中国药科大学辅导班 紫外可见分光光度法.ppt

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1、紫外可见分光光度法,主要内容：基本概念基本原理Lambert-Beer定律定性定量分析紫外可见分光光度计,紫外可见分子吸收光谱与电子跃迁,物质分子内部三种运动形式：（1）电子相对于原子核的运动（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动（3）分子本身绕其重心的转动 分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量 分子的内能：电子能量Ee、振动能量Ev、转动能量Er 即 EEe+Ev+Er evr,有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、n电子。,分子轨道理论：成键轨道反键轨道。,当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反

2、键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：n n,吸收带类型和影响因素,1R带：由含杂原子的不饱和基团的n*跃迁产生CO；CN；NN E小，max250400nm，max100溶剂极性，max 蓝移（短移）,2K带：由共轭双键的*跃迁产生(CHCH)n，CHCCO max 200nm，max104共轭体系增长，max红移，max溶剂极性，对于(CHCH)n max不变 对于CHCCO max红移,续前,3B带：由*跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带 max=254nm，宽带，具有精细结构；max=200，弱吸收极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失,4E带：由苯环环形共轭系统的*

3、跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm max104（常观察不到）E2 200nm max=7000 强吸收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）,生色团：最有用的紫外可见光谱是由和n跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含有键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁键体系组成，如C=C、C=O、NO2、NN、C C、C N等。助色团：有一些含有n电子的基团(如OH、OR、NH、NHR、X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移

4、动，且吸收强度增加)，这样的基团称为助色团。,红移与蓝移增色与减色,有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长max和吸收强度发生变化:max向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移(或紫移)。吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。,练习,下列化合物中，同时有n-p*，p-p*，ss*跃迁的化合物是_（2003）A 1，3丁二烯 B甲醇 C 苯甲醛D苯乙烯,练习,举例说明紫外吸收光谱中主要的吸收带类型和特点（2000）,影响紫外-可见吸收光谱的因素,共轭效应的影响(1)p 电子共轭体系增大，lmax红移，emax增大 由于共轭效应，

5、电子离域到多个原子之间，导致p p*能量降低。时跃迁几率增大，emax增大。(2)空间阻碍使共轭体系破坏，lmax蓝移，emax减小 如二苯乙烯取代基越大,分子共平面性越差，因此最大吸收波长蓝移，摩尔吸光系数降低。,立体结构和互变结构的影响,顺反异构：,顺式：max=280nm；max=10500反式：max=295.5 nm；max=29000,互变异构：,酮式：max=204 nm 烯醇式：max=243 nm,溶剂的影响,n*跃迁：蓝移；,*跃迁：红移；,溶剂的影响,非极性 极性n*跃迁：兰移；*跃迁：红移；,极性溶剂使精细结构消失,练习,某化合物max（正己烷溶剂）329nm，max（

6、水）305nm，请问该吸收跃迁是哪一类跃迁？产生什么吸收带？并解释原因。（2001）非极性 极性 n*跃迁：蓝移，R带,朗伯比耳定律数学表达式,A lg T ElC式中A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；l：液层厚度(光程长度)C：溶液的摩尔浓度 E：吸光系数,吸光系数两种表示法：1）摩尔吸光系数：在一定下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度 2）百分含量吸光系数/比吸光系数：在一定下，C=1g/100ml，L=1cm时的吸光度 3）两者关系,偏离朗伯比耳定律的原因,标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯比耳定律的偏离。引起这种

7、偏离的因素（两大类）：（1）光学因素（物理因素），即仪器的非理想引起的；（2）化学因素。,（1）光学因素,难以获得真正的纯单色光。朗比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯比耳定律的正或负偏离。,非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。,（2）化学性因素,朗比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 时，吸光质点间可

8、能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。故：朗伯比耳定律只适用于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：CrO42-2H=Cr2O72-H2O 溶液中CrO42-、Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。,练习,有a、b两种吸光物质，浓度分别为Ca，Cb，若均符合Beer定律，在某波长处测得吸光度为Aa，Ab,若将a,b 两种物质的溶液等体积混合，混合溶液仍符合Beer定律，此时测得的吸光度为_（1994）A Aab=Aa+Ab B Aab=(Ea

9、+Eb)L Ca-bC Aab=(Aa+Ab)/2,紫外分光光度计,1光源：,2单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件,续前,3吸收池：玻璃能吸收UV光，仅适用于可见光区 石英不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）4检测器：将光信号转变为电信号的装置,5记录装置：讯号处理和显示系统,定性分析,定性鉴别1对比吸收光谱的一致性2对比吸收光谱的特征值3对比吸光度或吸光系数的比值纯度检查和杂质限量测定,定量分析,（一）单组分的定量方法,1吸光系数法 2标准曲线法 3对照法：外标一点法,（二）多组分的定量方法 1 解线性方程组法 2 等吸收双波长消去法 3 系数倍率法,

10、等吸收双波长法,步骤：,消除a的影响测b,练习,解：,1取咖啡酸，在165干燥至恒重，精密称取10.00mg，加少量 乙醇溶解，转移至200mL容量瓶中，加水至刻度线，取此溶 液5.00mL，置于50mL容量瓶中，加6mol/L的HCL 4mL，加 水至刻度线。取此溶液于1cm比色池中，在323nm处测定吸 光度为0.463，已知该波长处的，求咖啡酸百分 含量,练习,解：,2精密称取0.0500g样品，置于250mL容量瓶中，加入 0.02mol/L HCL溶解，稀释至刻度。准确吸取2mL，稀释至 100mL。以0.02mol/L HCL为空白,在263nm处用1cm吸收池 测定透光率为41.7%，其摩尔吸光系数为12000，被测物分 子量为100.0，试计算263nm处 和样品的百分含量。,练习,某样品含铁约0.10，用邻二氮菲法测定。已知最大吸收波长510nm处摩尔吸收系数为1.1104。若配制100ml溶液，取其110显色后稀释至50ml，用2cm比色皿，测定其吸光度。为使测得的浓度相对误差最小，应精密称取多少样品？（铁的相对原子质量为55.85）（2003）解题思路：A=0.4343或T=0.368时，浓度的相对误差 最小,解题要点,有关紫外的计算题以计算含量内容为主（几乎每年都考）。掌握朗伯比耳定律的计算公式。注意两种吸收系数的转换及单位变化注意稀释倍数,