紫外分光光度法
紫外可见分光光度法简介
紫外-可见分光光度法简介紫外-可见分光光度法(ultraviolet-visible spectrophotometry, UV-VIS),它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用,对物质进行定性分析、定量分析及结构分析, 所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。
按所吸收光的波长区域不同,分为紫外分光光度法和可见分光光度法,合称为紫外-可见分光光度法。
紫外--可见分光光度法:是根据物质分子对波长为200-760nm这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。
操作简单、准确度高、重现性好。
波长长(频率小)的光线能量小,波长短(频率大)的光线能量大。
分光光度测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。
吸收光谱描述物质分子对辐射吸收的程度随波长而变的函数关系曲线,称为吸收光谱或吸收曲线。
紫外-可见吸收光谱通常由一个或几个宽吸收谱带组成。
最大吸收波长(λmax)表示物质对辐射的特征吸收或选择吸收,它与分子中外层电子或价电子的结构(或成键、非键和反键电子)有关。
朗伯-比尔定律是分光光度法和比色法的基础。
这个定律表示:当一束具有I0强度的单色辐射照射到吸收层厚度为b,浓度为c的吸光物质时,辐射能的吸收依赖于该物质的浓度与吸收层的厚度。
其数学表达式为:式中的A 叫做吸光度;I0为入射辐射强度;I为透过吸收层的辐射强度;(I/I0)称紫藤为透射率T;ε是一个常数,叫做摩尔吸光系数,ε值愈大,分光光度法测定的灵敏度愈高。
紫外-可见分光光度计有稳定的、有足够输出功率的、能提供仪器使用波段的连续光谱,如钨灯、卤钨灯(波长范围350~2500纳米),氘灯或氢灯(180~460纳米),或可调谐染料激光光源等。
②单色器[1]。
它由入射、出射狭缝、透镜系统和色散元件(棱镜或光栅)组成,是用以产生高纯度单色光束的装置,其功能包括将光源产生的复合光分解为单色光和分出所需的单色光束。
第十章 紫外可见分光光度法
如果用△ E电子,△ E振动以及△E转动表示各能级 差,则:
E电 E振 E转
能级差 E h h c
由分子中的电子能级、振动能级和转动能级跃迁产 生的光谱称分子吸收光谱。
2.分子吸收光谱的分类: 分子内运动涉及电子能级、振动能级和转动
能级三种跃迁能级,
E电 E振 E转
对应的波谱区范围如下:
吸收曲线与最大吸收波长 max
①同一种物质对不同波长光的吸光度 不同。如KMnO4在400nm吸收少, 在525nm吸收最大,吸光度最大处 对应的波长称为最大吸收波长λmax ②不同浓度的同一种物质,其吸收曲 线形状相似,λmax不变。而对于不同 物质,它们的吸收曲线形状和λmax 则不同。 ③吸收曲线可以提供物质的结构信息,
电子的基团。 例: C=C;C=O;C=N;—N=N— 注:当出现几个生色团共轭,则几个生色团所产生的
吸收带将消失,代之出现新的共轭吸收带,其波 长将比单个生色团的吸收波长长,强度也增强。
下面为某些常见生色团的吸收光谱
生色团 烯 炔 羧基 酰胺基 羰基 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
称最小吸收波长(λmin) 。
3.肩峰:在一个吸收峰旁边 产生的一个曲折。 4.末端吸收:只在图谱短波 呈现强吸收而不成峰形的
部分。
5. 生色团
所谓生色团,是指有机化合物分子结构中含有p -
p*和n-p*中跃迁的基团,即能在紫外-可见光范围内产 生吸收的原子团。 对有机化合物:主要为具有不饱和键和未成对
概述
一、紫外-可见分光光度法:是研究物质在紫外可见光区(200 ~ 800 nm)分子吸收光谱的分析方 法。
可见光区 400~760nm;紫外光区200~400nm。 二.紫外—可见分光光度法的特点 (1)灵敏度较高:灵敏度可达10-5~10-7g/mL (2)选择性较好:多组分共存溶液中,无需化学
紫外分光光度法原理
紫外分光光度法原理,使用范围,仪器的校正,测定方法和注意事项紫外分光光度法一、原理可见光、紫外线照射某些物质,主要是由于物质分子中价电子能级跃迁对辐射的吸收,而产生化合物的可见紫外吸收光谱。
基于物质对光的选择性吸收的特性而建立分光光度法或称吸收光谱法的分析方法。
它是以朗伯──比耳定律为基础。
1朗伯—比耳定律 A = lg—- = ECLT式中 A为吸收度;T为透光率;E为吸收系数,采用的表示方法是(E1%1cm),其物理意义为当溶液浓度为1%(g/ml),液层厚度为1cm时的吸收度数值;C为100ml溶液中所含被测物质的重量(按干燥品或无水物计算),g; L为液层厚度,cm。
二、使用范围凡具有芳香环或共轭双键结构的有机化合物,根据在特定吸收波长处所测得的吸收度,可用于药品的鉴别、纯度检查及含量测定。
三、仪器可见-紫外分光光度计。
其应用波长范围为200~400nm的紫外光区、400~850nm的可见光区。
