紫外---可见分光光度法ppt课件

1、.,项目二 紫外-可见分光光度法,中山火炬职业技术学院 精细化工专业,.,.,引入,项目2：用紫外-可见分光光度计对化妆品样品的维生素C和铁含量进行分析评价,子项目2：用紫外分光光度计对维生素C的含量的进 行测定,子项目1：用可见分光光度计对砷含量进行测定,.,教学内容,基本原理 认识紫外-可见分光光度计 可见分光光度法 仪器的调较及故障排除 紫外分光光度法,.,2.1分光光度法基本理论和紫外可见分光光度计,.,知识目标：理解紫外-可见分光光度法的定义、特点； 理解物质对光的选择性吸收；掌握朗伯-比尔定律;掌握紫外可见分光光度计的组成及主要构件的作用；掌握紫外-可见分光光度计的类型及特点。,能

2、力目标：仪器组成、配套部件、面板按键的认知。,教学目标,.,引入:许多物质都具有颜色,并且当这些物质的溶液浓度改变时,溶 液颜色的深度也会随之而变,下图是不同浓度的硫酸铜溶液。,一、分光光度法基本理论,.,比色法以日光为光源，靠目视比较颜色深浅。最早的记录是1838年兰帕迪乌斯在玻璃量筒中测定钻矿中的铁和镍，用标准参比溶液与试样溶液相比较。1846年雅克兰提出根据铜氨溶液的蓝色测定铜。随后有赫罗帕思的硫氰酸根法测定铁；奈斯勒法测定氨；苯酚二磷酸法制定硝酸根；过氧化氢法测定钍；亚甲基蓝法测定硫化氢；磷硅酸法测定二氧化硅等。,目视比色法(误差大、只适用于可见光区)- 光电转化器件作检测器-光电比色

3、法-分光光度计-分光光度法-光谱分析。,.,基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光化学分析法。 分为:光谱分析法和非光谱分析法。 光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。,光谱分析的概念,分类,红外吸收光谱,紫外吸收光谱,可见吸收光谱,2.51000 m,200400 nm,400780 nm,有机化合物结构鉴定,结构鉴定和定量分析,有色物质的定量分析,.,概念：紫外可见分光光度法是基于物质分子对200-780nm区域内不同波长的单色光的吸收程度不同对物质进行定性分析和定量分析的方法。,分类依据：检测器和波长区域,

4、特点: 高灵敏度、相对误差小、分析速度快。,紫外-可见分光光度法的 概 念、分 类、特 点,区别：分析对象不同,.,问题：为什么高锰酸钾水溶液呈现出紫红色呢？而硫酸铜溶液呈现蓝色呢？为什么高锰酸钾水溶液呈现出紫红色呢？而硫酸铜溶液呈现蓝色呢？,为什么高锰酸钾水溶液呈现出紫红色呢？而硫酸铜溶液呈现蓝色呢？,.,由于溶液对光的选择性吸收引起的，溶液呈现的是被吸收物质的互补色。,原 因（p67),结论：不同的溶液-吸收不同颜色的光-不同波长的光。 任务1：如果一个溶液的颜色为红色，则其吸收的光的波长为多少？,.,如何更精确地说明物质具有选择性吸收不同波长的光的性质？ (动画M1-2-3.swf),1

5、- c (KMnO4)=1.5610-4molL-1 2- c (KMnO4)=3.1210-4molL-1 3- c (KMnO4)=4.6810-4molL-1 KMnO4溶液的光吸收曲线,吸收曲线测定方法,最大吸收峰,物质对光的选择性吸收 (p67)：为什么高锰酸钾水溶液呈现出紫红色呢？而硫酸铜溶液呈现蓝色呢？为什么高锰酸钾水溶液呈现出紫红色呢？而硫酸铜溶液呈现蓝色呢？,从吸收曲线上可得到那些信息?,最大吸收波长- 测定波长,.,光的吸收定律-朗伯-比尔定律,问题：光的吸收程度与溶液浓度的关系？光的吸收程度与溶液光程的关系？,布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年

6、和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。Ab (动画M1-2-4.swf),1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。A c (动画M1-2-3.swf),.,Alg（I0/It)= b c 式中A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度； b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位molL； ：摩尔吸光系数，单位Lmolcm；,.,二、紫外-可见分光光度计(补充内容),根据上面所学的紫外-可见分光光度法定量的基本原理，请设计一台能实现该过程的仪器。,参考:紫外可见分光光度法是基于物质分子对200-780nm区域内不同波长的单

