第七章 紫外可见光谱
紫外可见光光谱PPT课件
reaction) 溶质和溶剂之间作用的稳定性 (no
variable associations between solute and solvent)
Instruments and Measuring Methods
仪器和测量方法
仪器(1)
仪器(2)
Double beam in time
Double beam in space
但通常在实际工作中,多以被测物质的总浓度 计算,这样计算出的ε值称为表观吸光系数。 文献中所报道的ε值就是表观吸光系数值。
标准曲线
分光光法
以物质对光的选择性吸收为基础的分析 方法。根据物质所吸收光的波长范围不 同,分光光度分析法又有紫外、可见及 红外分光光度。
Based on the characteristic absorption to light for different materials.
Ce(IV)离子的吸收光谱 A:使用玻璃比色皿 B:使用石英比色皿 虚假峰的出现(虚假吸收)
LB定律应用的要求
单色光 (monochromatic) 低浓度 (low concentration) 无荧光发生 (not fluorescent) 溶液均一 (homogeneous) 光照下稳定 (no photochemical
生物防晒
通过某些可以深入渗透至肌肤细胞核,保 护细胞DNA的原理
化学防晒霜成分
对氨基苯甲酸 Para Amino Benzoic Acid PABA: 吸收 UVB
Phenylbenzimi dazole sulfonic acid苯基苯并咪 唑磺酸 吸收UVB
Oxybenzone: 羟苯并唑 吸收UVB and short UVA
第7章紫外吸收光谱分析
第七章紫外吸收分析法一、判断题(对的打√, 错的打×)1、紫外吸收光谱法只适合分子中含共轭结构的化合物的分析。
(√)2、电磁波的波长越大,能量越大。
()3、紫外吸收是由外层价电子能级跃迁所致,其能级差的大小,决定了其吸收峰的位置。
(√)4、根据朗伯-比耳定律,如果入射光的波长相同,被测物质的浓度不同,则摩尔吸光系数不同。
()5、根据朗伯-比耳定律,被测物质的浓度越大,测定的吸光度值越大,测量结果越准确。
()6、极性溶剂一般使π→π*跃迁发生红移,使n→π*跃迁发生蓝移。
(√)7、当分子中的助色团与生色团直接连接时,将使n→π*跃迁发生红移。
()8、在紫外-可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰精细结构更明显。
()9、在紫外吸收光谱测定中,应尽量选择弱溶剂或非极性的溶剂。
(√)二、选择题1、光量子的能量正比于幅射的(A)A、频率B、波长C、波数D、传播速度2、在一些含有>C=O、—N=N等基团的分子中,由n→π*跃迁产生的吸收带称为(D)A、K吸收带B、E吸收带C、B吸收带D、R吸收带3、苯胺的紫外光谱中,λmax=230nm,εmax=8600的吸收带是(C)A、K带B、R带C、E2带D、B带4、丙酮在已烷中的紫外吸收λmax=279nm,ε=14.8,该吸收带是由哪种跃迁引起的?(C)A、σ→σ*B、n→σ*C、n→π*D、π→π*5、紫外吸收光谱曲线中,能用来定性的参数是( D )A、最大吸收峰的吸光度B、最大吸收峰处的摩尔吸收系数C、最大吸收峰的波长D、最大吸收峰的波长和其摩尔吸收系数6、在下面四种溶剂中测定化合物CH3COCH=C(CH3)2的n→π*跃迁,吸收带波长最短的是( D )A、环己烷B、氯仿C、甲醇D、水7、区别n→π*和π→π*跃迁类型,可以用吸收峰的( C )A、最大波长B、形状C、摩尔吸光系数D、吸光度8、在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是( C )A、原子光谱B、紫外光谱C、可见光谱D、红外光谱9、摩尔吸光系数与下列哪个因素无关( A )A、溶液的浓度B、溶液的性质C、溶液的温度D、入射光波长10、某化合物在紫外光谱的220~280nm范围内没有吸收,该化合物可能属于以下化合物中的哪一类? ( D )A、芳香族化合物B、含共轭双键化合物C、醛类D、醇类11、某化合物分子式为C5H8O,在紫外光谱上有两个吸收带:λmax=224 nm 时,εmax =9750;λmax=314 nm时,εmax =38;以下可能的结构是(A)A、CH3COCH=CHCOCH3 B、CH3CH=CHCH2CHOC、CH2=CHCH2CH2CHOD、CH≡CCH2CH2CH2OH12、在300nm波长进行分光光度测定时,应选用何种比色皿( C)A、硬质玻璃B、软质玻璃C、石英D、透明有机玻璃13、伍德沃德提出了计算共轭二烯、多烯烃及共轭烯酮类化合物哪类跃迁最大吸收波长的经验规则( D )A、σ→σ*B、n→σ*C、n→π*D、π→π*14、在可见-紫外分光光度计中,用于紫外波段的光源是:(B)A、钨灯B、氘灯C、卤钨灯D、能斯特光源15、按一般光度法用空白溶液作参比溶液,测得某试液的透射比为10%,如果更改参比溶液,用一般分光光度法测得透射比为20% 的标准溶液作参比溶液,则试液的透光率等于( C)A、8%B、40%C、50%D、80%16、如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收,参比溶液应采用(B )A、溶剂参比;B、试剂参比;C、试液参比;D、褪色参比。
化学物质的紫外可见光谱分析与检测