主要由辐射源(光源)、色散系统、检测系统、吸收池、数据处理机、自动记录器及显示器等部件组成。
本仪器是根据相对测量的原理工作的,即先选定某一溶剂(或空气、试样)作为标准(空白或称参比)溶液,并认为它的透光率为100%(或吸收度为0),而被测的试样透光率(或吸收度)是相对于标准溶液而言,实际上就是由出射狭缝射出的单色光,分别通过被测试样和标准溶液,这两个光能量之比值,就是在一定波长下对于被测试样的透光率(或吸收度)。
本仪器可精密测定具有芳香环或共轭双键结构的有机化合物、有色物质或在适当条件下能与某些试剂作用生成有色物的物质。
使用前应校正测定波长并按仪器说明书进行操作。
四、仪器的校正1.波长的准确度试验以仪器显示的波长数值与单色光的实际波长值之间误差表示,应在±1.0nm 范围内。
可用仪器中氘灯的486.02nm与656.10nm谱线进行校正。
2.吸收度的准确度试验3.杂散光的试验4.波长重现性试验5.分辨率试验五、测定方法1.对照品比较法(1)按各品种项下的方法,分别配制供试品溶液和对照品溶液,对照品溶液中所含被测成分的量应为供试品溶液中被测成分标示量的100±10%,所用溶剂也应完全一致,在规定的波长测定供试品溶液和对照品溶液的吸收度后,按下式计算含量,即得。
紫外-分光光度法原理
紫外分光光度计的使用原理和方法紫外-可见分光光度法(ultraviolet-visible spectrophotometry, UV-VIS)1定义:它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用,对物质进行定性分析、定量分析及结构分析, 所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。
2分类:按所吸收光的波长区域不同:分为紫外分光光度法和可见分光光度法,合称为紫外-可见分光光度法。
3、紫外-可见分光光度法的特点:(1) 其仪器设备和操作都比较简单,费用少,分析速度快;(与其它光谱分析方法相比)(2)灵敏度高;(3)选择性好;(4)精密度和准确度较高;(5)用途广泛。
§1. 紫外-可见吸收光谱1. 物质对光的选择性吸收物质对光的吸收是选择性的,利用被测物质对某波长的光的吸收来了解物质的特性,这就是光谱法的基础。
通过测定被测物质对不同波长的光的吸收强度(吸光度),以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图,得出该物质在测定波长范围的吸收曲线。
在吸收曲线中,通常选用最大吸收波长λmax进行物质含量的测定。
2.有机化合物的紫外-可见吸收光谱2.1 有机化合物的电子跃迁与紫外-可见吸收光谱有关的电子有三种,即形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及未参与成键的n电子。
跃迁类型有:σ→σ*、n→σ* 、π→π*、n→π* 四种。
饱合有机化合物的电子跃迁类型为σ→σ*,n→σ*跃迁,吸收峰一般出现在真空紫外区,吸收峰低于200nm,实际应用价值不大。
不饱合机化合物的电子跃迁类型为n→π*,π→π*跃迁,吸收峰一般大于200nm。
生色团:是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。
人们通常将能吸收紫外、可见光的原子团或结构系统定义为生色团。
助色团:是指带有非键电子对的基团,如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等,它们本身不能吸收大于200nm的光,但是当它们与生色团相连时,会使生色团的吸收峰向长波方向移动,并且增加其吸收强度。
第一章 紫外-可见分光光度法
➢ *跃迁:可以发生在任何具有不饱和键的 有机化合物分子中,其最大摩尔吸光系数max 很大。
➢ n*跃迁:发生在含有杂原子(O、N、S、P 、卤素等)的不饱和化合物中,其最大摩尔吸 光系数max 比较小。
二、常用术语
➢ *生色团:分子中可以吸收光子产生电子跃迁的基团 。含有键的不饱和基团
➢ *助色团:有些基团本身没有生色作用,但却能增强 生色团的生色能力,即它们与生色团相连时,会使其 吸收带最大吸收波长发生红移,并且增加其强度。通 常是带有非键电子对的杂原子的饱和基团,如-OH、 -NH2、-OR、-SH、-SR、-Cl、-Br、-I等。
不需参比液(消除了由于参比池的不同和制备空白溶液等产生 的误差)、克服了电源不稳而产生的误差,灵敏度高。
(4)光多道二极管阵列检测分光光度计
具有快速扫描的特点
可在0.1秒内获得190~ 820nm范围的全光光谱。 用于追踪化学反应的反应 动力学研究。 操作简单,只需将样品放 入无盖开放式样品室,并 点击“开始”即可。
音:
1 暗噪音:检测器与放大电路等各部件不确定性引起。
2 讯号噪音:亦称讯号散粒噪音 电子跃迁的不相等性
测量光强的不确定性
c 0.434K 1 1 c lgT T
➢ 当相对误差 c/c 最小时,求得T=0.368 或 A=0.4343。即当 A=0.4343 时,误差最小!
