中国药科大学辅导班紫外可见分光光度法.ppt

'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E＝Ee+Ev+ErΔΕe>ΔΕv>ΔΕr 有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：σ电子、π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(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为：n→π＊<π→π＊200nm，εmax>104共轭体系增长，λmax↑→红移，εmax↑溶剂极性↑，对于—(—CH＝CH—)n—λmax不变对于—CH＝C—CO—λmax↑→红移 续前3．B带：由π→π*跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带λmax=254nm，宽带，具有精细结构；εmax=200，弱吸收极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4．E带：由苯环环形共轭系统的π→π*跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带E1180nmεmax>104（常观察不到）E2200nmεmax=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π→π＊和n→π＊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π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、—N＝N—、－C≡C－、C≡N等。助色团：有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，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λmax和吸收强度发生变化:λmax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ε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。 跃迁类型吸收带特征emaxs－s*远紫外区远紫外区测定n－s*端吸收紫外区短波长端至远紫外区的强吸收p-p*E1芳香环的双键吸收>200K(E2)共轭多烯、-C=C-C=O等的吸收>10,000B芳香环、芳香杂环化合物的芳香环吸收。有的具有精细结构>100n-p*R含CO，NO2等n电子基团的吸收<100 练习下列化合物中，同时有n-p*，p-p*，s－s*跃迁的化合物是__（2003）A1，3－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，电子离域到多个原子之间，导致pp*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：λmax=280nm；εmax=10500反式：λmax=295.5nm；εmax=29000互变异构：酮式：λmax=204nm烯醇式：λmax=243nm 溶剂的影响非极性极性nnpn<pnp非极性极性n>pn→*跃迁：蓝移；；→*跃迁：红移；；max(正己烷)max(氯仿)max(甲醇)max(水)230238237243n329315309305 溶剂的影响1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮非极性→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λmax（正己烷溶剂）＝329nm，λmax（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＝－lgT＝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ε：在一定λ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λ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(c<10-2mol/L)时才基本符合。当溶液浓度c>10－2mol/L时，吸光质点间可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）AAa＋b=Aa+AbBAa＋b=(Ea+Eb)LCa-bCAa＋b=(Aa+Ab)/2 紫外分光光度计1．光源：2．单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件棱镜——对不同波长的光折射率不同色散元件分出光波长不等距光栅——衍射和干涉分出光波长等距钨灯或卤钨灯——可见光源350~1000nm氢灯或氘灯——紫外光源200~360nm 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光电池光电管光电倍增管二极管阵列检测器 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 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HCL4mL，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/LHCL溶解，稀释至刻度。准确吸取2mL，稀释至100mL。以0.02mol/LHCL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1.1＊104。若配制100ml溶液，取其1／10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'