化学物质的紫外可见光谱分析与检测化学物质在分析和检测过程中,紫外可见光谱被广泛应用。
紫外可见光谱是一种分析化学方法,基于化学物质与紫外可见光的相互作用,可以提供有关化学物质结构和组成的信息。
在本文中,将探讨紫外可见光谱的基本原理,以及如何使用该技术进行化学物质的分析和检测。
紫外可见光谱是一种波长范围从190到800纳米的光学谱。
在紫外波段(190-400纳米)和可见光波段(400-800纳米)范围内,化学物质会吸收特定波长的光。
吸收光谱图通过记录光强的变化来展示这种吸收现象。
在紫外可见光谱分析中,常用的仪器是分光光度计。
分光光度计通过分析样品吸收光之前和之后的光强差异,得出吸收光谱图。
吸收光谱图具有特定的波峰和波谷,可以提供关于化学物质的结构和组成的信息。
紫外可见光谱分析的一个重要应用是分子结构的确定。
不同功能团和化学键在紫外可见光谱中表现出不同的吸收特征。
通过分析吸收光谱图,可以初步判断该化学物质的分子结构和官能团。
例如,含有双键的化合物通常在紫外波段显示出吸收峰;含有芳香环的化合物通常在可见光波段显示出吸收峰。
紫外可见光谱还可以用于测定化学物质的浓度。
根据比尔-朗伯定律,溶液中化学物质的吸收光强与其浓度成正比。
通过测量吸光度和使用标准曲线,可以计算出未知样品的浓度。
这种方法被广泛应用于化学、环境和生物领域,用于测定各种化学物质的浓度,如药物、环境污染物和生物标志物等。
在紫外可见光谱分析中,还有一种重要的应用是质量控制和检验。
根据化学物质的吸收特征,可以通过紫外可见光谱对样品进行定性和定量分析。
这种方法可以用于检测化学物质的纯度和杂质的存在。
例如,在制药工业中,使用紫外可见光谱来确保制造的药物符合规定的药典标准。
此外,紫外可见光谱还可以用于反应动力学的研究。
通过监测反应物或产物的吸收光谱随时间的变化,可以研究化学反应的速率、平衡状态和机理。
总结起来,紫外可见光谱分析是一种重要的化学分析方法,通过测量化学物质与紫外可见光的相互作用,提供了关于化学物质结构、组成、浓度和纯度的信息。
紫外可见光谱
波长长短排序:γ射线<X-射线<UV(紫外光谱区)<可见光谱区<IR(红外光谱区)<微波<无线电波Plank’s constant=6.6*10-34J/s普通紫外区对有机化合物结构分析用处大。
共轭体系以及芳香族化合物在此区域内有吸收,是紫外光谱讨论的主要对象。
可见光区与普通紫外区基本无太大差别,只是光源不同,普通紫外区用氢灯或氘灯,可见光区用钨丝灯。
Lambert-Beer定律:A=log I0I1=log1T=ε▪c▪lA——吸光度;I0——入射光强度;I1——透过光强度;T(=I1/I0)——透射率;ε=摩尔吸光系数(L mol-1 cm-1);c——溶液的浓度(mol/L);l——光在溶液中经过的距离(比色池的厚度,cm);λmax最大吸收波长(一般有多个,数目等于最大吸收峰数目),εmax最大吸收时的摩尔吸光系数(每个λmax都有一个对应的εmax)。
生色团:可以使分子在紫外-可见光区产生吸收带的基团。
(一般为带π电子基团,诸如C=C,C≡C,苯环,C=O,N=N,NO2)如果一个化合物分子中:①发色团之间不发生共轭:吸收光谱包括发色团各自的吸收带;②发色团之间彼此形成共轭体系:原来各自发色团的吸收带消失,而产生新的吸收谱带(波长和吸收强度比原来明显加大)。
助色团:有些原子或基团单独在分子中存在时,本身在紫外区和可见区不产生吸收的原子或基团,当连接到发色团后,使发色团的吸收带波长移向长波,同时使吸收强度增加(助色团一般为带有p电子的原子或原子团,如-OH,-OR,-NHR,-SR,-Cl,-Br,I,烷基等)。
①助色团与π键相连时,与π键形成p-π共轭或σ-π超共轭,使π键电子容易被激发,发生红移;②助色团与羰基相连时,使羰基的n-π*跃迁吸收带向短波方向移动,即蓝移。
其中带有p电子的原子或原子团蓝移更加明显。
③红移:吸收带向长波方向移动。
蓝移:吸收带向短波方向移动。
有机化学第七章光谱
一些常见化学键的力常数如下表所示:
键型 O H N H
-1
C H C O C C C O C C 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5
k /N.cm
7.7 6.4
折合质量μ :两振动原子只要有一个的质量↓, μ ↓,(v)↑
C H 2800-3000cm
3.其他:
N-H弯曲振动在1600-1650cm-1 四个或四个以上CH2 相连,其CH2 的面内摇摆 振动在 720cm-1
7.1.4 红外谱图解析
红外谱图解析的基本步骤是:
1.观察特征频率区:判断官能团,以确定所属化 合物的类型。
2.观察指纹区:进一步确定基团的结合方式。 3.对照标准谱图验证。
E:光量子能量,J h: Planck常数, 6.626×10-34 J.S
分子吸收光谱 分子吸收电磁幅射,就获得能量,从而引起分子 某些能级的变化,如增加原子间键的振动,或激发 电子到较高的能级,或引起原子核的自旋跃迁等。 但它们是量子化的,因此只有光子的能量恰等于两 个能级之间的能量差时(即ΔE)才能被吸收。所以 对于某一分子来说,只能吸收某一特定频率的辐射, 从而引起分子转动或振动能级的变化,或使电子激 发到较高的能级。光谱便是记录分子对不同波长 (频率)的电磁波吸收或透过情况的图谱。
叔醇:1150~1120cm-1
4. 醛与酮
二者的异同点:
1. 在1700cm-1处均有一个强而尖的吸收峰,为 C= O(羰基)的特征吸收峰。 C=O(羰基)吸收峰的位置与其邻近基团有关, 若羰基与双键共轭,吸收峰将向低波数区位移。