➢ 通常可通过调节溶液浓度或改变光程l 来控制 A 的读数在 0.2~0.7 范围内。
2. 杂散光 从单色器得到的单色光中与所需波长相 隔较远的光。
3. 散射光与反射光 使透光强度减弱 ,吸光度值偏高。
4. 非平行光 使l 增大影响测量值
(三)透光率测量误差T
由于光源不稳定性、读数不准等带来的误差。
仪器分析-紫外-可见分光光度法
电子接受体
R1 hυ N
R2
电子给予体
R hυ
CO
电子给予体 电子接受体
R1
+
-
N
R2
R
+
C O-
(二)常用术语
1. 生色团:分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的 原子基团。(含有π键的不饱和基团)
2. 助色团:有些基团本身没有生色作用,但却能增 强生色团的生色能力,即它们与生色团相连时, 会使其吸收带是最大吸收波长发生红移,并且增 加其强度。通常是带有非键电子对的基团。
4.1 原理
4.1.1 紫外可见吸收光谱的产生
E分子 = E电子 + E振动 + E转动 分子中的电子发生跃迁需要的能量约在
1~20eV之间,其对应的吸收光的波长范围 大部分处于紫外和可见光区域,通常将分 子在这一区域的吸收光谱称为电子光谱或 紫外—可见吸收光谱。
吸收光谱
用不同波长的光依次透过待测物质, 并测量物质对不同波长的光的吸收程 度(吸光度),以波长为横坐标,吸 光度为纵坐标作图,就可以得到该物 质在测量波长范围内的吸收曲线。这 种曲线体现了物质对不同波长的光的 吸收能力,也称为吸收光谱。
在实际测量中,采用在另一等同的吸收池中放 入溶剂与被分析溶液的透射强度进行比较, 即: A = lg( I溶剂 / I溶液 ) ≈ lg ( I 0 / I )
吸光度具有加和性:A总λ = A1λ + A2λ + …Anλ 比尔定律应用的局限性:只适用于稀溶液、化
学偏离、仪器偏离
4.2 紫外一可见分光光度计
1. 光源
功能:提供能量激发被测物质分子,使之产 生电子光谱谱带(提供宽带辐射)。
紫外可见分光光度法
波长和颜色的关系
λ(nm) 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
二、物质对光的选择性吸收
1、物质对光的吸收的本质
定性分析: 1、与标准品或标准图谱对比,鉴定未知物; 2、鉴别异构体 如:顺反异构、互变异构(如酮-烯醇式) 3、纯度检查
定量分析: 1、单一组分测定 2、多组分同时测定
第二节 紫外可见分光光度计
一、紫外可见分光光度计的构造
光源
单色器 吸收池
检测 系统
信号显 示系统
(一)光源
1、作用:提供符合要求的入射光。
3、分类: (1)可见光光源:
①钨丝灯:是最常见的可见光光源,它可发射波长 为325-2500nm范围的连续光谱,其中最适宜的使 用范围是320-1000nm,除用作可见光源外,还可 用作近红外光源。
②卤钨灯
在钨丝中加入适量的卤化物或卤素,灯泡用石 英制成,具有较长的寿命和高的发光效率。
(2) 紫外光光源: 多为气体放电光源,其中应用最多的是氢灯和
➢ 以光的衍射现象和干涉现象为基础(平面反射光栅和平面 凹面光栅)Βιβλιοθήκη (三)吸收池(又称比色皿)
1、作用:盛装被测溶液和参比溶液。 2、分类: (1)玻璃比色皿:适用于可见光区。(能否用于紫 外光区?) (2)石英比色皿:适用于紫外及可见光区。
3、主要规格: 0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm等。
紫外可见分光光度计基本组成
钨灯卤素 灯或氘灯
棱镜或光 栅,玻璃 或石英
紫外分光光度法
第4节 紫外分光光度法
• (3)紫外吸收光谱常用吸收曲线来描述。
•