7、色光的吸收程度不同对物质进行定性分析和定量分析的方法。,.,光源,单色器,吸收池,检测器,信号显示系统,分光光度计的构造：,问题：各部件的作用？,.,任务2：721可见分光度计的光源坏了，应更换什麽灯 任务3：紫外分光度计的光源坏了，应更换什麽灯,.,光源：在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 紫外：氢、氘灯-发射185400 nm的连续光谱 可见：钨灯-辐射波长范围在3202500 nm,紫外光源-氘灯,可见光源-钨灯,光 源,.,单色器：将光源发射的复合光分解成连续光谱并可从中选出任一波长单色光的光学系统。,色散元件 光栅单色器 棱

8、镜单色器,单 色 器,组成：入射狭缝、准光装置、色散元件、聚焦装置、出射狭缝,.,吸收池：又叫比色皿，用于盛放待测溶液和决定透光液层厚度的器件。,在紫外区须采用石英吸收池，可见区一般用吸收玻璃池。,样品室（吸 收 池）,任务4：实验室中有一套玻璃比色皿和一套石英比色皿，请问用紫外分光光计时应选择哪一套比色皿？,.,利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号。,常用的有光电池、光电管或光电倍增管。,检测器,.,信号显示器,以检流计或微安表指示仪表 数字显示和自动记录型装置,信号显示系统,.,学生对其他类型的分光光度计的认识,7230型紫外可见分光光度计,仪器,.,.,理论知识：紫外-可见分

9、光光度法的定义、特点；朗博-比尔定律；紫外可见分光光度计的组成及主要构件的作用； 能力应用：认识仪器、会选择合适的光源 、按照说明书会操作仪器,归纳总结,.,2.2可见分光光度法补充内容,.,知识目标： 可见分光光度法的基本原理和相关知识，工作曲线法的绘制、分析结果的获得。,能力目标：可见分光光计的操作 标准溶液的配制；工作曲线的绘制；试样的测定,教学目标,.,子项目1：用可见分光光度法对化妆品中的砷含量进行测定,请大家讨论：以前学过那些方法可以测定砷元素的含量？,讨论结果：EDTA络和滴定,.,可见分光光度法,可见分光光度法是利用测量有色物质对某一单色光吸收程度来进行测定的。,如果物质本身没

10、有颜色该如何测定？(动画M1-2-7.swf),选择合适的显色剂，利用显色反应，进行测定。,.,可见分光光度法的分析流程,开机预热-选择显色剂的种类、用量等-选择合适的测量波长-配制系列标准溶液-选择参比-测定-数据处理,.,问 题,工作曲线测铁实验中所选择的工作波长，显色剂用量等分析条件的依据是什么？,实验中，经常需要通过实验摸索最佳的显色条件和测量条件，取得较高的灵敏度和准确度,主要条件包括有：,入射波长 显色剂用量 温度、时间 溶液酸度 溶剂,.,显色剂用量,确定方法,配制一系列被测元素浓度相同不同显色剂用量的溶液，分别测其吸 光度，作A-CR曲线，找出曲线平台部分，选择一合适用量即可。

11、,吸光度与显色剂浓度的关系曲线,.,显色条件-溶液酸度,确定方法,选择合适的酸度，可以在不同pH值缓冲溶液中，加入等量的被测 离子和显色剂，测其吸光度，作A-pH曲线，由曲线上选择合适的 pH范围。,吸光度A与pH关系曲线,.,问题,在用邻二氮菲测定铁含量时,操作如下: 往铁标准溶液中依次加入:盐酸羟胺溶液，摇匀后再分别加入2ml 1.5g/l 邻二氮菲，5ml 醋酸钠溶液，用蒸馏水稀释至标线，摇匀. 请问:加入邻二氮菲、盐酸羟胺、醋酸钠溶液的作用分别是什么?,.,稳定性、干扰消除,绘制A对t的曲线，选择吸光度平坦的部分确定最佳的显色时间。,干扰的消除,稳定性实验,改变酸度、氧化剂、掩蔽剂消除

12、； 改变入射波长； 改变合适的参比溶液。,.,显色温度、溶剂选择,大多数显色反应是在常温下进行的，有些反应必须在较高温度下。,绘制工作曲线和进行样品测定时应该使溶液温度保持一致。,显色温度,溶剂,有机溶剂常常可以降低有色物质的离解度，增加有色物质的溶解，从而提高了测定的灵敏度,.,入射光波长,一般情况下，应选择被测物质的最大吸收波长的光为入射光。,干扰物质存在时， 依据“吸收最大，干扰最小”。,选择方法：,绘制光的吸收曲线确定最佳波长。3,.,参比溶液的选择,参比溶液、吸光度范围,试剂参比,试液参比,褪色参比,测量吸光度过高或过低，误差都很大， 一般适宜的吸光度范围是0.20.8。,吸光度范围