2.醛基在2715cm-1处有一个强度中等的尖峰,这是 鉴别分子中是否存在— CHO的特征基团。
第七章紫外可见光谱
a =ε/M (M为摩尔质量) 透光度T : 描述入射光透过溶液的程度:
T = I t / I0 吸光度A与透光度T的关系:
A = -lg T
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朗伯—比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。 应用于各种光度法的吸收测量;
(3)可作为定性鉴定的参数;
(4)同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长 λmax处的摩尔吸光系数,常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大
限度的吸光能力,也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。
5)εmax越大表明该物质的吸光能力越强,用光度法测定该物质的灵敏 度越高。ε>105:超高灵敏;ε=(6~10)×104 :高灵敏;ε<2×104
:不灵敏。
(6)ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波
长下的吸光度。
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第二节 紫外—可见分光光度计
Ultraviolet-visibale spectrometer
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仪器
紫外-可见分光光度计
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仪器
可见分光光度计
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λ max 185, 190, Εmax 10000, 10000,
228, 10000
CH2=CHSCH 3
228 8000
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3.含杂原子的不饱和化合物
具有n-π*跃迁,通常在200 nm以上,但是强度较小。 羰基化合物(醛、酮、羧酸、酯、酰卤、酰胺等),前两种 最大吸收波长在270~300 nm之间,后四种受取代基影响发生 蓝移(表6-4 p2620。 硫羰基化合物(C=S),最大吸收波长在~300 nm左右。 其他化合物(C=N, N=N, N=O, C=N等),一般可以看到n-π* 跃迁,偶氮化合物在360 nm, 硝基化合物在275 nm左右,但是 通常很弱。。
紫外可见光谱法
紫外可见光谱法
contents
目录
• 紫外可见光谱法概述 • 紫外可见光谱法实验技术 • 紫外可见光谱法数据分析 • 紫外可见光谱法在各领域的应用 • 紫外可见光谱法的优势与局限 • 紫外可见光谱法实例分析
01
紫外可见光谱法概述
定义和原理
定义
紫外可见光谱法是一种基于物质吸收光子能量而产生化学反应的测量方法。
中药材中重金属的光谱分析
总结词
紫外可见光谱法可用于中药材中重金属的光 谱分析,通过对光谱特征的识别和解析,可 实现重金属的快速、准确检测。
详细描述
重金属是中药材中常见的污染物,过量摄入 会对人体健康造成严重影响。紫外可见光谱 法通过测量样品在特定波长范围内的吸光度 值,绘制出样品的紫外可见光谱图,从而分 析样品中重金属的种类和含量。该方法具有 操作简便、快速、准确等优点,为中药材中
重金属的监测提供了有力手段。
高分子材料的紫外光谱分析
总结词
紫外可见光谱法可用于高分子材料的紫外光谱分析, 通过对光谱特征的识别和解析,可实现高分子材料的 结构、性能和化学成分的快速、准确检测。
详细描述
高分子材料是一种重要的材料,广泛应用于工业、医 疗、信息等领域。紫外可见光谱法通过测量样品在特 定波长范围内的吸光度值,绘制出样品的紫外可见光 谱图,从而分析样品的结构、性能和化学成分。该方 法具有操作简便、快速、准确等优点,为高分子材料 的研发和应用提供了有力手段。
原理
紫外可见光谱法基于朗伯-比尔定律,物质在特定波长下吸光度与浓度成正比。 通过测量吸光度,可以确定样品中目标物质的浓度。
历史与发展
历史
紫外可见光谱法自20世纪初发展至今,已经广泛应用于各个 领域。
紫外可见光谱
积分球(integrating sphere):是具有高反射性内表面的空 心球体。用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处 的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。 球上的小窗口可以让光进入并与检测器靠得较近。积分 球基本的特征就是光学中最通用仪器的一种。由于积分 球内表面具有超高反射和散射的特性,所以它具有独特 的接收发射光的性能。光在均匀分布的球壁作无规则的 反射,使能量可以作准确地测量,正由于积分球有此特 性,改变它的窗口位臵及几何结构,就可以获得各种不 同的应用。
1、固体中金属离子的电荷跃迁