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,以吸光度对波长作图得到该
化合物的紫外吸收曲线,即紫外吸收光谱。
•
化合物的紫外吸收特征可以用曲线上
最大吸收峰所对应的最大吸收波长λmax 和
该波长下的摩尔吸光系数εmax 来表示。
远紫外区,而在近紫外光区是透明的, 它们的吸收光谱曲线必须在真空中测定。
(一)紫外吸收光谱的产生
2、价电子的种类及电子跃迁类型:
• ②n → σ* 跃迁
• 含有氧、氮、硫、卤素等杂原子的饱和 烃衍生物都可发生 n → σ* 跃迁,它比 σ → σ* 跃迁的能量要低,吸收波长较长, 一般在150~250 nm范围内。如CH3OH
• 1.生色团和助色团 • ①生色团——含不饱和键基团,有π键 • 含有不饱和键,能吸收紫外可见光,产生
n→π* 或π→π*跃迁的基团称为发色团
• 是指在200~1000nm波长范围内产生特征吸收 带的具有一个或多个不饱和键和未共用电子对 的基团。如
•
C O CC NN C C
CO
COOH
(二)紫外吸收光谱中的有关术语
吸收峰波长
吸收强度 极性溶剂
π→π*
n→π*
与组成双键的
有关
原子种类基本无关
强吸收 104~105 弱吸收 <102
向长波方向移动 向短波方向移动
2、价电子的种类及电子跃迁类型:
• 由于一般紫外-可见分光光度计只能提供 190~850nm范围的单色光,因此只能测 量n → π* 跃迁和部分 n → σ* 跃迁、π → π* 跃迁的吸收,而对只能产生200 nm以 下吸收的 σ → σ* 跃迁则无法测量。常见 电子跃迁所处的波长范围及强度如图824所示。
紫外-可见分光光度法
成
E1% 1cm
,测得值应符合下表中规定的允差范围。
波长(nm)
235 257 313 350
分光光度法允差范围
吸收强度
吸收系数( E1% ) 1cm
最小
124.5
最大
144.0
最小 最大
48.62 106.6
允差范围
123.0~126.0 142.8~146.2 47.0~50.3 105.5~108.5
3 紫外-可见分光光度计的检定
1. 波长准确度 1.波长准确度的允差范围 区
紫外-可见分光光度计波长准确度允许误差,紫外
为 ±1.0nm,500nm处±2.0nm,700nm处±4.8nm。
2. 波长准确度检定方法
1.
用低压汞灯检定 关闭仪器光源,将汞灯(用笔式汞灯最方便)直接对准
进光狭 缝,如为双光束仪器,用单光束能量测定方式,采用波长扫描方式,扫描 速度“慢”(如l5nm/min)、响应“快”、最小狭缝宽度(如0.lnm)、量程0~100%,在 200~800nm范围内单方向重复扫描3次,由仪器识别记录各峰值(若仪器无“峰检测” 功能,必要时可对指定波长进行“单峰”扫描)。
紫外吸收光谱为物质对紫外区辐射的能量吸收图。朗伯-比尔(Lambert-Beer) 定律为光的吸收定律,它是紫外-可见分光光度法定量分析的依据,其数学表达式 为:
式中 A为吸光度; T为透光率; E为吸收系数; C为溶液浓度;
A=log 1 =ECL T
L为光路长度。 如溶液的浓度(C)为1%(g/ml),光路长度(L)为lcm,相应的吸光度即为 吸
本法可供没有单光束测定功能的双光束紫外分光光
高氯酸钬溶液的配制方法:取10姑高氯酸为溶剂,加入氧化钬(Ho203)配成4%
紫外可见分光光度法
❖ 分光光Байду номын сангаас计工作原理:
❖ 采用一个可以产生多个波长的装置,通 过系列分光装置,得到一束平行的波长范围 很窄的单色光,透过一定厚度的试样溶液后, 部分光被吸收,剩余的光照射到光电元件上, 产生光电流,在仪器上可读取相应的吸光度 或透光率,完成测定。
.
