1、1,第五章 紫外可见吸收光谱法 （Ultraviolet-visible absorption spectrometry，UV-VIS）,2,College of Materials Science & Engineering, Liaocheng University,2,5-3 紫外分光光度计,3,光源,碘钨灯,氘灯,单色器,测量池,CCD检测器,数据处理和仪器控制,4,吸收池的形状,波长范围,使用注意事项:,容易破碎,5,一、基本构造 1、光源 作用：提供能量使被测物质激发。 可见光区：钨灯和碘灯（3402500nm ） 紫外光区：氢灯和氘灯（160375nm ）氙灯 （2001000n
2、m）,6,单色器的作用是从光源的复合光中分出所需的单色光，单色器的性能直接影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。 其核心部分是色散元件，起分光作用。 棱镜有玻璃和石英两种材料。由于玻璃会吸收紫外光，所以玻璃棱镜只适用于3503200nm的可见和近红外光区波长范围。石英棱镜适用的波长范围较宽，为1854000nm，即可用于紫外、可见、红外三个光谱区域。,2、单色器, 目前，市售仪器几乎都用光栅做色散原件。,7,3、吸收池 用于盛放分析的试样溶液，让入射光束通过。一般由玻璃（可见光区）和石英（可见光区及紫外光区）两种材料做成，最常用的是1厘米的吸收池。 为减少光的反射损失，吸收池的光学
3、面必须严格垂直于光束方向。 溶剂的选择：在测定的波长区域内不能有吸收。,8,4、检测器,检测器是一种光电转换元件，是检测单色光通过溶液被吸收后透射光的强度，并把这种光信号转变为电信号的装置。 如光电管，光电倍增管，二极管阵列检测器。,5、信号处理及读出系统,9,1. 单光束分光光度计 经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，进行吸光度测定。它结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析定量。 2. 双光束分光光度计 从光源出来的一束光经单色器分光后被反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，另一束通过样品池，光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将
4、它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。由于两束光同时通过参比池和样品池，因此能自动消除光源强度变化所引起的误差。,二、紫外分光光度计的类型,10,3 双波长分光光度计,对于多组分混合物、混浊试样(如生物组织液)分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的灵敏度和选择性。另外，还可进行双组分同时测定（无需解联立方程）。,11,54 紫外吸收光谱的应用,一、定性分析 紫外可见分光光度法很少单独用于定性分析 ？ UV-VIS反映的主要是分子中生色团和助色团 适用于不饱和有机化合物（共轭体系）推断未知物的骨架结构。如果配合红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法
5、等常用的结构分析法进行定量鉴定和结构分析，是不失为一种有用的辅助方法。,12,比较吸收光谱曲线法（对比法）,吸收光谱的形状、吸收峰的数目和位置（最大吸收波长）及相应的摩尔吸光系数，是定性分析的光谱依据。 比较法：标准物质比较法和标准谱图比较法。 （1）利用标准物质比较，在相同的测量条件下，测定和比较未知物与已知标准物的吸收光谱曲线，如果两者的光谱完全一致，则可以初步认为它们是同一化合物。 （2）利用标准谱图或光谱数据比较。常用的标准谱图 Sadtler Standard Spectra(Ultraviolet) 萨特勒标准图谱共收集了46000种化合物的紫外光谱。,13,如果在220-800n
6、m没吸收，可能是饱和烃或单烯烃。 在250-350nm有弱的吸收带，可能含生色团。如：羰基、硝基、偶氮等 在210-250nm强吸收，这是K带的标志（共轭）260-300nm，可能含有三烯或其以上的共轭 250-300nm中等吸收，B带苯环。,二、结构分析,某些特征集团的判别,14,2.顺反异构体的判别:,max：295.5 280nm max：29000 10500Lmol-1 cm-1,15,互变异构体的判断异构体的互变过程常伴随有双键的移动及共轭体系的变化，产生吸收光谱的变化。如乙酰乙酸乙酯就是和烯醇式两种互变异构体：吸收特性不同：酮式异构体在近紫外光区的为272nm(为16)，是n*跃
