可见光紫外光分光光谱仪UVVISSpectophotometer-精品.ppt

a = 吸收係數
Po
P
樣品濃度 = c
c
Beer’s Law
A cl
A absobance
molar absoptivit y
c = molar concentrat ion l = path length of sample cell
Beer 定律的限制
對於低濃度樣品(<0.01M)，可以完全符合，但在高濃 度狀況下，分子間距離縮小互相干擾情形下會造成線 性關係的偏差
分光光度計特點：
(1) 簡單、快速、方便
(2) 高靈敏度：可偵測到10 -7M (3) 準確性高：相對誤差只有零點幾% (4) 選擇性高：不需對樣品作太多的前處理 (5) 應用廣泛：有機物、無機物及重金屬，非吸收
性物質亦可經衍生化反應轉變為可 偵測物質
分光光度計的基本結構
(1) 光源
(1)
(2) 波長選擇器
含有機分子之雙鍵及參鍵中的電子結合較不緊 密，所以不飽和鍵通常在 190 - 1000 nm 光 譜區通常有吸光。
週期表第二列有色金屬在可見光區皆有吸收
如雜有氧、氮、硫或鹵素的飽和性有機化物， 在170 - 250 nm有吸收(n δ* ) 。
帶色基團：
助色基團：
Substituent Effects on Aromatic Absorption
穿透率(Transmittance)：光穿透介質的比
率，通常以百分比 T% 表示
吸收值(Absorbance)：- log10T
P
T= Po %
Po
P
液槽
Po
A = log P
Beer 定律
單波長光源的吸收值正比於測定樣品的濃度與 光徑
光徑固定時，樣品濃度與吸光值成正比
光徑 = b
A A = abc
當樣品溶液中有高濃度的其他成份或鹽類亦會造成干 擾
當樣品在溶液中會進行結合、解離、水解與反應時 非單波長幅射 儀器不完美
p 溶劑 A = log P 溶 液
Po log P
紫外光可見光分光譜儀 儀器簡介
物質因化學結構不同，在不同波長吸光的能力 差異，使每一種物質都有自己的獨特吸收光譜 圖，測量吸收光譜的儀器稱為分光光度計 (Spectrophotometer)
δ*
反鍵結
*
反鍵結
* n *δ n *
能n
量
未鍵結 鍵結
δ
鍵結
電子分子能階圖
UV Absorption of Conjugated Alkenes
E *Βιβλιοθήκη Baidu
max 175 15,000
217 21,000
258 35,000
Increasing conjugation gives: • longer wavelength absorption • more intense absorption
(3) 樣品室
(4) 偵測器
(2)
(5) 訊號處理軟體
(5)
(3)
(4)
單光束儀器結構圖：
雙光束儀器結構圖(1)：
雙光束儀器結構圖(2)：
光
源
鎢絲燈：產生可見光及近紅外光，光源的能量與溫
度有關，可使用波長約320 - 2500 nm。部 份產品燈內充填碘蒸器，用來增加光源強 度及效能。
H2及D2燈：燈內充填H2或D2氣體，外部為石英材
分子吸收光譜
分子吸收光譜除了電子轉移的 光譜外，還包含化學鍵結產生 的振動及轉動能階光譜，因此 比原子吸收光譜複雜許多
在溶液中，吸收樣品被溶液分 子包圍，互相的碰撞使能量分 散，因此產生平滑而連續的吸 收峰
基態
電子分子跳躍能階
CO
=δ
=
=n
甲醛之分子軌域
<200 nm 160~200nm 150~250nm >190nm
質，發射的光源波長在160 - 375 nm為 主。D2燈比H2燈有更強的能量，所以 較常被使用。其在可見光區所產生的特 性吸收波峰。常被用來做為胚波長較正 使用。
氘燈：波長範圍250 - 600 nm
波長選擇器
為一連串反鏡射 、狹縫及單光器 所組成
所有的鏡片皆以 石英或玻璃鍍膜 材質為主
單色器 (Monochromators)
255 nm band is sensitive to electron density of aromatic ring
O
OH
OCH3
OC CH3
270 nm (1,450) 287 nm (2,600)
PHENOL
ANISOLE
258 nm (250)
PHENYL ACETATE
Electron density Red = highest Green = moderate
之數目，為波長的倒數。
電磁幅射區域的劃分
電磁輻射不同區域波長對物質的影響
電磁幅射區域 - 射線 x – 射線吸收 真空UV吸收 UV/Vis 吸收 IR 吸收 微波吸收 無線電波
波長(nm)
性質的影響
5 x 10-14 ~ 0.14
原子核
0.01 ~ 10
內層電子
10 ~ 180
鍵結電子
180 ~ 780
可見光紫外光分光光譜儀 (UV/VIS Spectophotometer)
益弘儀器股份有限公司
光譜學基本原理
電磁幅射的性質
波長 (wavelength，λ)：由一波上的某一點到
相鄰波之對應點的直線距離，單位 nm。
頻率(frequency，ν)：單位時間內所通過波的
數目，單位Hz。
波數(wavenumber)：每公分長度所通過的波
鍵結電子
780 ~ 3 x 105 分子旋轉震動
7.5 x 105 ~ 3.75 x 106 分子旋轉
0.6 ~ 10 m
核子自旋
吸收光譜
吸收(absorption)是指在透明介質中的化學物
種選擇性的減弱某些頻率的電磁幅射的過程
原子吸收光譜
原子吸收光譜：當一束紫外光或可見光照
射一氣態原子樣品時，可得到許多狹窄的吸 收譜線
主要分為三稜鏡與光柵；在光線進入的前端有 時會加入干涉或吸收濾光片，以加強效果減少 干擾。
分子基團的吸收
帶色團：能在一分子中導致在200 - 1000 nm
的光譜區內產生特性吸收帶的具有 不飽和鍵與共用電子對的官能基， 只要含有帶色基團在200-1000nm的
光譜區就有吸收。 助色團：僅含未共用電子對，本身不吸光，
但會增強帶色團分子的吸光強度。
碳/碳或碳氫單鍵中，為共價鍵的結合，要激 發這些鍵結需要更高的能量，往往在波長 180 nm以下，在這個波長以下石英液槽及空氣中成 份皆會吸光 ，所以必須抽真空裝置及更換其 他材質液槽。