6
一.紫外可见分光光度计的基本组成
光源
单色器
吸收池
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,且操作麻烦,任一波长的光均要用参
比调T=100﹪后,再测样品
.
22
仪器
可见分光光度计
.
23
双光束分光光度计
裂
单色器 光源
光束分器
比值
显示
吸收池
检测器
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,
.
18
光电倍增管是由光电管改进而成的,管中有若 干个称为倍增极的附加电极。因此,可使光激发的 电流得以放大,一个光子约产生106~107个电子。 它的灵敏度比光电管高200多倍。适用波长范围为 160~700 nm。光电倍增管在现代的分光光度计中 被广泛采用。
5.显示装置
显示装置的作用是把放大的信号以吸光度A或透
I0 = Ia + It + Ir 被测溶液和参比溶液的
吸收池同样材料和厚度,反
射光强度影响相互抵消,上
式简化为
I0 = Ia + It .
42
透射光的强度 It与入射光的强度I0的
比值称为透光率(T)
T
It
I0
透光率愈大,溶液对光的吸收愈少。
紫外可见分光光度法
T与A的关系
T 100% 50% 25% 10% 1.0% 0.1% 0.01% 0.001% 0%
A 0 0.301 0.602 1.00 2.0 3.0 4.0
5.0
上述说明: T值为0%至100%内的任何值。 A值可以取任意的正数值。
入射光强度 I0
等 条件一定时, E 仅与吸收物质本身的性质有关, 与待测物浓度无关; (3)同一吸收物质在不同波长下的E 值是不同的。在最大 吸收波长λmax处的摩尔吸收系数E max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。
(4)可作为定性鉴定的参数;
(5)物质的吸光能力的度量
? EK2带
B带 R带
苯乙酮的紫外吸收光谱
四、影响吸收带的因素
• 位阻影响 • 跨环效应
共轭系统共平面性↓→共轭效应↓ → max ↓(短移), ↓
• 溶剂效应 溶剂极性↑→ K带长移,R带短移
• pH影响
max 210.5nm,270nm
235nm,287nm
位阻影响
顺式
反式
二苯乙烯顺反异构体 的紫外吸收光谱
最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。 吸收曲线的形状、λmax及吸收强度等与分子 的结构密切相关。
在吸收曲线上,最大吸收峰所对应的是最大吸收波长 (λmax),为不同化合物的特征波长。吸收曲线的形状是物 质定性的主要依据,在定量分析中可提供测定波长,一般以灵 敏度较大的λmax为测定波长。
峰与峰之间的部位叫谷,该处对应波长为最小吸收波长。 在图谱短波端只呈现强吸收但不成峰的部分称为末端吸收 (end absorption)。
紫外可见分光光度法
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
.
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
16
四、光吸收定律 1、光吸收定律 又叫朗伯—比耳定律。
.
17
光吸收定律: 当一束平行单色光垂直入射通过均 匀、透明的吸光物质的稀溶液时,溶 液对光的吸收程度与溶液的浓度及液 层厚度的乘积成正比。
通式是:A = kbc
.
41
光电管结构如图:
1
2
3
4
1是光电管的阳极;镍环或镍片组成
2是光电管的阴极;由金属片上涂一层
光敏物质(如氧化铯)构成
3为电池; 4为放大.器
42
光电倍增管:它是一个非常灵敏的 光电器件,可以把微弱的光转换成电 流。其灵敏度比前2种都要高得多。它 是利用二次电子发射以放大光电流, 放大倍数可达到108倍。
② 具有鲜明的颜色,ε都很大 (一般可达到104以上),所以
测定的灵敏度很高;
③ 选择性好
④ 有些有色配合物易溶于有机溶
剂,可进行萃取光度分析,提
高了测定的灵敏度和选择性。
.
60
3.常见的有机显色剂: ① 磺基水杨酸: OH
其结构式如下:
SO3H
可用于测定三价铁离子。
COOH
.
61
② 邻二氮菲(邻菲罗啉,1, 10—二氮菲):
.
