紫外吸收光谱法ppt课件

第三章紫外-可见吸收光谱分析法,第一节紫外-可见吸收光谱法基本原理第二节紫外可见分光光度计第三节紫外-可见吸收光谱法的应用,一、紫外吸收光谱的产生二、有机物紫外吸收光谱三、金属配合物的紫外吸收光谱,第一节紫外吸收光谱分析基本原理,10nm200nm,200nm380nm,380nm780nm,780nm2.5m,2.5m50m,50m300m,一、紫外吸收光谱的产生,1.概述紫外吸收光谱：分子价电子能级跃迁。波长范围：100-800nm.,可用于结构鉴定和定量分析。电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状光谱。,2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线,M+热,M+荧光或磷光,E=E2-E1=h量子化；选择性吸收吸收曲线与最大吸收波长max用不同波长的单色光照射，测吸光度;,M+hM*,基态激发态E1（E）E2,物质对光的选择性吸收,当一束光照到物质上时，光与物质发生相互作用，于是产生光的反射、散射、吸收和透射。,由于物质的组成和结构不同，对不同波长的光产生的反射、散射、吸收和透射的程度不同，物质呈现的颜色也就不同。,界面反射损失,入射光束,溶液中散射损失,透射光束,溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱,不同颜色的可见光波长及其互补光,300,400,500,600,700,/nm,350,525545,Cr2O72-,MnO4-,Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱,350,苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱,吸收曲线的讨论：,同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长max。不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则不同。,吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。,不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A有差异，在max处吸光度A的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。,3.电子跃迁与分子吸收光谱,物质分子内部三种运动形式：（1）电子相对于原子核的运动；（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动；（3）分子本身绕其重心的转动。分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。分子的内能：电子能量Ee、振动能量Ev、转动能量Er即:EEe+Ev+Erevr,能级跃迁,电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。,讨论：,（1）转动能级间的能量差r：0.0050.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；（2）振动能级的能量差v约为：0.05eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；（3）电子能级的能量差e较大120eV。电子跃迁产生的吸收光谱在紫外可见光区，紫外可见光谱或分子的电子光谱；,讨论：,（4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据；（5）吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数max也作为定性的依据。不同物质的max有时可能相同，但max不一定相同；（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据。,二、有机物吸收光谱与电子跃迁ultravioletspectrometryoforganiccompounds,1紫外可见吸收光谱有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、n电子。,分子轨道理论：成键轨道反键轨道。,当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：n*n*104Fe2+与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此。,（2)显色反应与分析条件的选择,1显色剂与显色反应,无机显色剂:SCN-Fe(SCN)2+H2O2TiOH2O22+,有机显色剂:,有机显色剂,OO型：,ON型：,PAR,S型：,双硫腙,NN型：,丁二酮肟,邻二氮菲,磺基水杨酸,显色反应的选择,*灵敏度高，一般104*选择性好*显色剂在测定波长处无明显吸收。对照性好,max60nm.*反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。*显色条件易于控制，重现性好。,c(R),2显色条件的确定,c(R),c(R),a.显色剂用量（c(M)、pH一定）,Mo(SCN)32+浅红Mo(SCN)5橙红Mo(SCN)6-浅红,Fe(SCN)n3-n,b.显色反应酸度（c(M)、c(R)一定）,pH1pH105为高灵敏度;104为低灵敏度.,二.准确度仪器测量误差,光度计的读数误差一般为0.22(T),由于T与浓度c不是线性关系，故不同浓度时的T引起的误差不同。,浓度测量的相对误差与T(或A)的关系,实际工作中，应控制T在1070,A在0.151.0之间(调c,b,),二、有机化合物结构辅助解析structuredeterminationoforganiccompounds,1.可获得的结构信息（1）200-400nm无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2）270-350nm有吸收峰（=10-100）醛酮n*跃迁产生的R带。（3）250-300nm有中等强度的吸收峰（=200-2000），芳环的特征吸收（具有精细解构的B带）。（4）200-250nm有强吸收峰（104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（230nm）；不饱和醛酮：K带230nm，R带310-330nm260nm,300nm,330nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。,2.光谱解析注意事项,(1)确认max，并算出，初步估计属于何种吸收带；(2)观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；(3)乙酰化位移,B带：262nm(302)274nm(2040)261nm(300),(4)pH值的影响加NaOH红移酚类化合物，烯醇。加HCl兰移苯胺类化合物。,3.分子不饱和度的计算,定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。计算：若分子中仅含一，二，三，四价元素(H，O，N，C)，则可按下式进行不饱和度的计算：=（2+2n4+n3n1）/2n4，n3，n1分别为分子中四价，三价，一价元素数目。作用：由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：C9H8O2=（2+298）/2=6,4.解析示例,有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基存在，其紫外光谱max=231nm（9000），此化合物加氢只能吸收2克分子H2，确定其结构。,解：计算不饱和度=3；两个双键；共轭？加一分子氢max=231nm，可能的结构计算max,max：232273268268,max=非稠环二烯（a,b）+2烷基取代+环外双键=217+25+5=232（231）,吸收波长计算,立体结构和互变结构的确定,顺式：max=280nm；max=10500反式：max=295.5nm；max=29000共平面产生最大共轭效应，max大,互变异构：,酮式：max=204nm；无共轭烯醇式：max=243nm,取代苯吸收波长计算,三、吸光光度法的应用,1.单一组分测定,1)金属离子:Fe-phen,Ni-丁二酮肟,Co-钴试剂,2)磷的测定:DNA中含P9.2%,RNA中含P9.5%,可得核酸量.,H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H2O,磷钼黄(小),磷钼(V)蓝(大),3)蛋白质测定溴甲酚绿、考马司亮蓝等4)氨基酸测定茚三酮(紫色化合物)5)水质检测:NH4+、NO2-、Mn2+、Fe2+、SO42-、Hg2+-6)药物含量测定比吸光系数定量；荷移光谱法测定.7)紫外吸收(UV):NO2-、NO3-、SO42-、SO32-、CO32-、SCN-、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋白质等。,2.多组分的测定,xl1,eyl1,exl2,eyl2由x,y标液在1,2处分别测得,在1处测组分x,在2处测组分y,b)在1处测组分x;在2处测总吸收,扣除x吸收,可求y,c)x,y组分不能直接测定A1=exl1bcx+eyl1bcy(在1处测得A1)A2=exl2bcx+eyl2bcy(在2处测得A2),3.双波长分光光度法消除干扰,在2，A2=Ax2+Ay2在1，A1=Ax1+Ay1,A=A2-A1=Ax2+Ay2(Ax1+Ay1)=Ax2Ax1=Ax,Ay2Ay1,Ax=(x2x1)bcx消除了y的干扰,4.导数分光光度法,A图,混合物导数光谱,0,1,2,3,4,常药降压片中氢氯噻嗪含量的测定,1.氢氯噻嗪.2.