第8章紫外及可见光吸收光谱法课件-2

51§8.3紫外-可见分光光度计8.3.1主要部件8.3.2常见光路类型8.3.3一般光学性能55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。可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500nm。紫外区：氘灯。发射185～400nm的连续光谱。一、组成部件568.3.1紫外-可见分光光度计的主要部件••光源：光源：提供能量激发被测物质••单色器：单色器：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，获得所需单色光••吸收池：吸收池：盛放溶液并提供一定吸光厚度••检测器：检测器：检测光讯号，并将光讯号转变为电讯号••讯号处理及显示器：讯号处理及显示器：迅号放大、数学换算578.3.2紫外-可见分光光度计的光路类型单光束分光光度计光栅吸收池特点：一束单色光要求：光源稳定校零58双光束分光光度计光栅扇面镜参比池样品池I0II0扇面镜优点：减免光源不稳误差；改变波长不需校零；T=I/I0缺点：不适于浑浊溶液的测定特点：两束同波长单色光59将单色器所得的单色辐射，用切光器分成两个光束，分别通过试样溶液和溶剂溶液，这两个光束可通过与前一切光器同步的另一切光器在不同时间内交替由一个检测器来接受，并通过一个光电计时信号系统把来自两个光束的信号加以比较，获得吸光度．60双波长分光光度计单色器1单色器2样品池A=A1-A212特点：两束不同波长单色光优点：无需参比；可测浑浊溶液；可得一阶导数光谱61光源检测器单色器单色器切光器吸收池双波长分光光度计示意图通过切光器使两束不同波长的光交替通过吸收池，测得吸光度差A。AB1和AB2分别为在1和2处的背景吸收，当1和2相近时，背景吸收近似相等。二式相减，得这表明，试样溶液浓度与两个波长处的吸光光差成正比。特点：可测多组份试样、混浊试样、而且可作成导数光谱、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。11110lgBAbcIIA22220lgBAbcIIAbcAAIIA)(lg12122162双重单色器分光光度计光多道二极管阵列检测器分光光度计特点：经先后两次分光优点：单色光较纯，杂散光降得很低(0.001%)特点：多个二极管阵列紧密排列作为检测器优点：扫描时间极短，1/10秒内完成一张紫外-可见全光光谱63§8.4UV-vis定量分析方法8.4.1单组分定量分析方法8.4.2多组分定量分析方法8.4.3光电比色法648.4.1单组分定量分析方法测定波长的选择原则吸光系数要大（max）尽可能不选末端吸收尖峰平坦峰测定波长溶剂截止波长A尖A平单组分定量分析方法吸光系数法吸光系数法校正曲线法校正曲线法对照法对照法658.4.1-1吸光系数法适用：单色光较纯，符合Beer定律方法：绝对法：绝对法：比较法：比较法：66UV-vis单组分定量分析方法：吸光系数法（例题）例1:VB12max361nm:E1%1cm=207,A=0.414,l=1cm，求C=？g/100ml例2:样品VB1225.0mg→1000ml，max361nm：A=0.507，l=1cm，求VB12(%)=?C=25mg/1000ml=0.0025g/100ml=20g/ml678.4.1-2校正/标准/工作曲线法适用：单色光不纯，不完全符合L-B定律（曲线不过零点，线性稍差）方法：标准序列固定条件A~C曲线样品同上条件AxCx曲线回归方程：A=ElC=KCAx校正曲线法示意图Cx68UV-vis单组分定量分析方法：校正曲线法（例题）例3:芦丁的含量测定:标准品(0.200mg/ml)0~5ml→25ml样品3.0mg→25ml0.710mg/25ml0.845回归方程：A=0.0105+1.162C(r=0.9996)698.4.1-3对照法（外标一点法）适用：线性关系较好要求：相同测定条件Cs与Cx相近方法：对照法示意图As=ECsl；Ax=ECxl70UV-vis单组分定量分析方法：对照法（例题）例4:VB12的含量测定VB12注射液：2.50mL→10.00mL对照品溶液：25.00mg→1000mLmax361nm:l=1cm,Ax=0.508,As=0.518,求C=?①对照法：②吸光系数法：C=98.2mg/LC=0.00982g/100ml=98.2mg/L71UV-vis测定一元弱酸HA的Ka酸式体：AHA=HAC碱式体：AA-=A-CA=AHA+AA-=HA[HA]+A-[A-]728.4.2多组分定量分析方法数值计算计算分光光度法数值计算数学变换条件：符合Beer定律、满足吸光度加合性、各组分吸收光谱有较大差异数学模型：A=KC方法：图解法（等吸收双波长消去法、系数倍率法）、信号处理方法、矩阵解法73两组分混合物的吸收光谱吸收峰互不重叠a、b互不干扰吸收峰部分重叠a对b干扰，b对a无干扰1：A1a→单组分定量Ca=A1a/E1al2：A2a+b=A2a+A2b=E2aCal+E2bCbl1：A1a→单组分定量Ca=A1a/E1al2：A2b→单组分定量Cb=A2b/E2bl748.4.2-1等吸收双波长消去法吸光度加和性适用：浑浊溶液、吸收光谱重叠的混合组分原理：双波长型分光光度计A=A2-A1=(2–1)Cl=KC干扰组分b：Ab=A1b-A2b=0待测组分a：Aa较大选择波长1和2的两个基本条件：吸收峰相互重叠a、b互有干扰75等吸收双波长消去法示意图（消去b，测定a）21A1b=A2bAaA=A1a+b-A2a+b=A1a+A1b-A2a-A2b=A1a-A2a=Aa=(E1a-E2a)Cal=EaCal=KCa数学运算：A∝Ca76UV-vis多组分定量分析方法：等吸收双波长消去法（消a测b）等吸收双波长消去法示意图（消去a，测定b）21A1a=A2aAbA=A1a+b-A2a+b=A1a+A1b-A2a-A2b=A1b-A2b=Ab=EbCbl=KCb数学运算：A∝Cb优点：无需空白参比，可消除本底吸收及浑浊干扰，显著提高测定灵敏度和准确度。