21
3 吸光系数的二种表示方法:
k值的单位和大小随着b和c的单位 不同而不同。
.
22
(1)质量吸光系数: 厚度以cm表示,浓度以g/L表示的 吸光系数叫“质量吸光系数”。 用α表示 其单位为L/(cm·g),此时:
A= α b ρ
中国药典版紫外分光光度法讲义优秀
• 肩峰或吸收谷处的吸光度测定受波长变动影响也较小,有时也可用谷 值、肩峰值与峰值同时作鉴别依据。(比如甲硝唑片的第三个鉴别就 是分别在277 nm和241 nm的波长处分别测最大吸收和最小吸收。)
• 具有不同吸光基团的化合物可有相同的最大吸收波长,但它们的摩尔 吸光系数常有明显的差别,所以摩尔吸光系数常用于分子结构分析中 吸光基团的鉴别。对于分子中含有相同吸光基团的物质,他们的摩尔 吸光系数常很接近,但可因相对分子质量不同,使百分吸光系数的值 差别较大,可以用百分吸光系数作为鉴别的依据。(比如结构相似的 甲基睾丸酮和丙酸睾丸素在无水乙醇中的最大吸收波长λmax都在 240nm,但在该波长处的E1%1cm数值,前者为540,而后者为460, 因而有较大的鉴别意义)。
• 紫外光谱是物质在200~400 nm的近紫外 光区和400~850 nm的可见光区的吸收光 谱。通常使用的紫外-可见分光光度计的 工作波长范围为190~900nm,本法在药品 检验中主要用于药品的鉴别、检查和含量 测定。适用于微量和痕量组分的分析,测 定灵敏度可达到10-4~10-7g/ml或更低范围。
处的吸收度与浓度之间是线性关系。因此 只要选择适宜的波长测定溶液的吸光度, 就可以求出其浓度。通常应选择被测物质 吸收光谱的吸收峰处,以提高灵敏度并减 少测量误差,被测物质如有几个吸收峰, 可选不易有其他物质干扰的较高吸收峰, 一般不选光谱中末端吸收峰。
中国药典版紫外分光光度法讲义优秀
• 单组分物质的含量测定 • 就是物质有单一成份构成,常用的测定法
中国药典版紫外分光光度法讲义优秀
第二节 原理
• 紫外分光光度法之所以能成为一种分析方 法,主要依据两点:
• 一、就是我们常说的吸收度,2005年版药 典已将它改为吸光度,这样说可能更准确 些。就是物质对光的吸收程度。我们首先 说一下电磁波,所有电磁波在性质上都完 全相同的,他们之间的区别仅在于波长或 频率的不同。
紫外可见分光光度法
01
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增色效应指由于基团取代或溶剂的影响,使紫外吸收强度增加; 减色效应指由于基团取代或溶剂的影响,使紫外吸收强度减小。
4.增色效应和减色效应:
指吸收曲线随波长变短而强度增加,直至仪器测量极限时测得的吸收。
5.末端吸收:
指吸收曲线在下降或上升处有停顿,或吸收稍微增加或降低的峰,是由于主峰内隐藏有其它峰。
与样品分子形成氢键。如溶剂与羰基形成氢键,则n→π*的吸收峰蓝移。改变溶剂的极性,会引起吸收带形状的变化。
例如,当溶剂的极性由非极性改变到极性时,精细结构消失,吸收带变向平滑。
因此,在测定紫外、可见吸收光谱时,应注明在何种溶剂中测定。与已知化合物紫外光谱作对照时也应注意所用的溶剂是否相同。选择溶剂紫外光谱法分析时,必须正确选择溶剂。选择溶剂时注意下列几点:
2.助色团
指化合物的结构改变或溶剂效应等引起吸收峰向短波方向移动,称为蓝移,反之则称为红移。
某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团( -OH、 -OR、 -NH2、-SH 、-Cl、-Br、-SR、- NR2 )之后,吸收峰的波长将向长波方向移动,这种效应称为红移效应。 在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后,吸收峰的波长会向短波方向移动,这种效应称为蓝移(紫移)效应。如-CH2、-CH2CH3、-OCOCH3。
R1=R2=R3=R4=H
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同环双键,张力大,双键扭曲
松香酸 左旋海松酸
在环体系中:
λmax=235nm,ε=16100 λmax=270nm,ε=7100
B: λmax = 214+3x5+1x5=234(234) nm
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E振=0.025 ~ 1ev 1.25 ~ 25m 红外吸收光谱
E转=0.005 ~ 0.05ev 25 ~ 250m 远红外吸收光谱