13、,溶剂参比,问题：邻二氮菲法测定水溶液中的铁离子含量应选择何种参比溶液？,问题：如果测定值过大或过小应如何处理？,.,定量方法-工作曲线法(动画M1-6-1.swf),工作曲线法又称标准曲线法,配制浓度不同的待测组分的标准溶液； 以空白溶液为参比溶液； 在选定的波长下，分别测定各标准溶液的吸光度； 以标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，在坐标纸上绘制的曲线即称为工作曲线。,绘制方法：,.,数据处理,曲线绘制不当的示例,示例1 ：坐标比例不合适,.,数据处理,示例2：坐标轴上数据的有效数字不正确。,曲线绘制不当的示例,.,数据处理,曲线绘制不当的示例,示例3：工作曲线应为一条直线，不是折线或曲

14、线； 工作曲线的绘制时,要注意直线上下两侧的实验点数应相当。,.,训练,请写出测定水溶液中的砷离子含量的实验方案:确定测定波长、参比溶液、显色条件等，并写出分析流程,.,归纳总结,理论知识：可见分光光度计的操作使用；标准曲线法的测定原理和方法；显色剂和显色反应的原理；了解其他定量方法。 能力应用：会利用可见分光光度计用标准曲线法测定铁离子含量；会选择合适的测定波长；会选择合适的显色剂、显色条件,.,设疑思考,思考如何采用工作曲线法水中微量铬，如何确定显色条件和测量条件？,.,仪器调整及故障排除（自学）,.,知识目标：熟悉仪器的工作原理;掌握仪器的各项指标的检验与校正方法;掌握仪器的日常维护、保

15、养和排除仪器常见故障的方法,能力目标：基本会操作仪器；会进行波长校正、吸收池成套性检验、光电流稳定度检验、透射比正确度检验；能对仪器的日常维护和保养;能判断并排除仪器常见的简单故障.,教学目标,.,如果你购买了一台新的笔记本电脑，你应如何对其质量如何检查？,散热性能、电池的待机时间、系统、外观、显示器有无坏点、键盘是否灵活等。,如果你是某企业的实验员，对单位新购置的一台紫外可见分光光度计如何验收呢？,问题,.,波长准确度的准确检查(P80),谱钕滤光片吸收曲线,苯蒸汽的吸收曲线,波长准确度的定性检查(动画1-4-1),可见光区:镨钕光片吸收曲线 528.7nm 807.7nm 紫外光区:苯蒸气

16、的的吸收曲线,.,的溶液的透射比,以0.001mol.L-1HClO4为参比，以1cm的石英比色皿做吸收池，分别在235、257、313、350波长处测定相应溶液的透射比,误差在0.8%-2.5%之间。,透射比正确度的检验(P81),.,JJG178-96规定 ：石英吸收池在220nm装蒸馏水； 在350nm装 K2Cr2O7 0.001mol.L-1HClO4溶液；玻璃吸收池：600nm装蒸馏水； 以一个吸收池作参比,调节透光率为100%,测量其他各池的投射比,偏差小于0.5%的吸收池可配为一套.,相对校正法,用一套比色皿测试样的溶剂，以其中一个为参比，测定其他吸收池的吸光度。,若吸光度为零

17、，或相等，即可配对。,若不相等，可选最小吸光度值的作参比，测定其它的吸光度，求修正值。,吸收池成套性检验(P81)动画1-8-2,.,日常维护、保养,对仪器工作环境的要求 稳固的工作台 温度、湿度合适,仪器保养和维护方法 仪器工作电源 光源使用注意事项 单色器使用注意事项 正确使用吸收池,.,问题,分光光度计在使用过程中经常有故障出现，当大家遇到这些故障是应该如何排除？,.,故障排除,.,故障排除,.,归纳总结,掌握仪器的基本操作方法。掌握进行波长校正、吸收池成套性检验、光电流稳定度检验、透射比正确度检验。掌握仪器的日常维护和保养，排除仪器常见故障。,.,紫外分光光度法,.,知识目标：熟悉紫外

18、吸收光谱定义及产生、常用术语、常见有机化合物紫外吸收光谱、定性鉴定方法；掌握紫外光谱定量分析的原理和方法，干扰的消除。,能力目标：绘制紫外吸收曲线；能采用紫外吸收光谱对未知试样定性鉴定，推测化合物的分子结构；能对工作波长的选择;能对数据进行处理,绘制工作曲线,确定未知含量。,教学目标,.,子项目：用紫外分光光度计对维生素C的含量的进行测定,.,讨论,有色溶液对光选择性吸收，那么一些无色的有机溶液是否对光没有吸收呢? 哪些物质对紫外线有吸收？请举例(请阅读P88页),对紫外光区有吸收的无色透明物质都可测定,能吸收紫外光的物质:具有电子和共轭双键的化合物.,.,紫外光区域的波长范围：10400nm

