紫外可见分光光度法

紫外可见分光光度法1吸收光谱：又称吸收曲线，是以波长λ（nm)为横坐标，以吸光度A为纵坐标所描绘的曲线。2吸收峰：曲线上吸光度最大的地方，它所对应的波长称最大吸收波长。3谷：峰与峰之间吸光度最小的部位，该处的波长称最小吸收波长。4肩峰：在一个吸收峰旁边产生一个曲折。5末端吸收：只在图谱短波端呈现强吸收而不成峰形的部分。6生色团：是有机化合物分子结构中含有π→π*或n→π*跃迁的基团，即能在紫外可见光范围内产生吸收的原子团。7助色团：是指含有非键电子的杂原子饱和基团，当它们与生色团或饱和烃相连时，能使该生色团或饱和烃的吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加。8红移：亦称长移，是由于化合物的结构改变，如发生共轭作用、引入助色团，以及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动的现象。9蓝移：亦称短移，是化合物的结构改变时或受溶剂影响使吸收峰向短波方向移动。10增色效应和减色效应：由于化合物结构改变或其他原因，使吸收强度增加称增色效应或浓色效应；使吸收强度减弱称减色效应或淡色效应。11强带和弱带：化合物的紫外可见吸收光谱中，凡摩尔吸光系数εmax大于104的吸收峰称为强带；凡εmax小于102的吸收峰称为弱带。12吸收带与其分子结构的关系：R带：由n→π*跃迁引起的吸收带，是杂原子的不饱和基团，如羰基、—NO、—NO2、—N=N—；K带：共轭双键π→π*跃迁所产生的吸收峰，其特点是摩尔吸光系数值一般大于104，为强带。如丁二烯CH2=CH—CH=CH2的λmax为218nm，ε为104，就属于K带；B带：是芳香族（包括杂芳香族）化合物的特征吸收带。E带：也是芳香族化合物特征吸收带，是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭系统的π→π*跃迁所产生。分为E1和E2带。E1带的吸收峰约在180nm，ε为4.7×104，E2带的吸收峰约在200nm，ε为7000左右，都属于强带吸收。13影响吸收带的因素：1位阻影响2跨环效应3溶剂效应（极性溶剂使π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动，使n→π*跃迁吸收峰向短波方向移动）4体系pH的影响14朗伯-比尔定律（Lambert-Beer）：A=﹣lgT=Ecl或T=10-A=10-Ecl；I／I0是透光率；摩尔吸光系数：指在一定波长时，溶液浓度为1mol／L，厚度为1cm的吸光度，用ε或EM表示；百分吸光系数：指在一定波长时，溶液质量浓度为1％，厚度为1cm的吸光度E1％1cm表示。EM=M／10·E1％1cm。按照Beer定律，吸光度A与浓度c之间的关系应该是一条通过远点的直线。15偏离比尔定律的因素：1化学因素2光学因素：非单色光、杂散光、散射光和反射光、非平行光3透光率测量误差。16紫外可见风光光度计的主要部件：1光源：分光光度计要求有能发射强度足够而且稳定的、具有连续光谱且发光面积小的光源。紫外去和可见区通常分别用氢灯（发射自150nm至约400nm的连续光谱）和钨灯（取其波长大于350nm的光为可见光源）。2单色器：其作用是将来自光源的连续光谱按波长顺序色散，并从中分离出一定宽度的谱带。3吸收池：用光学玻璃制成的吸收池，只能用于可见光区。4检测器：一般常用光电效应检测器，它是将接收到的辐射功率变成电流的转换器。（组成：光电池、光电管、光电倍增管、光二极管阵列检测器）。5信号处理和显色器。17吸光光度法中，吸收曲线描绘的是波长和吸光度的关系，而工作曲线表示了浓度和吸光度的关系。18在吸收光谱上，一般都有一些特征值：吸光度最大处叫吸收峰，峰与峰之间吸光度最小处叫谷，一个吸收峰旁边产生的一个曲折叫肩峰，图谱短波端强吸收而不形成峰形叫末端吸收。19显色反映的要求：①被测物质与所产生的有色物质之间，必须有确定的定量关系，方能使反映产物的吸光度准确地反映被测物质的含量。②反映产物必须有足够的稳定性，以保证测得的吸光度有一定的重现性。③如试剂本身有色，则反应产物的颜色与试剂颜色须有明显的差别，即产物与试剂对光的最大吸收波长应有较大差异，才能分辨产物的吸收与试剂的吸收。