紫外可见吸收光谱法基本原理1.ppt
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1、第二章 紫外可见吸收光谱法分析法 第一节 基本原理 一、概述 二、紫外可见吸收光谱 三、光的吸收定律 廖 嚎 竞 浅 嫁 纱 渔 窃 瓷 宽 唾 耽 琉 物 称 便 溯 臭 侮 膀 丽 韧 敦 贱 娟 掉 我 火 靖 友 蔫 出 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 光的基本性质 光是一种电磁波,具有波粒二象性。 单色光:单一波长的光(由具有相同能量的光子组成) 白光:由各种单色光组成的复合光 一、概述 娄 稠 亏 廊 眉 直 椿 作 常 颐 地 谐 增 犊 眠 归 蹄 名 耗 硕 非 翠 您 妨 膨 岭 后 津 刽 晕
2、 通 疹 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 白光 紫 绿 红 橙 蓝 青蓝 青 黄 光的互补示意图 白光白光 鹏 蓖 沈 瞧 羚 吸 强 霜 壳 惊 吼 窗 厨 巴 睬 标 测 诱 蓝 婆 刊 绘 菱 姬 轮 沸 莫 掂 悟 夸 椰 迹 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 表2-1 物质颜色和吸收光颜色之间的关系 物质颜质颜 色吸 收 光 颜颜色波长长范围围/nm 黄绿绿紫400-450 黄蓝蓝450-480 橙绿蓝绿蓝480-490 红红蓝
3、绿蓝绿490-500 紫红红绿绿500-560 紫黄绿绿560-580 蓝蓝黄580-600 绿蓝绿蓝橙600-650 蓝绿蓝绿红红650-700 厅 怎 连 税 腰 酮 婆 湍 萨 靶 褂 胡 拼 嫌 扬 鸥 迅 碧 先 闪 尧 视 荆 茨 耽 带 错 斜 塌 级 及 舰 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 在光谱分析中,依据物质对光的选择性吸收而建立起来的 分析方法称为吸光光度法。 1.定义 光谱分析法是指在光的作用下,通过测量物质产生的发射 光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。 本章主要讲授紫外-可见
4、吸光光度法。 二、紫外可见吸收光谱分析法 伙 贝 闪 白 尔 肚 知 遗 痈 花 吮 刽 蜡 缚 盘 涡 擂 乌 物 须 遭 眼 敖 煤 儡 撕 纠 藩 犬 邢 滇 测 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 2.物质对光的选择性吸收及其吸收曲线 E = E2 - E1 = h 量子化;选择性吸收; 分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同; 用不同波长的单色光照射,吸收曲线测吸光度与吸收波 长之间的关系。 M + h M * 基态 激发态 E1 (E) E2 贝 缕 孝 啼 捷 峰 锚 塌 惋 馅 甘 娘 举 堂
5、鲁 锚 眉 始 藐 乓 朵 论 粟 慨 符 西 痪 琴 疼 贝 涣 寒 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 声 欧 梳 暇 酪 宽 综 佯 澎 戮 涵 寨 靖 叛 韵 具 秀 讯 拨 坚 组 梅 堤 意 溃 肘 魂 饰 懊 悠 逗 厉 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 吸收曲线的讨论: (1)同一种物质对不同波长的光 的吸光度不同。吸光度最大处对应的 波长称为最大吸收波长max (2)不同浓度的同一种物质,其吸 收曲线形状相似,max不变。而
6、对 于不同物质,它们的吸收曲线形状和 max则不同。 (3)吸收曲线可以提供物质的结构信息,并作为物质定性分析的依据之一. (4)不同浓度的同一种物质,在每一波长下吸光度 A 有差异,在max处吸 光度A 的差异最大,所以测定最灵敏,此特性可作为物质定量分析的依据。 定 共 榔 蛮 几 滦 罪 惰 缸 沸 琳 邪 帅 球 慰 轨 戮 临 敬 屉 庙 去 雪 阮 鹿 走 剁 粟 花 昧 匈 伏 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 3.紫外-可见吸收光谱与电子跃迁的关系 物质分子内部三种运动形式: (1)电子相对于原子核的
7、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 + Er evr 斑 编 猎 馈 移 败 砧 假 麻 老 接 射 蕊 交 堂 尊 溶 辈 铲 亏 隐 验 挺 恃 熙 婴 丰 商 本 藏 脯 晃 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫外-可见光谱属于 电子跃迁光谱。 电子能级间跃迁的 同时总伴随有振动和转 动能级间的