在过渡金属离子-配位体体系中,一方是电子给予体, 另一方为电子接受体。在光激发下,发生电荷转移,电子 吸收某能量光子从给予体转移到接受体,在紫外区产生吸 收光谱。 当过渡金属离子本身吸收光子激发发生内部d轨道内的 跃迁(d-d)跃迁,引起配位场吸收带,需要能量较低,表现 为在可见光区或近红外区的吸收光谱。 收集这些光谱信息,即获得一个漫反射光谱,基于此可 以确定过渡金属离子的电子结构(价态、配位对称性)。
可以有多种曲线形式表示:
横坐标: 波数(cm-1),波长(nm) 纵坐标: Log F(R∞) ,F(R∞) — 对应于吸收单位 (Absorbance),谱 线的峰值为吸收带位臵。 %R∞ — 对应于反射率, % reflectance,样品反射强度比参 比物的反射强度。 1/R∞ 和 Log (1/R∞) ——相当于透射光谱测定中的吸收率
五、紫外可见分光光度计
UV-8000型紫外可见分光光度计
基本组成
光源
单色器
样品室
检测器
显示
1.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。
紫外可见光光谱
化合物的鉴定
• 利用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨架中是否含有共 轭结构体系,如C=C-C=C、C=C-C=O、苯环等。 • (1)如果一个化合物在紫外区是透明的,则说明分子中不存 在共轭体系,不含有醛基、酮基或溴和碘。可能是脂肪族碳 氢化合物、胺、腈、醇等不含双键或环状共轭体系的化合物。 • (2)如果在210~250nm有强吸收,表示有K吸收带,则可 能含有两个双键的共轭体系,如共轭二烯或α,β-不饱和酮等。 同样在260,300,330nm处有高强度K吸收带,在表示有三 个、四个和五个共轭体系存在。 • (3)如果在260~300nm有中强吸收(ε=200~1 000), 则表示有B带吸收,体系中可能有苯环存在。如果苯环上有共 轭的生色基团存在时,则ε可以大于10 000。 • (4)如果在250~300nm有弱吸收带(R吸收带),则可能 含有简单的非共轭并含有n电子的生色基团,如羰基等。
n
紫外可见光谱法测定蔬菜中的亚硝酸盐的含量
• 将绿色蔬菜(茄子与芹菜)分别经过处理后,蔬菜中所含有的亚 硝酸根与中性红指示剂在酸性介质中发生亚硝化反应,可在近紫 外区产生灵敏吸收,最大吸收波长为 360 nm。 • 分别准确移取一定量的亚硝酸根标准溶液于一系列50mL容量瓶 中,分别加入准确不同体积的10.00μg./mL亚硝酸根的标准溶液, 依次准确加入 1mL 中性红溶液,2 mL 盐酸溶液,用水稀释至刻 度,摇匀静置10min在360nm波长处,以试剂空白作参比,测定 吸光度。 • 称取 40.0 g 蔬菜 芹菜和茄子样品,经过压榨处理后,过滤后加 入少量氯仿萃取 取上层清液用去离子水稀释到100mL容量瓶中, 从中取10.0 mL于50mL容量瓶中,加1mL 中性红溶液和2 mL 盐 酸溶液 ,去离子水稀释至刻度摇匀10 min 后 在360 nm 处测其 吸光度。 • 按照实验方法,以试剂空白为参比,在不同波长处分别测定亚硝 化产物的吸光度。经测定,最大吸收波长处是 360 nm。
紫外可见吸收光谱
§ 2 光度分析法的基本原理
一、光度分析法的特点 1、适用范围:常用于测定试样中1%~10-3 %的微量 组分,甚至可测定低至10-4 %~10-5 %的痕量组份。目 前,随着仪器和方法的改进,有的已达10-9 %。一般 情况下,相对误差为2~5 %,这在微量分析中已是十 分精确的了。 2、特点:灵敏、快速、准确、简便。
(二)控制适当的吸光度范围
从仪器测量误差的讨论中了解到,为使测量结果得 到较高的准确度,一般应控制标准溶液和被测试液 的吸光度在0.2~0.8范围内。为此,可以从下列两方 面来考虑。
1.控制溶液的浓度,如改变试样的称量和改变 溶液的稀释度等。
但是在实际绘制中却常常出现弯曲情况。如果标 准曲线弯曲,测定数据必带来很大的误差,故应 努力找出原因设法解决之。一般来说引起标准曲 线弯曲的主要原因有如下几种。
(一)比尔定律的局限性
比尔定律为:A=KC即A∝C
这是在溶液很稀的情况下,即各溶质质点互不 干扰时才成立。
当溶液较浓时,溶液中的有色配合物会互相吸 引、排斥,光线在质点之间发生反射,使出射光线 发生改变,从而使比尔定律失效。
▲跃迁:电子受激发,从低能级转移到高
能级的过程
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 E电E振E转
E电1~20ev0.06~1.25m紫外 可见吸收 E振0.05~1ev25~1.25m红外吸收光 E转0.00~50.05ev25~025m远红外吸
3.紫外-可见吸收光谱的产生 由于分子吸收中每个电子能级上耦合有许多
一、 仪器测量误差
在吸光光度分析中,除了各种化学条件所引起的 误差外,仪器测量不准确也是误差的主要来源。
任何光度计都有一定的测量误差,这种误差可能 来源于光电池不灵敏、光电流测量不准和光源不 稳等。如果测量误差以光电流表示为Δi,相当于 光强的误差ΔI,由此引起透光率的误差为ΔT 。对 于同一光度仪器,ΔT基本上为一常数,一般为 0.01~0.02 。
紫外可见吸收光谱法可见光谱的特征吸收峰的形状及所在位置 PPT
max =270nm
=230 =1250
长移——向长波方向移动又叫红移 max ↑长
短移——向短波方向移动又叫蓝移 max ↓短
(二)生色团的共轭作用