分子的“电子光谱” 是由许多线光谱聚集
在一起的带光谱组成的谱带,称为“带状光
有机物:连有杂原子的基团 例:—OH,—OR,—NH2 ,—NR2—,—X 当这些基团单独存在时一般不吸收紫外 -可见区的 光辐射。但当它们与具有轨道的生色基团相结合时,
将使生色团的吸收波长长移(红移),且使吸收强
度增强(助色团至少要有一对与生色团 电子作 用的孤对电子)
2、红移和蓝移 由于化合物结构变化(共轭、引入助色团取代 基)或采用不同溶剂后 吸收峰位臵向长波方向的移动,叫红移(长移)
具n 电子和π电子的基团
产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁
跃迁E较低
例: C=C;C=O;C=N;—N=N—
注:当出现几个发色团共轭,则几个发色团所产
生的吸收带将消失,代之出现新的共轭吸收带, 其波长将比单个发色团的吸收波长长,强度也 增强
( 2 )助色团:本身无紫外吸收,但可以使生色团吸
收 峰加强同时使吸收峰长移的基团
第四节 影响紫外光谱的因素 1.溶剂效应:
对λmax影响: n-π*跃迁:溶剂极性↑,λmax↓蓝移
③校正干扰。
2、吸光系数
定性的依据:在一定条件下(如单色光波
长,溶剂一定、温度一定等),不同物质对 同一波长的单色光,可以有不同的吸光系数。 定量的依据:在稀溶液的条件下,液层厚度 一定时,吸光度和浓度呈线性关系,此时吸
Байду номын сангаас
光系数是斜率,其值越大,灵敏度越高 。
(1)摩尔吸光系数ε : 含义:指浓度为 1mol/L 的溶液,在液层厚度为
在吸光光度法中,由于采用同样质料的比 色皿进行测量,反射光的强度基本上相同,其 影响可以相互抵消,上式可简化为: I0=Ia + It 透过光的强度It;与入射光的强度Io比之比 称为透光度或透光率,用T表示。 T= It/Io
(1) Lambert
定律
当一束单色光通过浓度一定的溶液时,液层
厚度愈大,光线强度减弱愈显著。
1cm
解:A=-logT=-log0.243=0.614
E
1% 1cm
A 0.614 307 3 C L 2.00 10 1
Mr 323.15 1% E1cm 307 9920 10 10
3、引起偏离 Lambert-Beer
定律的因素
(1)吸收定律本身的局限性
lgT2 = 5lgT1= 5×lg0.80 = - 0.485
T2= 32.7% , 即减弱67.3%
吸光度具有加和性。A总=Aa + Ab + Ac + …。 应用; ①进行光度分析时,试剂或溶剂有吸收,则 可由所测的总吸光度 A 中扣除,即 以试剂或溶剂 为空白的依据; ②测定多组分混合物;
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第二节 紫外吸收光谱的基本原理
一、分子吸收光谱的产生
能级:电子能级、振动能级、转动能级 ①价电子运动:电子绕原子核作相对运动 ②原子振动:分子中原子或原子团在其平衡位置上作
相对振动 ③分子转动:整个分子绕其重心作旋转运动
④分子平动:
跃迁:电子受激发,从低能级转移到高能级的过程
E分子 = E电子 +E振动 +E转动 +E平动 式中: E电子――代表 分子中电子跃迁的能量 E振动――代表分子的振动能量 E转动――代表分子的转动能量,和分子的 转动惯量有关 E总――代表分子的总能量 E平动――代表分子的平动能量,只和温度 有关,对分子吸收光谱意义不大,可以不考 虑
(2)K带: 由共轭双键的π→ π*跃迁产生
• • •
(—CH=CH—)n
—CH=C—CO—
λmax >200nm,εmax>104
共轭体系增长,λmax↑→红移,εmax↑
溶剂极性↑, 对于—(—CH=CH—)n— λmax不变 对于—CH=C—CO— λmax↑→红移
3.B带:
由π→ π*跃迁和苯环的振动的重叠引起的产生
按能量交换方向分 按作用结果不同分
吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱→线状光谱 分子光谱→带状光谱
2.非光谱法:利用物质与电磁辐射的相互作用测 定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振 等基本性质变化的分析方法 分类:折射法、旋光法、比浊法、χ 射线衍射法
3.光谱法与非光谱法的区别:
光谱法:内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法:原子外层电子能级跃迁