④反映产物的摩尔吸光系数足够大（103至105），才能有足够的灵敏度。⑤显色反应须有较好的选择性，才能减免干扰因素。对于萃取比色法，应有足够大的分配比，以保证完全萃取。20比色反映的反映条件：①选用试剂不但应依据显色反映的灵敏度、显色的稳定性和反映的选择性，同时还应考虑试剂的用量。②酸碱度：许多有色物质的颜色随溶液中氢离子浓度而改变，同时显色反应历程也多与溶液酸碱度有关。③时间：由于反映速度不同，完成反映所需时间常有较大差异。④温度及其他21紫外可见分光光度法波长范围：200～760nm；近紫外区：200～400nm；可见光：400～760nm；远紫外区：100～200nm22跃迁能量大小顺序：n→π*＜π→π*＜n→σ*＜π→σ*＜σ→π*＜σ→σ*23σ→σ*：分子中σ键较为牢固，跃迁需要较大的能量，吸收峰在远紫外区。饱和烃类吸收峰波长一般都小于150nm，在200～400没有吸收；π→π*：孤立的π→π*跃迁一般发生在波长200nm左右，其特征是吸光系数ε很大，一般ε＞104，为强吸收。如CH2=CH2的吸收峰在165nm，ε为104。具有共轭键的化合物，跃迁所需的能量降低，共轭键越长所需能量越低；n→π*：含有杂原子不饱和基团，如等化合物，这种跃迁吸收峰一般在近紫外去（200～400）nm。吸收强度弱，ε小，约在10～100之间。例如冰桶的λmax=279nm，ε为10～30；n→σ*：含等基团化合物，这种跃迁可以吸收的波长在200nm左右。24校正曲线法测浓度：A=Kc步骤：先配置一系列浓度不同的标准溶液，在测定条件相同的情况下，分别测定其吸光度，然后以标准溶液的浓度为横坐标以相应的吸光度为纵坐标，绘制A-c关系图。25吸光度：指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的对数，用来衡量光被吸收程度的一个物理量。26透光率：透过透明或半透明的光通量与其入射光通量的百分率。27发色团：分子中能吸收紫外可见光的结构单元，含有非键轨道和n分子轨道的电子体系，能引起π→π*跃迁和n→π*跃迁。28助色团：一种能使生色团吸收峰向长波位移并增强其强度的官能团，如-OH、-NH3、-SH及一些卤族元素等。这些基团中都含有孤对电子，他们能与生色团中n电子相互作用，使π→π*跃迁跃迁能量降低并引起吸收峰位移。30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，吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移；吸收峰向短驳方向移动，叫蓝移。31什么叫选择吸收？它与物质的分子结构有什么关系？答：物质对不同波长的光吸收程度不同，往往对某一波长（或波段）的光表现出强烈的吸收。这时称该物质对此波长（或波段）的光有选择性的吸收。由于各物质的分子结构不同，从而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，利用物质的光谱可作为物质分析的依据。32具有什么样结构的化合物产生紫外吸收光谱？紫外吸收光谱有什么特征？答：分子结构中能产生电子能级跃迁的化合物可以产生紫外吸收光谱；紫外吸收光谱又称为紫外吸收曲线，为分子光谱，属于连续的带状光谱，是以波长或波数为横坐标，以吸光度为纵坐标所绘制的图线。在吸收光谱上，一般有一些特征值，如最大吸收波长（吸收峰）、最小吸收波长（吸收谷）、肩缝、末端吸收等。33Lambert-Beer定义的物理意义是什么？为什么说Beer定律只适合于单色光？浓度C与吸光度A线性关系发生偏离的主要因素有哪些？答：朗伯-比尔定律的物理意义：当一束平行光垂直通过某溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度c及液层厚度l成正比。Beer定律的一个重要前提是单色光。也就是说物质对单色光吸收强弱与吸收光物质的浓度和厚度有一定的关系。物质对不同的单色光选择吸收，具有不同的吸收能力，非单色光吸收强弱与物质的浓度关系不确定，不能提供准确的定性定量信息。发生偏离的主要因素：①化学因素：溶液中发生电离、酸碱反应、配位及缔合反应而改变吸光物质的浓度等导致偏离了Beer定律。减免：选择合适的测定条件和测定波长。②光学因素：非单色光的影响。