青 蓝蓝 紫紫等等各各种种色色光光按按一一定定比比例例混混合合而而青青 蓝蓝 紫紫等等各各种种色色光光按按一一定定比比例例混混合合而而青青 蓝蓝 紫紫等等各各种种色色光光按按一一定定比比例例混混合合而而青青 蓝蓝 紫紫等等各各种种色色光光按按一一定定比比例例混混合合而而 成成的的 成成的的 互互补补色色光光互互补补色色光光 complementary color lightcomplementary color light 两两种种光光按按一一定定比比例例混混合合 得得到到白白光光 则则这这两两种种光光按按一一定定比比例例混混合合 得得到到白白光光 则则这这 两两种种光光互互为为两两种种光光互互为为补补补补光光 光光 不不同同颜颜色色的的可可见见光光波波长长及及其其互互补补光光 nm颜颜色色互互补补光光 400 450紫黄绿 450 480蓝蓝黄黄 480 490绿绿蓝蓝橙橙 490 500蓝蓝绿绿红红 绿绿红红紫紫500 560绿绿红红紫紫 560 580黄黄绿绿紫紫 580 610黄黄蓝蓝 610 650橙橙绿绿蓝蓝 650 760红红蓝蓝绿绿 物物质质的的颜颜色色物物质质的的颜颜色色是是物物质质对对不不同同波波长长的的是是物物质质对对不不同同波波长长的的 光光具具有有选选择择性性吸吸收收作作用用而而产产生生的的 光光具具有有选选择择性性吸吸收收作作用用而而产产生生的的 以以波波长长为为横横坐坐标标 吸吸光光度度为为纵纵坐坐标标作作图图 三三 吸吸收收光光谱谱 absorption spectrum KMnOKMnO4 4 溶溶液液对对波波溶溶液液对对波波 长长长长 525 nm 525 nm 附附近近附附近近绿绿色色绿绿色色光光光光 的的吸吸收收最最强强的的吸吸收收最最强强 的的吸吸收收最最强强的的吸吸收收最最强强 max 525 nm max 525 nm 浓浓度度不不同同时时浓浓度度不不同同时时 光光吸吸光光吸吸 收收曲曲线线形形状状相相同同收收曲曲线线形形状状相相同同 max max不不变变 只只是是吸吸光光不不变变 只只是是吸吸光光 度度不不同同 度度不不同同 max 525nm 一一 透透光光率率和和吸吸光光度度一一 透透光光率率和和吸吸光光度度 当当一一束束单单色色光光通通 过过溶溶液液时时 则则 I0 Ia It 入入射射光光I0 吸吸收收光光Ia透透射射光光It 第第二二节节 光光吸吸收收的的基基本本定定律律 反反射射光光Ir 吸吸光光度度吸吸光光度度A A A A 透透光光率率的的负负对对数数透透光光率率的的负负对对数数 lglg o t I AT I 透透光光率率 T transmittance 透透射射光光强强度度 It 与与入入射射 光光强强度度 I0之之比比 It T I0 二二 Lambert beer 定定律律 Lamber定定律律 吸吸光光度度吸吸光光度度 液液层层厚厚度度液液层层厚厚度度b b A A k k1 1b b k1为为比比例例系系数数 它它与与被被测测物物质质性性质质 入入射射光光 波波长长 溶溶剂剂 溶溶液液浓浓度度及及温温度度有有关关 Beer定定律律 吸吸光光度度 溶溶液液浓浓度度c A A k k2 2c c k2为为比比例例系系数数 与与液液层层厚厚度度等等因因素素有有关关 Beer定定律律仅仅适适用用于于单单色色光光 Lambert Beer定定律律 将将上上述述两两式式合合并并 A bcA bc b 液液层层厚厚度度液液层层厚厚度度 cm c 物物质质的的量量浓浓度度 mol L 1 摩摩尔尔吸吸光光系系数数 L mol 1 cm 1 若若用用质质量量浓浓度度 表表示示 Lambert Beer定定 律律 A A ab ab 质质量量浓浓度度 g L 1 a 质质量量吸吸光光系系数数 L g 1 cm 1 在在化化合合物物组组成成不不明明的的时时 M c 无无法法确确定定 a 和和 可可相相互互换换算算 a M 或或a 值值愈愈大大 溶溶液液对对入入射射光光愈愈易易吸吸收收 灵灵敏敏度度愈愈高高 一一般般 103即即可可进进行行测测定定 几几点点说说明明 在在化化合合物物组组成成不不明明的的时时 M c 无无法法确确定定 就就不不能能使使用用摩摩尔尔吸吸光光系系数数 