分析化学系列课件-紫外-可见分光光度法学习课件(PPT课件).ppt

紫外-可见分光光度法,UltravioletandVisibleSpectrophotometry;UV-vis,分析化学系列课件,贵阳医学院药学院分析化学教研室,第11章紫外-可见分光光度法,紫外-可见分光光度法简介11.1紫外-可见吸收光谱的基本概念11.2紫外-可见分光光度法的基本原理11.3紫外-可见分光光度计11.4定量分析方法11.5定性及结构分析,（7学时),引言,紫外-可见光区的波长范围,200400nm,UV-vis的特点和应用,特点：电子光谱，强度大灵敏度高，10-710-4g/mL准确度0.20.5%应用：定性分析：定性鉴别、纯度检测定量分析：单组分、多组分(计算分光光度法)结构分析：共轭体系信息,11.1紫外-可见吸收光谱的基本概念,11.1.1跃迁类型11.1.2紫外-可见吸收光谱中的常用术语11.1.3吸收带及其与分子结构的关系11.1.4影响吸收带的因素,11.1.1跃迁类型,能在紫外光区产生吸收的有机化合物：不饱和且具有共轭系统,*,含杂原子的不饱和基团,远紫外区(max104，强吸收,跃迁几率小，max,n*,极性溶剂对两种跃迁能级差的影响,E极,非极性溶剂,*,n,极性溶剂,E非,11.4.1-1吸光系数法,适用：单色光较纯，符合Beer定律方法：绝对法：,比较法：,UV-vis单组分定量分析方法：吸光系数法（例题）,例1:VB12max361nm:E1%1cm=207,A=0.414,l=1cm，求C=？,g/100ml,例2:样品VB1225.0mg1000ml，max361nm：A=0.507，l=1cm，求VB12(%)=?,C=25mg/1000ml=0.0025g/100ml,=20g/ml,11.4.1-2校正/标准/工作曲线法,适用：单色光不纯，不完全符合L-B定律（曲线不过零点，线性稍差）方法：,标准序列,固定条件,AC曲线,样品,同上条件,Ax,Cx,曲线,回归方程：A=ElC=KC,Ax,校正曲线法示意图,Cx,UV-vis单组分定量分析方法：校正曲线法（例题）,例3:芦丁的含量测定:标准品(0.200mg/ml)05ml25ml样品3.0mg25ml,0.710mg/25ml,0.845,回归方程：A=0.0105+1.162C(r=0.9996),11.4.1-3对照法（外标一点法）,适用：线性关系较好要求：相同测定条件Cs与Cx相近方法：,对照法示意图,As=ECsl；Ax=ECxl,UV-vis单组分定量分析方法：对照法（例题）,例4:VB12的含量测定VB12注射液：2.50mL10.00mL对照品溶液：25.00mg1000mLmax361nm:l=1cm,Ax=0.508,As=0.518,求C=?,对照法：,吸光系数法：,C=98.2mg/L,C=0.00982g/100ml=98.2mg/L,UV-vis测定一元弱酸HA的Ka,酸式体：AHA=HAC,碱式体：AA-=A-C,A=AHA+AA-=HAHA+A-A-,UV-vis测定一元弱酸HA的Ka（例题）,例5:吸光度法求VB6的pKaVB625mg100ml贮备液，l=1cm，,pH=2:酸式体,max230375nm,pH=7:碱式体,11.4.2多组分定量分析方法,数值计算,条件：符合Beer定律、满足吸光度加合性、各组分吸收光谱有较大差异数学模型：A=KC方法：图解法（等吸收双波长消去法、系数倍率法）、信号处理方法、矩阵解法,两组分混合物的吸收光谱,吸收峰互不重叠,a、b互不干扰,吸收峰部分重叠,a对b干扰，b对a无干扰,1：A1a单组分定量Ca=A1a/E1al2：A2a+b=A2a+A2b=E2aCal+E2bCbl,1：A1a单组分定量Ca=A1a/E1al2：A2b单组分定量Cb=A2b/E2bl,11.4.2-1等吸收双波长消去法,吸光度加和性,适用：浑浊溶液、吸收光谱重叠的混合组分原理