1.生色团处于非共轭状态,总的吸收是各 个生色团吸收的加和。 2.生色团发生共轭作用,则原来生色团吸 收峰消失,在长波方向上产生新的吸收峰, 吸收强度也会显著增加。 max ↑长 ↑大 对于多烯化合物,非共轭体系的max 与含一个烯键的化合物基本相同,但max 则与烯键的数目同步增大。
n→ *与 → *跃迁比较:
→ *
max 与组成双键的
n→ *
有关
原子种类基本无关
吸收强度 强吸收 =104~105 弱吸收 <102 极性溶剂 向长波方向移动 向短波方向移动
有机化合物的紫外-可见吸收 光谱法的分析就是以这两类跃迁为
基础。这两类跃迁(*和n
*跃迁)都要求化合物中含有不 饱和官能团以提供轨道。因此,
O
例:
H
C H
电子跃迁类型
分子轨道:
成键轨道 成键轨道 n 未成键轨道
*反键轨道*反键轨道
E:σ<π<n<π*<σ* 跃迁类型: *、n *、 n *、 * 四 种类型。
*
*反键轨道 *反键轨道 n* *
E
*
n *
* n 非键轨道 成键轨道 成键轨道
*跃迁吸收峰向长波方向移动,
n*跃迁吸收峰向短波方向移动。
2.对光谱精细结构和吸收强度的影响
——当物质处于气态时,分子间的作用极 弱,其振动光谱和转动光谱也能表现出来, 因而具有非常清晰的精细结构。 ——当它溶于非极性溶剂时,由于溶剂化 作用,限制了分子的自由转动,转动光谱 就不能表现出来。 如P125图7-2所示。
紫外可见光谱
-胡罗卜素
咖啡因 阿斯匹林
几种有机化合
物的分子吸收光 谱图。
丙酮
2、分子吸收光谱跃迁类型 可能的跃迁类型
有机分子包括:成键轨道:、 ;反键轨道:*、*;非键轨道:n
••••C••
o
O
o
o o
•= =
o=n
各轨道能级高低顺序: n**;
可能的跃迁:-*;-*;-*;n-*;-*;n-*
(3)含有杂原子的有机化合物
杂原子(O、N 、S、Cl等)上有未成键的电子容易被激发产生n—*
n—π*跃迁。
分子可产生的跃迁:
n—π*、n—*、 π—π*、π—*、 —π*、 —*
-*,-*,-* 和n-* 跃迁能量较高,跃迁产生的吸收
谱位于真空紫外区,在此不加讨论。
-*和n-*两种跃迁的能量小,相应波长出现在近紫外区甚
助色团(Auxochromous group) :
含有孤对电子,可使生色团吸收峰移动并 提高吸收强度的一些官能团,称之为助色团。
红移或蓝移(Redshift or blueshift):
在分子中引入的一些基团或受到其它外界因素影响, 吸收峰向长波方向(红移)或短波方向(蓝移)移动的 现象。
分子发生红移或蓝移的因素:
(1)饱和烃类化合物
饱和烃类分子中只含有б健电子,因此只能产生 --- *跃迁。 —*:C—H共价键,如CH4(125nm);
C—C键,如C2H6 (135nm),处于真空紫外区。
(2)不饱和烃类化合物
不饱和烃类分子中既有 键电子,又有π键电子,其电子能级图如图所示。
—* 和—*跃迁:所需能量比—*跃迁能量小,波长处于真空紫外区。
第七章 紫外分光光度法
3)吸收池(样品池)(Cell,Container):
吸收池放置各种类型的吸收池(比色皿)和相应的池 架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。 在紫外区须采用石英比色皿,可见区一般用石英比色 皿和玻璃池比色皿。
4)检测器
利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电 信号,常用的有硒光电池、光电管或光电倍增管。
式中:
E为光的能量;
γ为频率;
λ为波长;
h为普朗克常数,6.6256×10-27尔格· 秒;
c为光速。
§2 紫外-可见光分光光度法
基于物质的分子对可见和紫外区域辐射的吸收
而进行分析的方法,广泛用于无机物和有机化合物
的定性、定量分析。
紫外-可见吸收光谱波长范围
(1)远紫外光区(真空紫外区): (2)近紫外光区: (3)可见光区:
取代基 -SR 红移距离 45(nm) -NR2 40(nm) -OR 30(nm) -Cl 5(nm) CH3 5(nm)
3. 共轭双烯
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
。共轭双键愈多,红移愈显著,甚至产生颜色。
短移:使吸收峰向短波长移动的现象称为短移或蓝移 (blue shift),引起蓝移效应的基团称为向蓝基 团。
2.4 分子结构与紫外吸收光谱
1. 饱和烃化合物
饱和烃类化合物只含有单键(σ键),只能产 生σ→σ* 跃迁,由于电子由σ被跃迁至σ*反键所 需的能量高,吸收带位于真空紫外区,如甲烷和乙 烷的吸收带分别在125nm和135nm。
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:
紫外可见光谱的特征1吸收峰的形状及所在位置——定性
黄 580~600nm
绿 500~580nm
青 490~500nm
橙 600~650nm
白光
青蓝 480~490nm
红 650~750nm
紫 400~450nm
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蓝 450~480nm
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光谱示意
复合光
表观现象示意
完全吸收
完全透过
吸收黄光
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§7.1紫外-可见吸收光谱
