14-光谱法

药用基础化学课件化学工业出版社本章学习内容本章学习要求本章目标检测参考答案第十四章光谱法第十四章光谱法1．掌握紫外-可见分光光度法和红外光谱法的基本原理。2．掌握朗伯-比尔定律，紫外-可见分光光度法的定性和定量分析。3．熟悉紫外-可见分光光度计的基本结构及其使用方法。4．了解红外光谱法中一些重要化合物的特征吸收频率及强度。本章学习要求光谱法概述电磁辐射特征及电磁波谱光谱分析法分类物质对光的选择性吸收紫外-可见分光光度法紫外-可见吸收光谱的产生紫外-可见吸收曲线光的吸收定律紫外-可见分光光度计的构造及使用分析条件的选择本章学习内容第十四章光谱法定性和定量分析及纯度检查药用基础化学(下册)红外光谱法简介红外光谱法概述红外光谱法的基本原理本章学习内容光谱分析法简称光谱法，是指辐射源提供电磁辐射，待测物质与电磁辐射相互作用时发生能量交换，利用光电转换或其它电子器件测定其辐射强度，根据辐射的强度随波长（或相应单位）的变化对物质进行定性和定量分析或结构分析的一类仪器分析方法。光谱分析法基本原理光谱分析法特点分析速度快，操作简便，选择性好，灵敏度高，样品损失少，但必须有标准样品为基础。第一节光谱法概述第一节光谱法概述光波形成动画光谱分析法简称光谱法，是指辐射源提供电磁辐射，待测物质与电磁辐射相互作用时发生能量交换，利用光电转换或其它电子器件测定其辐射强度，根据辐射的强度随波长（或相应单位）的变化对物质进行定性和定量分析或结构分析的一类仪器分析方法。光谱分析法基本原理光谱分析法特点分析速度快，操作简便，选择性好，灵敏度高，样品损失少，但必须有标准样品为基础。第一节光谱法概述一、电磁辐射特征及电磁波谱光是一种电磁辐射，具有波粒二象性。不同电磁辐射的区别在于具有不同的波长或频率。电磁波谱图第十四章光谱法一、电磁辐射特征及电磁波谱当电磁辐射被待测物质吸收或辐射源发射电磁辐射时，就会发生能级跃迁。表14-1电磁波谱和物质跃迁药用基础化学(上册)吸收光谱法发射光谱、荧光光谱(MFS)、磷光光谱MPS）二、光谱分析法分类表14-2常见的吸收光谱法第一节光谱法概述药用基础化学(上册)课堂互动通过互联网查阅折光分析法、旋光分析法、X-射线衍射法属于光谱分析法吗？它们应用于物质的定性和定量分析的基本原理是什么？三、物质对光的选择性吸收物质的呈色原理；固体(吸收、反射等）液体（吸收、透过等）呈吸收光颜色的互补色名词：可见光、单色光、复合光、互补光第一节光谱法概述药用基础化学(上册)请你思考自然界中有哪些现象证明白光是复合光？课堂互动特点：选择性好，灵敏度和准确度高，检出限量可达10-7g·ml-1，相对误差通常为1%～5%，所用仪器简单，操作简便，分析速度快，样品损失少，但必须有标准样品为基础，是常用分析方法之一。定义：Ultravioletvisiblespectrophotometry是利用物质对紫外-可见光（通常是指紫外光区200~400nm，可见光区400~760nm）进行选择性吸收的定性和定量分析方法，又称为紫外-可见吸收光谱法。第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)一、紫外-可见吸收光谱的产生分子对电磁辐射的吸收能量等于各种形式能量变化的总和E：E=Ee+Ev+Er，在发生电子能级跃迁时，伴随着分子振动和转动的跃迁，因此，分子吸收光谱为带状光谱。图14-3分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图二、紫外-可见吸收曲线图14-4有色溶液的吸收曲线图14-5不同浓度邻二氮菲合铁（Ⅱ）溶液的吸收曲线（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ浓度依次降低）λmax、λmin和λsh仅与物质本身的结构有关，对于同一物质，当其浓度相同时吸收光谱应相互重合；当其具有不同浓度时，仅对光的吸收程度不同，但吸收曲线的形状不变，即特征值不变。第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)课堂互动对比不同浓度邻二氮菲合铁（Ⅱ）溶液的吸收曲线，请你思考：（1）λmax、λmin的位置是否相同？（2）在λmax处的吸光度A是否相同？三、光的吸收定律图14-6光通过有色稀溶液0100%tITI透光率（一）朗伯-比尔定律（Lambert-Beer）1lglgATT吸光度式中：T为透光率，A为吸光度；I0为入射光强度，I为透过光强度，E为吸光系数，c为溶液的浓度，l为液层厚度。ElcAA总=Aa+Ab+Ac+…第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)课堂互动含有吸光物质的稀溶液浓度c增大，其吸光度A及透光率T有何变化？（二）吸光系数1.摩尔吸收系数ε单位为L·mol-1·cm-12.百分吸收系数单位为100ml·g-1·cm-13.ε与比吸光系数的换算关系为：lcAlcEAcm%111%1cmE1%1cmE%1110cmEM例1氯霉素（M=323.15）的水溶液在278nm处有吸收峰，设用纯品配制100ml含有2.00mg的溶液，以1.00cm厚的吸收池在278nm处测得透光率为24.3％，求氯霉素的水溶液的ε或。