实验紫外-可见与分子荧光光谱ppt课件

1、目目 录录一一 实验目的实验目的实验原理实验原理 1 紫外紫外-可见光谱基本原理可见光谱基本原理 2 分子荧光光谱基本原理分子荧光光谱基本原理 3 仪器结构仪器结构三三 仪器和试剂仪器和试剂 实验内容实验内容 1 有机化合物紫外吸收光谱及溶剂效应有机化合物紫外吸收光谱及溶剂效应 2 硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分析硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分析数据记录与结果分析数据记录与结果分析 思考题思考题 1 紫外-可见光谱基本原理 电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫紫外光谱。波长的光，这

2、样产生的吸收光谱叫紫外光谱。 分子中电子能级跃迁的光波波长范分子中电子能级跃迁的光波波长范围为围为10800nm 其中其中: 10190nm： 远紫外区远紫外区-真空紫外区；真空紫外区； 190400nm：近紫外区，又称紫外光区；：近紫外区，又称紫外光区； 400800nm：可见光区。：可见光区。EEEE(*)(n*)(*)(n*)E * * n* n* * *nnn远紫外远紫外近紫外近紫外可见光可见光 * 远紫外远紫外 10 -200nm n* 紫外紫外-可见可见 200-250nm n* 紫外紫外-可见可见 200-400nm * 远紫外远紫外-紫外紫外 150-700nm饱和烃键电子跃迁

3、，它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区，饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围。例如甲烷的max为 135nm。不饱和烃类和共轭体系，它需要的能量低于-*的跃迁，吸收峰一般处于近紫外光区，在200nm左右。其特征是摩尔吸光系数大，一般max104 为强吸收带。如乙烯(蒸气)的最大吸收波长max 为 162nm。 在不饱和烃类分子中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长， *跃迁的吸收带将明显向长波方向移动，吸收强度也随之增强。在共轭体系中， *跃迁产生的吸收带又称为K带。杂原子不饱和基团，这类跃迁发生在近紫外光区和可见光区，其特点是谱带强度弱，摩

4、尔吸光系数小，通常小于100，属于禁阻跃迁。有机化合物中的H被杂原子取代后，实现这类跃迁所需要的能量较高，比*跃迁所需的能量少，吸收光谱的波长一般在150250nm处。其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区，例如，CH3Cl、CH3Br和CH3I的n*跃迁分别出现在173、204和258nm处。这些数据说明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相应的吸收波长发生了红移，显示了助色团的助色作用 直接用烷烃和卤代烃的紫外吸收光谱分析这些化合物的实用价值不大。但是它们是测定紫外和可见吸收光谱的良好溶剂。紫外光谱只能观察 -*和 n-*跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。能测试不饱和共

5、轭双键的化合物、芳香族化合物和过度金属离子。根据吸收的波长，推断是什么价电子跃迁，从而判定分子结构骨架、配合红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法等进行定性和结构分析，它是一种有用的辅助手段。紫外吸收光谱虽然不能对一种化合物作出准确鉴定，但对化合物中官能团和共轭体系的推测与确定却非常有效。结构完全相同的化合物应有相同紫外谱图，但谱图相同的却不一定是同种化合物。将分析样品和标准样品以相同浓度配制在同一溶剂中，在同一条件下分别测定紫外可见吸收光谱。若两者是同一物质，则两者的光谱图应完全一致。如果没有标样，也可以和现成的标准谱图对照进行比较。这种方法要求仪器准确，精密度高，且测定条件要相同。 紫外光谱图

6、及表示方法紫外光谱图及表示方法 或或lg nm横坐标：波长横坐标：波长 （nm）纵坐标：纵坐标：A, T , 1-T, , log,3691215200 220 260 280 320 340核心三要素：吸收峰位置核心三要素：吸收峰位置 吸收强度吸收强度 外形外形 苯：E1带:180184nm =47000E2带:200204 nm =7000E带：苯环上三个共扼双键 *跃迁特征吸收带B带带: *与苯环振动引起与苯环振动引起 230-270 nm =200 含取代基时，含取代基时，B带简化，红移。带简化，红移。 苯及苯环上不同取代基对紫外光谱的影响苯及苯环上不同取代基对紫外光谱的影响紫外光谱的

7、溶剂效应紫外光谱的溶剂效应溶剂效应：在不同溶剂中谱带产生的位移。受溶剂的极性溶剂效应：在不同溶剂中谱带产生的位移。受溶剂的极性或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化生不同程度的变化 溶剂选择的原则： 1、不与被测组分发生化学反应 2、所选溶剂在测定波长范围内无明显吸收。 3、对被测组分有较好的溶解能力 4、被测组分在所选的溶剂中有较好的峰形极性溶剂中紫外吸收光谱的精细结构完全消失极性溶剂中紫外吸收光谱的精细结构完全消失 EnEpEnEp * * n *n * * 跃迁跃迁n* 跃迁跃迁非极性溶剂非极性溶剂 极性溶剂极