减免：选用较纯的单色光；杂散光的影响。减免：选择远离末端吸收的波长测定；散射光和反射光。减免：空白溶液对比校正；非平行光影响。减免：双波长法。③透光率测量误差：仪器噪音（电路元件性能不稳定造成的度数波动）。减免：控制适宜的吸光度（读数范围），使0.2＜A＜0.734紫外-可见分光光度计从光路分类有哪几类？各有何特点？答：①单光束分光光度计：结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。②双光束分光光度计：能自动记录吸收光谱曲线，自动消除光源强度变化所引起的误差。③双波长分光光度计：能提高方法的灵敏度和选择性，能获得导数光谱。可用于多组分混合物，浑浊试样分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的的情况下的分析④二极管阵列分光光度计：可全部波长同时检测。可获得时间、光强度和波长三维谱。35简述紫外-可见分光光度计的主要部件、类型及基本性能。答：紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。①光源：常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨灯；气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。②单色器：单色器一般由入射狭缝、准光器、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起分光的作用，主要有棱镜和光栅。③吸收池：一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。④检测器：常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。⑤信号指示系统：常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。36简述用紫外分光光度法定性鉴定未知物的方法。答：紫外分光光度法定性鉴定未知物的光谱依据是：吸收光谱的形状、吸收峰的数目和位置及相应的摩尔吸收系数，而最大吸收波长λmax及相应的εmax是定性分析的重要参数。用紫外分光光度法定性鉴定未知物方法有：对比吸收光谱的一致性；对比吸收光谱特征数据；对比吸光度的比值。37举例说明紫外分光光度法如何检查物质纯度。答:①如果一个化合物在紫外区没有吸收峰，而其中的杂质有较强的吸收，就可方便的检验该化合物是否含有微量的杂质。主成分无吸收，杂质有吸收→直接考察杂质含量。②如果一个化合物在紫外可见区有较强的吸收带，有时可用摩尔吸收系数来检查其纯度。主成分强吸收，杂质无吸收/弱吸收→与纯品比E↓；杂质强吸收》组成分吸收→与纯品比E↑，光谱变形。38为什么最好在λmax处测定化合物的含量？答：根据Beer定律，物质在一定波长处的吸光度与浓度之间有线性关系，因此只要选择一定的波长测定溶液的吸光度，即可求出浓度。选被测物质吸收光谱中的吸收峰处，特别是在λmax处，可以提高测定灵敏度并减少测定误差。被测物如有几个吸收峰，可选不易有其它物质干扰的，较高的吸收峰。39说明说波长消去法的原理和优点。怎样选择λ1和λ2？答：a和b两种物质的吸收光谱完全重叠，欲消除b组分的干扰直接测定a组分。首先要选择采用两个测定波长λ1和λ2，测定在两波长处的吸光度，依据吸光度的加和性列式，然后计算混合物在两个波长λ1和λ2处的总吸光度的差值ΔA来求算出待测组分a的含量。优点：该方法测混合物时，可不经分离直接测定待测组分。选择两个测定波长的原则：①使干扰组分（待消除组分）在这两个波长具有相同的吸光度Alb、A2b；②是待测组分a这两个波长ΔAa足够大。40说明导数光谱的特点。答：①导数光谱的零阶光谱极小和极大交替出现，有助于对吸收曲线峰值的精确测定。②零阶光谱上的拐点，在奇数阶导数中产生极值，在偶数阶导数中通过零。这对肩峰的鉴别和分离很有帮助。③随着导数阶数增加，极值数目增加，谱带宽带变小，分辨能力增高，可分离和检测两个或者以上重叠的谱带。④分子光谱中。往往由于相邻吸收带的重叠，使吸收曲线产生峰位移动，峰形不对称。出现肩峰等现象、可因相邻吸收带的强弱差别不同，相隔距离远近以