一、紫外可见吸收光谱的基本原理 (一)紫外可见吸收光谱
完全相同。
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(二)紫外可见光谱的特征
1. 吸收峰的形状及所在位置 A
——定性、定结构的依据
2. 吸收峰的强度
——定量的依据
A = lgI0 / I= cL
:摩尔吸收系数 单位:L.cm-1 . mol-1
单色光 I0
I
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L
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的物理意义及计算
在数值上等于1mol/L的吸光物质在1cm 光程中的吸光度, = A/(cL),与入射光波长、 溶液的性质及温度有关 (1) ——吸光物质在特定波长和溶剂中的一 个特征常数 ,定性的主要依据 (2) 值愈大,方法的灵敏度愈高
*反键轨道*反键轨道
E:σ<π<n<π*<σ*
跃迁类型:
*、n *、 n *、 * 四
种类型。
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* *
E
n
*反键轨道
*反键轨道
n*
n *
*
*
n 非键轨道 成键轨道
成键轨道
图 7-2 分子的电子能级和跃迁
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1. *和n *跃迁
*跃迁
仪器分析紫外-可见光谱PPT
样品选择与处理
样品选择
选择具有紫外-可见吸收特性的样品 ,如有机化合物、无机离子、生物大 分子等。
样品处理
根据样品性质,进行适当的处理,如 溶解、稀释、过滤等,以获得适合光 谱分析的样品溶液。
实验条件设置与优化
01
02
03
光源选择
根据实验需求选择合适的 光源,如氘灯、钨灯等, 以获得连续且稳定的紫外可见光谱。
原理:比色法是基于比较有色物 质溶液颜色深度以测定待测组分 含量的方法。通常采用目视比较 或光电比色计进行定量测定。
1. 配制一系列已知浓度的标准溶 液,并加入显色剂;
3. 根据颜色深浅程度,确定待测 样品中目标组分的含量。
案例分析:混合物中各组分含量测定
案例描述:某混合物 中含有A、B两种组分, 其紫外-可见吸收光谱 有重叠。为了准确测 定各组分的含量,可 以采用多波长线性回 归分析法。
检测系统
检测系统用于检测经过样品吸收后的光信号,并将其转换为电信号以供后续处理 。常见的检测系统包括光电倍增管、光电二极管阵列等。这些检测器具有高灵敏 度和宽动态范围,能够准确地测量微弱的光信号。
数据处理与结果显示
数据处理
在紫外-可见光谱分析中,数据处理涉及对原始光谱数据的预处理、背景扣除、峰识别 与定量分析等步骤。预处理可能包括平滑、基线校正等操作,以提高数据质量和分析的
灵敏度
通过测量特定浓度样品在特定波长下的吸光度来 评价仪器的灵敏度,吸光度越大则灵敏度越高。
3
稳定性
通过连续多次测量同一样品在相同条件下的吸光 度来评价仪器的稳定性,结果越一致则稳定性越 好。
常见故障排查与处理方法
光源故障
检查光源是否损坏或老化,如有需要更换光源。
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2.紫外可见光谱的产生
M + h → M* M + 热
基态
激发态
(△E)
M + 荧光或磷光
E1
E2Leabharlann 电子能级差:E = E2 - E1 = h 能量是量子化的;只选择性吸收符合能量差的光 入射光与透射光之比取对数称为吸光度 以波长作为横坐标,吸光度作为纵坐标,得到的曲线称为该 化合物的吸收曲线 吸收曲线中吸收度出现极大值对应的波长称为最大吸收波长 max
C=C
H c H c H
发色基团, 但 → *200nm。
H
max=162nm 助色基团取代 (K带)发生红移。
-NR2 40(nm) -OR 30(nm) -Cl 5(nm) CH3 5(nm)
取代基
-SR
红移距离 45(nm)
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不同类型化合物的UV-Vis光谱
1.饱和化合物:200 nm以上没有σ-σ*跃迁吸收,仅能看到nπ*吸收。含N, S, I, Br等杂原子可以看到。
CH 3 CH 3 OH CH 3 OCOCH 3
B带: 262 nm(ε302)
274 nm(ε2040)
261 nm(ε300)
(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。
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3.UV-Vis 可获得的结构信息
(1)200-400nm 无吸收峰。饱和化合物,单烯。
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朗伯—比耳定律
A=lg(I0/It)= εb 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mol· L-1; ε:摩尔吸光系数,单位L· mol-1· cm-1; 或: A=lg(I0/It)= a b c c:溶液的浓度,单位g· L-1 a:吸光系数,单位L· g-1· cm-1 a与ε的关系为: a =ε/M (M为摩尔质量) 透光度T : 描述入射光透过溶液的程度: T = I t / I0 吸光度A与透光度T的关系: A = -lg T