第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)（三）偏离光的吸收定律的主要原因化学因素1）吸光性物质的浓度2）吸光物质的化学变化3）溶剂的影响光学因素1）非单色光2）非平行光3）其他因素1.无偏离2.正偏离3.负偏离图14-7吸光度A与溶液浓度c的关系示意图四、紫外-可见分光光度计的构造及使用（一）紫外-可见分光光度计的基本结构光源单色器吸收池检测器信号处理与显示装置氘灯提供紫外光光源；钨灯提供可见光光源第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)（二）分光光度计的主要类型1.单光束分光光度计2.双光束分光光度计3.双波长分光光度计五、分析条件的选择1．显色反应2．溶剂的选择3．入射波长选择4．吸收池的配对5．吸光度范围的选择0.2～0.76．参比溶液的选择第二节紫外-可见分光光度法六、定性和定量分析及纯度检查（一）定性分析吸收光谱曲线的形状，吸收峰的数目以及最大吸收波长的位置和相应的摩尔吸光系数等是紫外－可见吸收光谱的特征值，它们是进行定性鉴定的依据。1．光谱特征值对比法2．吸光度比值比对法3．吸收光谱的一致性比对法第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)（二）定量分析1．标准曲线法①配制系列浓度的标准溶液。②在一定波长和其他条件下，分别测定标准溶液（浓度一般由低到高）的吸光度。③以浓度c为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制标准曲线又称工作曲线。④在相同的实验条件下分析试样溶液，由标准曲线查得试样吸光度Ax所对应的试样浓度Cx或根据线性回归方程求得试样浓度Cx。课堂互动以Excel为工具处理分光光度法的实验数据某分析者将邻菲罗啉亚铁浓溶液稀释配制成一些列标准溶液，用同一厚度的吸收池，在510nm处，用722型紫外-可见分光光度计，测得它们的吸光度如下：请你以标准系列溶液浓度c为横坐标，吸光度A为纵坐标，用Excel工具绘制标准工作曲线，并利用线性回归方程求出溶液7的浓度。第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)2.吸光系数法AckL1%1cm1%1cmεEω=ω=εE样样标标或例精密称取维生素C0.0500g，溶于100ml的0.005mol·L-1的硫酸溶液中，再取此溶液2.00ml，准确稀释至100ml，取此溶液置于厚度1cm吸收池中，在245nm波长处测得吸光度A为0.551。求维生素C的质量分数。（维生素C纯品在上述相同条件下的在相同的条件下配制样品溶液和标准品溶液，在所选波长处同时测定它们的吸光度Ax及As。由标准溶液的浓度cs可计算出样品溶液中被测物质的浓度cx。sxsxAAccxAcAcssx第二节紫外-可见分光光度法药用基础化学(上册)（三）纯度检查若化合物在紫外-可见光波长处没有吸收，而所含杂质有较强吸收，那么通过光谱图可检查是否有杂质。杂质在测定波长范围内有吸收时会使化合物的吸收光谱变形，测得的吸光系数改变。第三节红外光谱法简介定义：根据物质对红外光或红外线的特征吸收而建立的分析方法称红外吸收光谱法（Infraredabsorptionspec-troscopy，IR），简称红外光谱法，又称为红外分光光度法，药用基础化学(上册)一、红外光谱法概述1．红外光谱的表示方法T-λ或T-σ绘制吸收曲线2．红外光谱与紫外光谱的区别药用基础化学(上册)二、红外光谱法的基本原理1．红外光谱的产生（1）红外光能量E刚好能满足分子振动能级跃迁时所需的能量E。（2）分子被红外光照射时其偶极矩必须有变化。二、红外光谱法的基本原理2．分子的振动形式及吸收峰峰位和影响峰位的因素不同物质具有不同的结构、化学键力常数和相对原子质量，分子的振动频率也不相同，会产生不同的红外吸收峰。诱导效应、共轭效应、氢键的形成和杂化等内部因素以及分子溶剂、测定条件等外部因素均会对分子的振动产生影响，引起吸收峰峰位的移动。第三节红外光谱法简介药用基础化学(上册)3．红外吸收峰的类型及影响吸收峰强度的因素基频峰、倍频峰、合频峰，特征峰，相关峰①原子的电负性②振动形式③分子对称性④其它因素的影响吸收峰的类型影响吸收峰强度的因素4．有机化合物典型基团的红外光谱特征吸收第三节红外光谱法简介药用基础化学(上册)5．红外分光光度计简介光源单色器吸收池检测器信号处理与显示装置6．红外分光光度法的应用红外光谱图可提供峰的位置、形状、强度等信息，显示丰富的结构信息，享有“有机化合物的指纹图谱”之称，主要用于鉴定有机物的组成，近年来也用于无机化合物，以确定化学结构及定量分析。1．在一定条件下，光的吸收定律符合朗伯-比尔定律。2．紫外-可见分光光度计由光源、单色器、吸收池、检测器、信号处理与显示装置等主要部件组成；紫外光波长200~400nm，可见光波长400~760nm；单组分定量分析有标准曲线法、标准对照（公式）法和吸光系数法。学习积累学习积累3．红外光谱也属于分子吸收光谱，主要由振动能级和转动能级的跃迁引起的。红外吸收波长一般在0.77μm～1000μm之间，根据红外吸收光谱中吸收峰中分子振动形式及峰位、峰形和峰强，对有机化合物进行结构分析、定性和定量分析。1234BCDBCABCAC本章目标检测参考答案单项选择题多项选择题12345678910111213141516CDDDBACACCCABBBB药用基础化学(上册)