19、; 紫外分光光度法的波长范围：200nm-400nm,紫外吸收曲线绘制：,即用一束具有连续波长的紫外光照射一定 浓度的样品溶液，分别测量不同波长下溶 液的吸光度，即得到该化合物的紫外吸收 曲线。,茴香醛紫外吸收曲线,紫外吸收曲线绘制,.,紫外光谱的特点、产生原因(动画1-7-1),产生原因：电子在不同轨道间 的跃迁,特点 可用来定性鉴定和结构分析 无需加显色剂，测量简单方便 灵敏度高，准确度,*n* n*,分子中价电子的能级跃迁产生。,.,跑紫外光谱常用术语,生色团和助色团：产生特征吸收带的具有一个或多个不饱和键 和未共用电子对的基团。,红移和蓝移：由于取代基或溶剂的影响造成化合物结构变化，使

20、吸收峰向长波和短波方向移动的现象。,增色效应和减色效应：由于有机化合物的结构变化使吸收峰摩尔吸光系数增加的现象。,溶剂效应：由于溶剂的极性不同引起某些化合物的吸收峰的波长、强度和形状产生变化的现象。,.,吸收带的类型,K吸收带:跃迁,吸收波长217-280nm R吸收带:n跃迁,吸收波长270nm B吸收带: 苯环震动和跃迁,吸收波长230-270nm E吸收带: 跃迁,芳香族化合物的特征吸收带,吸收波长204nm,乙酰苯的紫外吸收光谱,.,思考,1、庚烷、环己烷等烷烃在200-400nm内有无吸收？ 2、甲苯、丁二烯在200-400nm内有无吸收？ 3、乙醛、丙酮、乙酸乙酯在200-400n

21、m内有无吸收？ 4、如果环己烷中含有少量的杂质苯，其紫外吸收曲线会怎样? 请大家归纳总结可见分光光度法和紫外分光光度法的联系和区别。(定义、条件、仪器、应用),.,归纳,可见分光光度法,紫外分光光度法,定义,基于物质对可见光的吸收而对 物质进行定性和定量分析的一 类方法,基于物质对紫外光的吸收而对 物质进行定性和定量分析的一 类方法,有色溶液；显色剂；控制PH; 绘制吸收曲线,选择最大波长 减小干扰;合适的参比液,条件,绘制吸收曲线,选择最大波长；合适的参比液,仪器,400-780nm,钨灯,玻璃吸收池,200-400nm,氘灯,石英吸收池,.,紫外吸收光谱的应用(动画1-7-2),定性鉴定,

22、未知样品采用比较光谱法，标准 物对照，或者标准图谱对照。,推测结构,推定化合物的共扼关系、部分骨架； 区分化合物的构型； 互变异构体的鉴别；（p98),化合物纯度的检测,化合物在紫外区没有明显的吸收峰，而杂质 在紫外区有较强的吸收，就可以紫外吸收曲 线检测出该化合物所含的杂质。,如乙醇中杂质苯测定检查,如四氯化碳中二硫化碳测定检查,任务:采用紫外分光光度法对苯进行定性分析 (动画1-7-2),.,了解共轭程度、空间效应、氢键等；可对饱和与不饱和化合物、异构体及构象进行判别。 紫外可见吸收光谱中有机物发色体系信息分析的一般规律是： 若在200750nm波长范围内无吸收峰，则可能是直链烷烃、环烷烃

23、、饱和脂肪族化合物或仅含一个双键的烯烃等。 若在270350nm波长范围内有低强度吸收峰(10100Lmol-1cm-1),（n跃迁），则可能含有一个简单非共轭且含有n电子的生色团，如羰基。,有机紫外吸收光谱的解析,.,若在20300nm波长范围内有中等强度的吸收峰则可能含苯环。 若在210250nm波长范围内有强吸收峰，则可能含有2个共轭双键；若在260300nm波长范围内有强吸收峰，则说明该有机物含有3个或3个以上共轭双键。 若该有机物的吸收峰延伸至可见光区，则该有机物可能是长链共轭或稠环化合物。,.,如何测定粗品蒽醌纯度（蒽醌中常混有邻苯二甲酸酐）,分析仪器：紫外分光光光度计,分析方法：工作曲线法,分析条件：,工作波长 参比溶液,注意：工作波长只能选择次吸收峰，消除杂质的干扰； 参比溶液采用溶剂参比。,请写出检测方案,.,学生讨论，设计方案,配制蒽醌标准溶液 仪器准备 波长检查、吸收池成