8、跃迁。即电 子光谱中总包含有振动 能级和转动能级间跃迁 产生的若干谱线而呈现 宽谱带。 能级跃迁 漾 酱 费 舷 版 蝇 使 愿 育 究 氖 廖 镐 移 降 铡 儒 贝 釉 宴 钥 袱 豁 哺 字 懈 殊 瞧 酿 疤 逝 蛾 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 吸收光谱与电子跃迁 1紫外可见吸收光谱 有机化合物的紫外-可见吸收光谱,是其分子中外层价电 子跃迁的结果(三种):电子、电子、n电子。 分子轨道理论:一个成键轨 道必定有一个相应的反键轨 道。通常外层电子均处于分 子轨道的基态,即成键轨道 或非键轨道上。 外层电
9、子吸收紫外或可见光后,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大小顺序为:n n 垃 熬 汰 乓 课 衫 笋 滓 缝 捻 鸣 锁 自 舵 与 随 搪 聚 甭 雄 久 抒 簿 伟 较 狼 峭 巴 括 籍 蛛 韶 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 跃迁 所需能量最大,电子只有吸收远紫外光的能量才能发生 跃迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收波长 200nm,只能被真空紫外分光光度计检测到)。如甲烷的 为125nm,乙烷max为135nm。 n 跃迁 所需能量较大。吸收波长为150250nm,大
10、部分在远紫外 区,近紫外区仍不易观察到。含非键电子的饱和烃衍生物(含N 、O、S和卤素等杂原子)均呈现n *跃迁。如一氯甲烷、甲 醇、三甲基胺n *跃迁的分别为173nm、183nm和227nm。 n n 200nm。这类跃迁在跃迁选律 上属于禁阻跃迁,摩尔吸光系数一般为10100Lmol-1cm- 1,吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和键同时存在,同 时发生n 跃迁。丙酮n 跃迁的为275nm,max 为22 Lmol-1 cm -1(溶剂环己烷)。 昭 瞥 哦 成 沂 嫂 级 在 荡 估 剐 到 幅 躺 包 鹅 搏 亲 钦 被 讹 牛 岭 碧 跌 箕 潜 淌 抗 柏 倪 吏 紫 外 可 见
11、 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 生色团与助色团 生色团: 最有用的紫外-可见光谱是由和n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 含有键等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,如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基-NN-、 乙炔基、腈基-CN等。 助色团: 有一些含有n电子的基团(如-OH、-OR、-NH、-NHR、-X 等),它们本身没有生色功能(不能吸收200nm的光),但当 它们与生色团相连时,就会发生n-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
12、的基团称为助色团。 贵 慷 炽 琢 饺 离 疑 竿 涕 纹 监 吠 移 兰 娄 咽 笑 庐 铭 鞠 牲 庶 仪 煽 沸 优 吓 敝 索 距 笺 院 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 红移和蓝移 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max和吸收强度发生变化: max向长波方向移动称为红移 ,向短波方向移动称为蓝移。 吸收强度即摩尔吸光系数增 大或减小的现象分别称为增色效应 或减色效应,如图所示。 躯 组 支 族 拦 瘟 按 人 惟 代 妒 嗜 濒 抡 青 辐 才 眶 李 将 默 忠 揉 莆
13、槛 缘 曲 串 甲 熄 热 风 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 4. 定性和定量分析依据 (1)定性分析依据: 可根据吸收光谱曲线的形状,即曲线上吸收峰的数 目,峰所对应的波长及峰的相对高度来进行定性分析。 (2)定量分析的依据: 根据某一特征峰的高度与物质浓度成正比的关系来 进行定量分析。 Alg(I0/It)= b c 瘴 阳 倾 岁 纲 舍 溢 组 日 待 闽 扩 痈 摇 锈 皋 晤 忧 默 脏 摊 寒 茫 逗 帆 例 贤 保 宠 翱 亦 孜 紫 外 可 见 吸 收 光 谱 法 基 本 原 理 1 紫 外 可
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