：双波长型分光光度计,A=A2-A1=(21)Cl=KC,干扰组分b：Ab=A1b-A2b=0待测组分a：Aa较大,选择波长1和2的两个基本条件：,吸收峰相互重叠,a、b互有干扰,等吸收双波长消去法示意图（消去b，测定a）,2,1,A1b=A2b,Aa,A=A1a+b-A2a+b,=A1a+A1b-A2a-A2b,=A1a-A2a=Aa=(E1a-E2a)Cal=EaCal=KCa,数学运算：,ACa,UV-vis多组分定量分析方法：等吸收双波长消去法（消a测b）,等吸收双波长消去法示意图（消去a，测定b）,2,1,A1a=A2a,Ab,A=A1a+b-A2a+b=A1a+A1b-A2a-A2b,=A1b-A2b=Ab=EbCbl=KCb,数学运算：,ACb,优点：无需空白参比，可消除本底吸收及浑浊干扰，显著提高测定灵敏度和准确度。,11.4.2-2系数倍率法,适用：干扰组分无合适等吸收波长或不呈峰形,掩蔽系数K=A1/A2,A=KA2A1=0,优点：待测组分信号同时放大，Ax增大，提高检测灵敏度。,原理：,一般K放大57倍,系数倍率法示意图,待测组分,2,1,A1y,A2y,KA2y,A1y/A2y=K,KA2y=A1y,1：A1=A1x+A1y2：A2=K(A2x+A2y),干扰组分y：Ay=KA2yA1y=0,A=A2A1=K(A2x+A2y)-(A1x+A1y)=KA2x-A1x+(KA2y-A1y),=AxCxl=(KE2x-E1x)Cxl=KCx,干扰组分,=,ACx,11.4.2-3导数光谱法（数学变换）,应用：定性鉴别、结构分析及痕量测定原理：A=f()C一阶导数光谱(A/-)：(A/)i=(Ai+1Ai)/(i+1-i)二阶导数光谱(2A/2-)：2A/2=(A/)/,导数光谱：对普通光谱原函数求导所得图象。,导数光谱的特点,零阶光谱的极大在奇数阶为0，偶数阶为极值（极大、极小交替出现）。,导数光谱的优点：突出特征，增加信息量，分辩率提高，消除杂质干扰。,零阶光谱的拐点，在奇数阶为极值，偶数阶为0。,阶数n增高，极值数目增加(n+1)，峰形尖锐，分辨率增高。高频信号随导数阶数增高而增大；低频信号（干扰组分）反之通过对吸收曲线求导，消除干扰。,极大,极大,0,0,极小,拐点,极小,极大,0,0,导数光谱的定量原理,导数光谱法对干扰吸收的消除,比尔定律：A=C(l=1cm),一阶导数：dA/d=(d/d)C二阶导数：d2A/d2=(d2/d2)C三阶导数：d3A/d3=(d3/d3)C,导数信号C,A=C0+C1+C22+C33+Cnn,A=C1+C2+C32+C43+Cnn-1,微分级数消除阶次较低的背景干扰,微分,对求导,吸光系数在特定波长下的变化率,导数光谱定量数据的测量方法,采用导数光谱上适宜振幅作为定量信息,导数光谱的求导,定量方法：标准对比法求导条件：单色光的谱带宽度(狭缝宽)；波长间隔,p.峰谷法,d.基线法(正切法),z.峰零法,导数阶数：二至五阶。阶数分辩率抗干扰性S/N。奇数阶导数光谱易分辨，利于鉴别；偶数阶导数光谱易得到极值，利于测定。,导数光谱分析示例,导数光谱法检定乙醇中痕量苯,定性鉴别,定量分析,空白醇的吸收光谱,醇中含苯1ppm的吸收光谱,醇中含苯10ppm的吸收光谱,醇中含苯10ppm的二阶导数光谱,醇中含苯10ppm的四阶导数光谱,含苯胺和苯酚5ppm的吸收光谱,含苯胺和苯酚5ppm的四阶导数光谱,FNC(苯胺),DCC(苯酚),导数光谱法测定废水中苯胺和苯酚的含量,11.4.3光电比色法,显色反应的类型：配位反应、氧化还原反应、缩合反应、重氮化偶合反应显色反应的要求化学计量关系确定组成恒定，化学性质稳定选择性好(max60nm)试剂和产物的吸收区别明显(max60nm)灵敏度高(=103105),可见分光光度法：对能吸收可见光的有色溶液进行测定的方法。