7、迁所产生R吸收带。烯醇式异构体的为243nm(为16000)，是*跃迁出共轭体系的K吸收带。两种异构体的互变平衡与溶剂有密切关系。,16,在象水这样的极性溶剂中，由于可能与H2O形成氢键而降低能量以达到稳定状态，所以酮式异构体占优势: 而在象乙烷这样的非极性溶剂中，由于形成分子内的氢键，且形成共轭体系，使能量降低以达到稳定状态，所以烯醇式异构体比率上升:,3. 构象的判别：电子云是否容易重叠 4. 化合物中杂质的检查：摩尔吸光系数,极性溶剂中形成氢键-酮式 max=272nm max=16 n*,非极性溶剂中形成分子内氢键-烯醇式 max=243nm max大 *,17,1.单组分的定量分析
8、如果在一个试样中只测定一种组分，在选定的测量波长下，试样中其它组分对该组分不干扰，单组分的定量分析较简单。 标准曲线法配制一系列不同浓度的标准溶液，以不含被测组分的空白溶液作参比，测定标准溶液的吸光度，绘制吸光度浓度工作曲线。在相同条件下测定试样溶液的吸光度，从校正曲线上找出与之对应的未知组分的浓度。 标准加入法,三、UV-Vis 定量分析,18,示差分光光度法 测量原理：试样中组份的浓度过大时，则A值很大，会产生读数误差。此时若以一浓度略小于试样组份浓度作参比，则有：具体做法：以浓度为cs的标准溶液调T=100%或A=0（调零），所测得的试样吸光度实际就是上式中的A，然后求出c，则试样中该组
9、份的浓度为(cs+c)。,19,吸光度具有加和性的特点，在同一试样中可以同时测定两个或两个以上组分。假设试样中的有两个组分A、B，可能有三种情况： (1)两组分互不干扰，可以用测定单组分的方法分别在1、2测定A、B两组分； (2)A组分对B组分的测定有干扰，而B组分对A组分的测定无干扰，则可以在1处单独测量A组分，求得A组分的浓度CA。然后在2处分别测量A、B纯物质，最后在2处测定试液的吸光度，根据吸光度的加和性，求得CB (3)两组分彼此互相干扰，在1、2处分别测定溶液的吸光度，而且同时测定A、B纯物质的吸光度，然后列出联立方程。,2. 多组分的定量分析,20,双波长分光光度法 1： A1=
10、1bC+A干扰 2： A2=2bC+A干扰,选择1、2，使A干扰相等,A= (2 - 1 )bC,1、2的选择原则： 1、干扰组分具有相等的吸收 2、 A应最大 选择方法：作图法,A,干扰,干扰,2 为测定波长，1为参比波长,A=A2 A 1= (2 - 1 )bC 两波长下吸光度差!,A,21,例题1：已知水杨酸和阿司匹林纯品的紫外吸收光谱如右图。若用双波长分光光度法测定含上述两种物质的混合物中的水杨酸时，试标出应选用波长的位置，说明定量分析的依据。,解: (1)所选两波长的位置如图（2） 1：A1=1bC+A干扰2：A2=2bC+A干扰A= (1-2)bC,1,2,A,1、2的选择原则：
11、1、干扰组分具有相等的吸收 2、 A应最大 选择方法：作图法,22,例2 聚合物中单体的测定 假设某聚合物由单体1和2组成,可根据A的加和性来进行测定：,利用此种方法也可对聚苯乙烯中残存的单体进行测定：同学课下自己推导！,23,本章小结,基本原理 作业：121， 如右图，激素A和激素B的分子式和结构式均不相同，但是它们的UV-Vis具有相同max（均为240nm），为什么？,24,选择题1.在符合朗伯比尔定律的范围内，有色物质的浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系是：a. 增加，增加，增加；b. 减小，不变，减小；c. 减小，增加，增加；d. 增大，不变，减小。,2. 下列说法正确的是：,25
12、,3. 测定纯金属中的锰时，在酸性溶液中以KIO4氧化Mn2+成MnO4以分光光度法测定，那么应选下列何种溶液作为参比溶液？,4. 在分光光度分析中，常出现工作曲线不过原点的情况。下列说法中不会引起这一现象的是：,max525 nm,26,与S关系： S= M / A=0.001=bC bC=0.001/ C：mol/Lmol/1000cm3 b：cm bCmol/1000cm2 bC/1000即为单位面积光程内的摩尔数,桑德尔灵敏度 仪器检测限为A=0.001时，单位横截面光程内，所能检测出来的被测物质的最低含量，以S表示，gcm-2,S的计算: 1)已知,求S 2)测定浓度为C溶液A，利用
13、A=bC计算S=MbC/A,27,5. 双波长分光光度计与单波长分光光度计的主要区别在于：,6. 双波长分光光度计的输出信号是：,28,7. 在下列化合物中，有n*，*，*跃迁的化合物是：,8在紫外可见光区吸收波长较大化合物是：,29,9. 物质与电磁辐射相互作用后，产生紫外可见吸收光谱，这是由于:,10. 某非水溶性化合物，在200-250nm有吸收，当测定其紫外可见光谱时，应选用的合适溶剂是：,30,填空题 1. 紫外可见吸收光谱研究的是分子的 跃迁，另外它还包括了 和 跃迁。 2. 多组分分光光度法可用解联立方程的方法求得各组分的含量，这是基于 。 3. 一般来说，反式异构体的max比顺式异构体的max 。 4. 当羰基和乙烯基双键共轭时，形成了、不饱和醛酮，使得 跃迁吸收带红移至220260nm，成为 带。,11指出下列哪种不是紫外可见分光光度计使用的检测器？ a 热电偶 b 光电倍增管c 光电池 d 光电管,