8、性溶剂 非极性溶剂非极性溶剂 极性溶剂极性溶剂 -*: 基态的极性小于激发态的极性，极性溶剂与基态的极性小于激发态的极性，极性溶剂与激发态间相互作用激发态间相互作用(稳定作用稳定作用)大于基态大于基态,导致极性溶导致极性溶剂中剂中Ep 降低降低, max向长波方向移动。向长波方向移动。 n-*: 非成键非成键n电子与极性溶剂相互作用形成氢键电子与极性溶剂相互作用形成氢键,极性溶剂与基态间相互作用极性溶剂与基态间相互作用(稳定作用稳定作用)大于激发态大于激发态态降低了基态的态降低了基态的,导致极性溶剂中导致极性溶剂中EpEn,max向短波方向移动向短波方向移动* 跃迁，溶剂极性增加，吸收红移。跃

9、迁，溶剂极性增加，吸收红移。n* 跃迁，溶剂极性增加，吸收蓝移。跃迁，溶剂极性增加，吸收蓝移。 溶剂效应对丙酮紫外吸收的影响溶剂效应对丙酮紫外吸收的影响1-1-己烷己烷 2-95%2-95%乙醇乙醇 3-3-水水 2 分子荧光光谱基本原理分子荧光光谱基本原理 除紫外荧光或可见荧光外，还有红外荧光、除紫外荧光或可见荧光外，还有红外荧光、X射线荧光等射线荧光等荧光荧光:电子从被激发到单基态电子从被激发到单基态S1跃迁到基态跃迁到基态S0所发出的光所发出的光 激发谱和发射谱激发谱和发射谱 激发谱是荧光物质在不同波长的激发光作用下测得的某一激发谱是荧光物质在不同波长的激发光作用下测得的某一波长处的荧光

10、强度的变化情况，也就是不同波长的激发光波长处的荧光强度的变化情况，也就是不同波长的激发光的相对效率；的相对效率；发射谱则是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同发射谱则是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同波长处的分布情况，也就是荧光中不同波长的光成分的相波长处的分布情况，也就是荧光中不同波长的光成分的相对强度。对强度。 激发谱和吸收谱极为相似，呈正相关关系吸收谱与发射谱呈镜象对称关系。基态上的各振动能级分基态上的各振动能级分布与第一激发态上的各布与第一激发态上的各振动能级分布类似振动能级分布类似荧光的定量分析荧光的定量分析在稀溶液中，荧光强度F 与物质浓度c有以下关系：F2.3Kb c

11、I02.3KAI0，当激发光强度一定，且浓度很小时，荧光强度与荧光物质浓度成正比，即F=Kc。这是荧光光谱法定量分析的依据。此关系只限于极稀溶液。保证荧光分析线性的关键: 溶液尽量稀释 (吸光度小于0.05)对于较浓的溶液，其吸光度超过0.05时，使荧光物质分子之间以及荧光物质分子同溶剂分子之间的碰撞增加，导致无辐射去活增加而发生自熄灭。 1412108642161412108642ConcentrationFLR IntensityActualIdeal3 仪器结构 紫外分光光度计; 荧光分光光度计(C20H24N2O2)2H2SO42H2O （二硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分

12、析（二硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分析寻找硫酸奎宁的激发光谱图6和发射光谱图7），找到最大激发波长ex和最大发射波长em 标准曲线的绘制： 以最大激发波长ex为激发波长，测量系列标准溶液荧光强度。以溶液荧光强度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标，制作标准曲线图 8）。 未知样测定：将未知样与标准系列溶液同样条件，测定荧光强度，在标准曲线上找出对应浓度。 （二硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分析（二硫酸奎宁激发、发射光谱测定及标准曲线法定量分析1. 采用采用Origin软件绘制图软件绘制图6、图、图7，谱图上标注图号。用一张，谱图上标注图号。用一张A4纸打纸打印印 2张图谱，

13、附于实验报告中。张图谱，附于实验报告中。2. 在实验报告中，记录硫酸奎宁系列标准溶液和未知样品的荧光强在实验报告中，记录硫酸奎宁系列标准溶液和未知样品的荧光强度如下：度如下：3. 在实验报告中，绘制标准曲线图8），并虚线标出未知样荧光强度及对应的浓度。六思考题六思考题1. 当助色团或生色团与苯环相连时，紫外吸收光谱有那些变化？当助色团或生色团与苯环相连时，紫外吸收光谱有那些变化？2 当被测试液浓度太大或太小时，对紫外吸收光谱测量将产生当被测试液浓度太大或太小时，对紫外吸收光谱测量将产生怎样影响，应如何加以调节？怎样影响，应如何加以调节？3. 同紫外吸收光谱法相比，为什么分子荧光光度法的灵敏度通常同紫外吸收光谱法相比，为什么分子荧光光度法的灵敏度通常更高？选择性也更好？更高？选择性也更好？4. 影响荧光定量分析准确性的因素有哪些？在分析过程中应该注影响荧光定