778.4.3光电比色法显色反应的类型：配位反应、氧化还原反应、缩合反应、重氮化偶合反应显色反应的要求化学计量关系确定组成恒定，化学性质稳定选择性好(max≥60nm)试剂和产物的吸收区别明显(max≥60nm)灵敏度高(=103~105)可见分光光度法可见分光光度法：对能吸收可见光的有色溶液进行测定的方法。78光电比色法的显色反应条件试剂（显色剂）：灵敏度、稳定性、选择性用量：一般过量；影响产物组成NH4SCN作显色剂测Fe3+：0.01mol/L：Fe3++SCN-→Fe(SCN)2+淡红色0.1mol/L：Fe3++2SCN-→Fe(SCN)2+淡血红色≥0.2mol/L：Fe3++4SCN-→Fe(SCN)4-血红色溶剂控制：条件实验(A-C)影响物质对光的吸收显色反应产物稳定性控制：有机溶媒可提高生成物稳定性79酸碱度酸度过大：影响配合物离解酸度太小：金属离子水解沉淀不同pH范围：生成配合物颜色不同控制：条件实验(A-pH)；缓冲溶液时间时间太短：反应不完全时间太长：有色配合物再次分解控制：条件实验(A-t)温度影响反应速度合适温度：促使正反应迅速完全；防止副反应发生控制：条件实验(A-T)80UV-vis定量分析方法小结单组分定量分析方法吸光系数法校正曲线法对照法多组分定量分析方法双波长法导数光谱法光电比色法（单色光较纯）（单色光不纯）（线性关系较好）（等吸收双波长消去法、系数倍率法）（显色反应条件）81UV-vis定性及结构分析定性鉴别的一般方法（光谱比较法）纯度检测方面的应用有机化合物结构研究82UV-vis定性鉴别定性鉴别的依据：吸收峰数目吸收峰位置max吸收峰强弱max吸收光谱形状吸收光谱的特征定性鉴别的一般方法：标准对比法比较光谱特征数据——max、min、sh比较A（或max）的比值比较光谱一致性83对比吸收光谱特征数据安宫黄体酮(M=386.53)炔诺酮(M=298.43)max=240±1nmmax=240±1nm334484对比吸光度（或吸光系数）比值适用：存在几个吸收峰的样品，可消除仪器、浓度、厚度或其它原因造成的误差。V-B12鉴别：max=278、361、550(nm)中国药典规定：A361/A278=1.7~1.88A361/A550=3.15~3.4585杂质检查UV-vis纯度检测吸收峰位置：化合物无吸收→杂质有吸收→检出吸光系数变化：化合物强吸收吸收光谱变形杂质无(弱)吸收→吸光系数↓杂质吸收更强→吸光系数↑86杂质限量检测吸光度上限值HOHOCOCH2CH2NHCH3HOHOHCCH2CH2NHCH3OH肾上腺酮肾上腺素肾上腺素与肾上腺酮的紫外吸收光谱max=310nm肾上腺酮肾上腺素87峰谷吸光度比值药典规定：C=2mg/ml,l=1cm,max=310nm,A≤0.05杂质吸收峰处无(弱)吸收吸收谷处有吸收88UV-vis结构研究简介有机化合物的紫外吸收光谱饱和碳氢化合物：→*，短，远紫外区255180CH3I173157CH3Cl180150CH3OHn→*→*max(nm)化合物饱和烃类分子中只含有键，因此只能产生*跃迁，即电子从成键轨道跃迁到反键轨道.饱和烃的最大吸收峰一般小于150nm，已超出紫外、可见分光光度计的测量范围．89不饱和脂肪族化合物不饱和脂肪族化合物孤立双键：CH2=CH2(max=193nm)共轭双键：CH2=CH—CH=CH2(max=220nm,104)(→*)在不饱和烃类分子中，除含有键外，还含有键，它们可以产生*和*两种跃迁．*跃迁的能量小于*跃迁．例如，在乙烯分子中，*跃迁最大吸收波长为180nm.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．在共轭体系中，*跃迁产生的吸收带又称为K带．90羰基化合物C=O基团主要可产生*、n*、n*三个吸收带，n*吸收带又称R带，落于近紫外或紫外光区．醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基．由于醛酮这类物质与羧酸及羧酸的衍生物在结构上的差异，因此它们n*吸收带的光区稍有不同．羧酸及羧酸的衍生物虽然也有n*吸收带，但是，羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接连结含有未共用电子对的助色团，如-OH、-Cl、-OR等，由于这些助色团上的n电子与羰基双键的电子产生n共轭，导致*轨道的能级有所提高，但这种共轭作用并不能改变n轨道的能级，因此实现n*跃迁所需的能量变大，使n*吸收带蓝移至210nm左右．91含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物孤立助色团：n→*跃迁，长孤立生色团：n→*(275~295nm),n→*(~190nm),→*(150~180nm)α、β-不饱和醛、酮、酸和酯共轭C=C：K带(max=200~260nm，104)C=O：R带(max=310~350nm，100)共轭→K带、R带都长移•酸、酯的K带比醛、酮长移得多•酸、酯的R带比醛、酮长移得少92芳香族化合物苯和取代苯•苯~200700047000max265220180max(nm)B（精细结构）E2E1吸收带取代→吸收带长移，B带精细结