第十章 紫外分光光度法.doc

第十章 紫外-可见分光光度法第一节 光学分析概论一、电磁辐射和电磁波谱1电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量 2电磁辐射的性质：具有波、粒二向性 波动性： 粒子性：3电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称。 射线 X 射线紫外光可见光红外光微波无线电波 高能辐射区 射线 能量最高，来源于核能级跃迁 波长 射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁 长 二、光学分析法及其分类（一）光学分析法 依据物质发射的电磁辐射或物质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、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法 分类：折射法、旋光法、比浊法、射线衍射法3光谱法与非光谱法的区别： 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 （三）发射光谱 例：-射线；x-射线；荧光（四）吸收光谱 例：原子吸收光谱，分子吸收光谱三、光谱法仪器分光光度计 主要特点：五个单元组成 光源 - 单色器 - 样品池 - 检测器 - 记录装置第二节 紫外-可见吸收光谱一、紫外-可见吸收光谱的产生1分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起 能级：电子能级、振动能级、转动能级 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，就可得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱2分子吸收光谱的分类： 分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序 3紫外-可见吸收光谱的产生 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（吸收能量=两个跃迁能级之差）二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 预备知识： 价电子：电子 饱和的键 电子 不饱和的键 n电子 轨道：电子围绕原子或分子运动的几率轨道不同，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 *电子跃迁类型：1. *跃迁： 饱和烃（甲烷，乙烷） E很高， n * * n *注： 紫外光谱电子跃迁类型 ： n*跃迁 *跃迁 饱和化合物无紫外吸收 电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系 根据分子结构推测可能产生的电子跃迁类型； 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（分子结构鉴定）三、相关的基本概念1吸收光谱（吸收曲线）： 不同波长光对样品作用不同，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3生色团（发色团）：能吸收紫外-可见光的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和电子的基团 产生n *跃迁和 *跃迁 跃迁E较低 例： CC；CO；CN；NN 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，强度也增强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 有机物：连有杂原子的饱和基团 例：OH，OR，NH，NR2，X5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峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）。吸收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：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应7强带和弱带： max105 强带 min103 弱带四、吸收带类型和影响因素1R带：由含杂原子的不饱和基团的n *跃迁产生 CO；CN；NN E小，max250400nm，max200nm，max104 共轭体系增长，max红移，max 溶剂极性，对于(CHCH)n max不变 对于CHCCO max红移3B带：由 *跃迁产生 芳香族化合物的主要特征吸收带 max =254nm，宽带，具有精细结构； max=200 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 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） 影响吸收带位置的因素：a溶剂效应：对max影响： next n-*跃迁：溶剂极性，max蓝移 -*跃迁：溶剂极性 ，max红移对吸收光谱精细结构影响 next 溶剂极性，苯环精细结构消失溶剂的选择极性；纯度高；截止波长 主成分吸收与纯品比较，E，光谱变形2杂质限量的测定： 例：肾上腺素中微量杂质肾上腺酮含量计算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%二、定量分析（一）单组分的定量方法1吸光系数法（绝对法） 例：维生素B12 的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207，用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度（见书P201例1） 解： 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。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： 例： 解：2标准曲线法3对照法：外标一点法 注：当样品溶液与标准品溶液的稀释倍数相同时 例： 维生素B12的含量测定 精密吸取B12注射液2.50mL，加水稀释至10.00mL；另配制对照液，精密称定对照品25.00mg，加水稀释至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）对照法 2）吸光系数法 （二）多组分的定量方法 三种情况：1两组分吸收光谱不重叠（互不干扰） 两组分在各自max下不重叠分别按单组分定量2两组分吸收光谱部分重叠 1测A1b组分不干扰可按单组分定量测Ca 2测A2a组分干扰不能按单组分定量测Ca 3两组分吸收光谱完全重叠混合样品测定1)解线性方程组法n 步骤：2)等吸收双波长法n 步骤： 消除a的影响测b 消去b的影响测a 注：须满足两个基本条件 选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点 选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大3)系数倍率法 前提：干扰组分b不成峰形 无等吸收点 步骤：b曲线上任找一点1 另一点2 优点：同时将待测组分和干扰组分放大信号K倍，提高了待测组分测定灵敏度练习：1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）解：2精密称