UV-Vis光谱图表示方法: A- λ, ε- λ,lg ε- λ UV-Vis谱的表述:最大吸收波长: λmax, 最大吸收度: εmax xxx nm
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2.光谱解析注意事项
(1) 确认max,并算出㏒ε,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
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2.单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色 光的光学系统。 ①入射狭缝:光源的光由此进入单色器; ②准光装置:透镜或反射镜使入射光成为平行光束; ③色散元件:将复合光分解成单色光;棱镜或光栅; ④聚焦装置:透镜或凹面反射镜,将分光后所得单色光聚焦至 出射狭缝; ⑤出射狭缝。
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3.样品室
样品室放置各种类型的吸收池(比 色皿)和相应的池架附件。吸收池 主要有石英池和玻璃池两种。在紫 外区须采用石英池,可见区一般用 玻璃池。
4.检测器
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。
5. 结果显示记录系统
检流计、数字显示、微机进行仪 器自动控制和结果处理
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紫外可见光谱常用概念术语: 生色团:直接在紫外可见区产生吸收的化学结构。最有用的 生色团是由π→π*和n→π*跃迁产生的。简单的生色团由 双键或叁键体系组成,如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基— N=N—、乙炔基、腈基—C≡N等。 助色团:能够使生色团吸收强度增大,最大吸收波长增加的 化学结构。有n电子的基团(如-OH、-OR、-NH2、-NHR、X等),它们与生色团相连时,会发生n—π共轭作用,吸收 波长向长波方向移动,且吸收强度增加。 红移和蓝移: λmax向长波方向移动称为红移,向短波方向 移动称为蓝移 。 增色和减色:吸收强度即摩尔吸光系数ε增大或减小的现象 分别称为增色效应或减色效应。
(2) 270-350 nm有吸收峰(ε=10-100)醛酮 n→π* 跃 迁产生的R 带。
(3) 250-300 nm 有中等强度的吸收峰(ε=200-2000) ,芳环的特征 吸收(具有精细解构的B带)。 (4) 200-250 nm有强吸收峰(ε104),表明含有一个 共轭体系(K)带。共轭二烯:K带(230 nm);不 饱和醛酮:K带230 nm ,R带310-330 nm 260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰,3,4,5个双键的共轭体 系。
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2
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max(nm) 167 184 173 258 215
max 1480 150 200 365 600
4 π→π*跃迁
所需能量较小,吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近 紫外区,εmax一般在以上,属于强吸收。
(1) 不饱和烃π→π*跃迁 乙烯π→π*跃迁的λmax为162nm,εmax为: 1×104 。 K 带——共轭非封闭体系的π→π*跃迁
化合物 n-π*
CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I 177 173 202 257
εmax
200 200 264 387
溶剂
己烷 己烷 庚烷 庚烷
化合物
CH3NH2 (CH3)3N CH3SCH3
n-π*
174 215 199 227 210 229
εmax
2200 600 4000 900 1020 140
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σ→σ*跃迁
所需能量最大;σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发
生跃迁; 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区; 吸收波长λ<200 nm;
例:甲烷的λmax为125nm , 乙烷λmax为135nm。
只能被真空紫外分光光度计检测到; 作为溶剂使用;
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3
n→σ*跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150~250nm,大部分在远紫外区,近紫外区 仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子) 均呈现n→σ* 跃迁。