,光电比色法的显色反应条件,试剂（显色剂）：灵敏度、稳定性、选择性,用量：一般过量；影响产物组成,NH4SCN作显色剂测Fe3+：0.01mol/L：Fe3+SCN-Fe(SCN)2+淡红色0.1mol/L：Fe3+2SCN-Fe(SCN)2+淡血红色0.2mol/L：Fe3+4SCN-Fe(SCN)4-血红色,溶剂,控制：条件实验(A-C),影响物质对光的吸收显色反应产物稳定性控制：有机溶媒可提高生成物稳定性,酸碱度,酸度过大：影响配合物离解酸度太小：金属离子水解沉淀不同pH范围：生成配合物颜色不同控制：条件实验(A-pH)；缓冲溶液,时间,时间太短：反应不完全时间太长：有色配合物再次分解控制：条件实验(A-t),温度,影响反应速度合适温度：促使正反应迅速完全；防止副反应发生控制：条件实验(A-T),UV-vis定量分析方法小结,单组分定量分析方法吸光系数法校正曲线法对照法多组分定量分析方法双波长法导数光谱法光电比色法,（单色光较纯）,（单色光不纯）,（线性关系较好）,（等吸收双波长消去法、系数倍率法）,（显色反应条件）,UV-vis定性及结构分析,定性鉴别的一般方法（光谱比较法）纯度检测方面的应用有机化合物结构研究,UV-vis定性鉴别,定性鉴别的依据：,吸收峰数目吸收峰位置max吸收峰强弱max吸收光谱形状,吸收光谱的特征,定性鉴别的一般方法：标准对比法,比较光谱特征数据max、min、sh比较A（或max）的比值比较光谱一致性,对比吸收光谱特征数据,安宫黄体酮(M=386.53),炔诺酮(M=298.43),max=2401nm,max=2401nm,3,3,4,4,对比吸光度（或吸光系数）比值,适用：存在几个吸收峰的样品，可消除仪器、浓度、厚度或其它原因造成的误差。,V-B12鉴别：max=278、361、550(nm)中国药典规定：A361/A278=1.71.88A361/A550=3.153.45,对比吸收光谱的一致性,三种甾体激素的紫外吸收光谱(10g/ml甲醇溶液）,醋酸泼尼松,醋酸氢化可的松,醋酸可的松,杂质检查,UV-vis纯度检测,吸收峰位置：化合物无吸收杂质有吸收检出吸光系数变化：,化合物强吸收,吸收光谱变形,杂质无(弱)吸收吸光系数杂质吸收更强吸光系数,杂质限量检测,吸光度上限值,肾上腺素与肾上腺酮的紫外吸收光谱,max=310nm,肾上腺酮,肾上腺素,峰谷吸光度比值,药典规定：C=2mg/ml,l=1cm,max=310nm,A0.05,杂质,吸收峰处无(弱)吸收,吸收谷处有吸收,UV-vis结构研究简介,有机化合物的紫外吸收光谱,饱和碳氢化合物：*，短，远紫外区,不饱和脂肪族化合物,孤立双键：CH2=CH2(max=193nm)共轭双键：CH2=CHCH=CH2(max=220nm,104),EE,最低占有轨道,最高空轨道,跃迁几率,C=C共轭C=C,(*),;E,含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物,孤立助色团：n*跃迁，长孤立生色团：n*(275295nm),n*(190nm),*(150180nm),、-不饱和醛、酮、酸和酯,共轭C=C：K带(max=200260nm，104)C=O：R带(max=310350nm，NHCOCH3O-NH2OCH3OHBrClCH3间位定位基：NO2CHOCOCH3COOHCOO-,CN-SO2NH2NH3+,对位二取代,200nm,381nm，=181nm52+30=82nm,265nm，只比硝基苯(252nm)长13nm,邻、对位基,间位基,252nm,=52nm,230nm,=30nm,邻、间位二取代,317.5nm273.5nm278.5nm,芳杂环类（五元或六元）：饱和：max(平伏键）,共轭,推断化合物骨架,紫外吸收光谱一致：具有相同的生色团,VK11，4-萘醌,max(nm)249，260，325250，330lg4.28，4.26，3.284.6，3.8,推断化合物结构,水合氯醛可能有两种结构：,R带，290nm,UV-vis重点内容小结,