为为此此 医医药药学学 还还常常用用比比吸吸光光系系数数 1 1cm E 是是指指是是指指100100mlml溶溶液液中中含含被被测测物物质质溶溶液液中中含含被被测测物物质质 1 1g g 液液层层厚厚度度为为液液层层厚厚度度为为1 1cmcm时时的的吸吸光光度度值值时时的的吸吸光光度度值值 它它与与它它与与a a 的的关关系系为为 的的关关系系为为 1 1cm E 1 0 1aE1 1 0 1 cm aE 第第三三节节 紫紫外外 可可见见分分光光光光度度法法 一一 紫紫外外 可可见见分分光光光光度度计计 辐辐射射光光源源辐辐射射光光源源 light source 发发出出所所需需波波长长范范围围 内内的的连连续续光光谱谱 有有足足够够的的光光强强度度 稳稳定定 可可见见区区可可见见区区 钨钨灯灯 碘碘钨钨灯灯 320 2500nm 紫紫外外区区紫紫外外区区 氢氢灯灯 氘氘灯灯 180 375nm 构构造造及及作作用用 单单色色器器 单单色色器器 将将光光源源发发出出的的连连续续光光谱谱分分解解为为单单 单单色色器器 单单色色器器 将将光光源源发发出出的的连连续续光光谱谱分分解解为为单单 色色光光的的装装置置 棱棱镜镜棱棱镜镜 玻玻璃璃350 3200nm 石石英英185 4000nm 光光栅栅光光栅栅 波波长长范范围围宽宽 分分辨辨性性能能好好 吸吸收收池池吸吸收收池池 absorption cell 分分光光光光度度计计中中用用 来来盛盛放放溶溶液液的的容容器器称称为为吸吸收收池池 检检测测器器检检测测器器 detector 一一般般用用光光电电管管 二二 测测定定方方法法及及应应用用 标标准准曲曲线线法法 配配一一系系列列已已知知浓浓度度的的标标准准溶溶液液 c c1 1c c2 2c c3 3c c4 4 在在在在 max max 处处处处 测测定定测测定定A A A1A2A3A4 A4 c cx x Ax 以以以以A c A c 作作图图作作图图 得得到到得得到到 0 0 c c1 1c c2 2c c3 3c c4 4 A3 A2 A1 Ax c cx x 以以以以A c A c 作作图图作作图图 得得到到得得到到 一一条条过过原原点点的的直直线线一一条条过过原原点点的的直直线线 标标准准曲曲线线 标标准准曲曲线线 测测未未知知溶溶液液测测未未知知溶溶液液A Ax x 在在在在 标标准准曲曲线线上上查查得得未未标标准准曲曲线线上上查查得得未未 知知溶溶液液的的含含量量知知溶溶液液的的含含量量c cx x 三三 分分析析条条件件的的选选择择 调调节节溶溶液液浓浓度度或或选选择择液液层层厚厚度度适适宜宜 的的吸吸收收池池 将将T 控控制制在在2 20 0 6 65 5 即即 吸吸光光度度在在0 0 2 2 0 0 7 7 1 1 适适宜宜的的吸吸光光度度范范围围 吸吸光光度度在在0 0 2 2 0 0 7 7 2 2 入入射射光光波波长长 选选择择最最大大吸吸收收波波长长选选择择最最大大吸吸收收波波长长 m ma ax x m ma ax x 1 1 溶溶剂剂空空白白 除除被被测测物物外外 无无其其它它有有色色物物质质干干扰扰 2 2 试试剂剂空空白白 试试样样溶溶液液在在测测定定条条件件下下无无吸吸收收或或吸吸收收很很小小 3 3 参参比比溶溶液液 空空白白溶溶液液 试试剂剂空空白白 试试剂剂空空白白 系系按按显显色色反反应应相相同同的的条条件件加加入入 各各种种试试剂剂和和溶溶剂剂 不不加加试试样样 后后所所得得溶溶液液 3 3 试试样样空空白白 当当试试样样基基体体有有色色 如如试试样样溶溶液液中中混混有有其其 它它有有色色离离子子 但但显显色色剂剂无无色色 且且不不与与 试试样样中中被被测测成成分分以以外外的的其其它它成成分分显显色色 试试样样空空白白 试试样样空空白白 系系不不加加显显色色剂剂但但按按显显色色反反试试样样空空白白 试试样样空空白白 系系不不加加显显色色剂剂但但按按显显色色反反 应应相相同同条条件件进进行行操操作作的的试试样样溶溶液液 测测定定误误差差是是由由光光电电管管的的灵灵敏敏性性差差 光光电电流流 测测量量不不准准 光光源源不不稳稳定定及及读读数数不不准准等等因因素素 引引起起的的 它它