⑤在λmax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。
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3.电子跃迁与分子吸收光谱
有机化合物的紫外可见吸收光谱是其分子中外层价电子跃迁 的结果 有机化合物的外层电子包括σ电子、π电子、n电子。 有机化合物主要有四种跃迁类型,根据所需能量ΔΕ大小顺 序为:n→π* < π→π* < n→σ* < σ→σ*
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⑴ σ→σ*跃迁
所需能量最大,σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃 迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收波长
λ<200nm,只能被真空紫外分光光度计检测到)。如甲烷的
λ为125nm,乙烷λmax为135nm。
⑵ n→σ*跃迁
所需能量较大。吸收波长为150~250nm,大部分在远紫外 区,近紫外区仍不易观察到。含非键电子的饱和烃衍生物(含
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二、分光光度计的类型
1.单光束型
简单,价廉,适于在给定波长处测量吸光度或透光度,一般不 能作全波段光谱扫描,要求光源和检测器具有很高的稳定性。
2.双光束
自动记录,快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测 器灵敏度变化等因素的影响,特别适合于结构分析。仪器复 杂,价格较高。
3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ1、λ2) 快束交替通过同一吸收 池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。△= 1~ 2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。
N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n →σ*跃迁。如一氯甲烷、
甲醇、三甲基胺n →σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和 227nm。
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⑶ π→π*跃迁
所需能量较小,吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外 区,摩尔吸光系数εmax一般在104L· mol-1· cm-1以上,属于强
溶剂
气态 气态 乙醇
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2.烯、炔及其衍生物:
独立非共轭不饱和烃一般π-π*跃迁吸收在200 nm以下。当 含有助色团(含有O, N, S, 卤素, 双键等)时发生红移。
CH2=CHCl
CH2=CHOCH3
C2H5CH=CH-N
CH2=CHSCH3
λ max 185, Εmax 10000,
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讨论
(1)吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数; (2)不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时
,ε仅与吸收物质本身的性质有关,与待测物浓度无关;
(3)可作为定性鉴定的参数; (4)同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长
λmax处的摩尔吸光系数,常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大
限度的吸光能力,也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。 5)εmax越大表明该物质的吸光能力越强,用光度法测定该物质的灵敏
度越高。ε>105:超高灵敏;ε=(6~10)×104 :高灵敏;ε<2×104
:不灵敏。 (6)ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波 长下的吸光度。
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第二节 紫外—可见分光光度计
Ultraviolet-visibale spectrometer
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仪器
紫外-可见分光光度计
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仪器
可见分光光度计
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一、基本组成
光源 单色器 样品室 检测器 显示