按照量子力学的观点,分子吸收外界能量时,只能吸收等 于两个能级之差的能量,否则不能被吸收。
E E2 E1 光子 hv Ee Ev E j
式中:E2――终止态的能量
E1――起始态的能量
△E――光子的能量
双原子分子能级示意图
E电 E振 E转
E电 E振 E转
谱”。
由于各种物质分子结构不同 对不同能
量的光子有选择性吸收 吸收光子后产生
的吸收光谱不同
质分析的依据。
利用物质的光谱进行物
二、光的吸收定律 当一束平行的单色光照射均匀的有色溶液时, 光的一部分被吸收,一部分透过溶液,一部分被 比色皿的表面反射。 如果入射光的强度为I0,吸收光的强度为Ia, 透过光的强度为It,反射光的强度为Ir,则: I0=Ia + It + Ir
→ * 200nm以下
>
n→* 150~250nm
→* 200nm
> n→ * 200~700nm
第三节 有机化合物的紫外吸收光谱
一、紫外吸收光谱曲线的表示方法
二、紫外光谱中常用的光谱术语
1、发色团和助色团 (1)生色团(发色团):具有 轨道的不饱和官能 团称为发色团
有机化合物:具有不饱和键和未成对电子的基团
分子吸收/发射光谱法:分子外层电子能级跃迁
非光谱法:内部能级不发生变化
仅测定电磁辐射性质改变
3、发射光谱
释放能量 M * 发光 M h
激发态
基态
光
发射光谱
例:γ-射线;x-射线;荧光
4、吸收光谱
M h 吸收辐射能量 M * 基态 光 激发态
第六章 紫外吸收光谱分析
第一节 光的基本性质
一、光学分析法 (一)光学分析法 依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐 射相互作用而建立起来的各种分析法的统称。
(二)分类: 1.光谱法:利用物质与电磁辐射作用时,物
质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发
射或散射 、 辐射等电磁辐射的强度随波长变
化的定性、定量分析方法
苯环有发色团取代且与苯环共轭时,E2带与K带合并
一起红移(长移)
有机化合物结构与紫外信息的关系
(1)200-400nm 无吸收峰。饱和化合物,单烯。 (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=2002000),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。 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。
8 2 . 997925 10 19 E h 6.626 10 34 9 . 923 10 (J ) 9 200 10
c
由于光量子能量小(10-19J),因此定义:
1eV(电子伏)= 1.602110-19 J 则
9.923 10 E 6.2(eV ) 19 1.602110
吸收峰位臵向短波方向移动,叫蓝移(紫移, 短移)
3、增色效应和减色效应 增色效应:吸收强度增强的效应 减色效应:吸收强度减小的效应
4、吸收带
(1)R带:
由含杂原子的不饱和基团的n →π*跃迁产生
• •
C=O;C=N;—N=N— E小,λmax250 ~ 400nm,εmax<100 溶剂极性↑,λmax↓ → 蓝移(短移)
• • •
芳香族化合物的主要特征吸收带
λmax =254nm,宽带,具有精细结构;
εmax=200 极性溶剂中,或苯环连有取代基,其精细结构消失
4.E带: 由苯环环形共轭系统的π→ π*跃迁产生
• • •
芳香族化合物的特征吸收带 E1 E2 180nm 200nm εmax>104 (常观察不到) εmax=7000 强吸收
1cm时的吸光度。
ε 〉104 ,为强吸收
ε
102~104,为中强吸收
ε 〈102,为弱吸收
Mr 1% E1cm 10
(2)比吸收系数或称为百分吸收系数,
含义:指浓度为1%(w/v)的溶液,用厚度为1cm 吸收池时的吸光度
例:氯霉素( Mr = 323.15)的水溶液在 278nm 有 最大吸收。假设用纯品配制 100ml 含 2.00mg 的 溶液,以 1.00cm 厚的吸收池在 278nm 处测得透 1% 。 光率为24.3%。求吸光度A 和吸光系数ε 、 E
只有在稀溶液中才能成立
(2)化学因素
溶液中的溶质可因 c 的改变而有离解、缔
合、配位以及与溶剂间的作用等原因而发生偏
离 L-B 定律的现象。
(3)仪器因素(非单色光的影响) 目前各种方法所得到的入射光是具有一定
波长范围的波带,而非单色光