紫外光谱.ppt

1,第二章 紫外光谱 Ultra Violet Spectrophotometry,§2-1,2,内容,2.1 概述 一. 紫外光谱的产生 二. 紫外光谱的波长范围 三. 紫外光度计原理 四. 紫外光谱图 五. 电子跃迁 六. 紫外分析的几个术语 2.2 各类有机化合物的紫外吸收 一. 饱和烃类化合物 二. 不饱和烃类化合物 三. 含杂原子有机化合物 四. 非芳香族共轭化合物 五. 芳香族化合物,3,2-3 紫外光谱的影响因素 一. 内部因素 二. 外部因素 三. 测定溶剂的选择 2-4 紫外光谱用于有机结构鉴定(定性) 一. 峰位max计算 二. 紫外光谱用于结构鉴定的一般规律 三. UV在定性分析中的应用 2-5 紫外光谱定量分析 一. 定量分析的基础 二. 定量分析方法,4,2-6 导数光谱 一 导数分光光度法的基本原理 二 获得导数光谱的方法 三 导数分光光度法对重叠吸收带的分辨 四 导数光谱的应用 2-7 实验过程中的影响因素 实验过程中的影响因素,5,2.1 概述 Introduction,透射和颜色,光谱分析法是指在光（或其它能量）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。,6,吸光光度法：分析依据物质对光的选择性吸收,本章主要介绍紫外可见吸光光度法,主要用于有机化合物结构(官能团)鉴定,红外吸收光谱：,分子振转光谱 2.51000m,主要用于有色物质的定量分析,电子跃迁光谱 400750nm,可见吸收光谱：,可用于结构鉴定和定量分析,电子跃迁光谱,200400nm,紫外吸收光谱：,7,仪器分析,苯在己烷溶液中的紫外光谱,乙酰苯在正庚烷中的紫外光谱,入射狭缝,出口狭缝,色散装置,检测器,样品,单色器,光源,分光光度计,8,9,第二章 与电磁波的相互作用,不同频率的电磁波具有不同的特性 它们与物质的作用不同 检测的方法也不同 由此有不同的波谱方法,X-射线 0.1100A UV 200400nm IR 0.825m NMR 10 cm,采用不同波长(频率)范围的电磁辐射照射样品可以得到不同的光谱图：,10,一. 紫外光谱的产生,分子吸收紫外光(10400nm)的能量后引起的价电子从基态跃迁到激发态。,3.电子能级的跃迁：,2.价电子从基态到激发态：,1.分子中的价电子跃迁：,第二章 与电磁波的相互作用,包括一系列振动、转动能级的跃迁,属于带状光谱,吸收光谱,从跃迁方式上属于电子光谱,从样品状态上属于分子光谱,11,图2.3,由于 UV 的吸收峰少,多用于定量分析,不同的谱带系对应于分子不同能级的电子跃迁,利用 UV 吸收带进行结构分析,12,10-12,第二章 与电磁波的相互作用,二. 紫外光谱的波长范围,红移,13,近紫外,真空紫外,芳香族化合物或具有共轭体系的物质在近紫外区有吸收,可见光区：400800 nm 有色物质有吸收,短紫外区,近紫外区,200300,300380,远紫外区,185200,真空紫外区,10185,紫外区可进一步分为：,波长 nm,波数 cm-1,1×1065.4×104,5.45 ×104,53.3×104,3.32.6×104,14,UVVis吸收光谱法优点： 仪器价格较低，操作简便 广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定,共轭发色基团的鉴定 成分分析 平衡常数测定 互变异构体的测定 氢键强度的测定 ,是一种常用的分析测试手段,主要用于有机化合物分析：,15,1. 远紫外区,真空分析条件对仪器要求高，价格昂贵，一般不用于有机化合物结构分析，此处不作讨论,为避免干扰，要在真空条件下进行,16,2. 近紫外区,与可见光区没有严格的界限，光谱产生的原理及分析方法都相同，只是所用激发光源不同。 普通紫外用氘灯为光源，可见光区用钨灯，在UV-Vis光谱分析过程中仪器自动切换。,一般的紫外光谱仪 (UV-Vis分光光度计) 的观察范围为 200800 nm。,又称为普通紫外区,17,单波长双光束分光光度计,参比池,三. 紫外光度计原理,卤钨灯： 产生一定强度的UV连续光谱及一定光强度的可见光,氘灯： 产生较强的部分紫外光区和整个可见光区连续光谱,18,19,四. 紫外光谱图,紫外光谱定性的依据： max，理论上可以计算 实际上可以预测,A = C L,E = h= hc/,不同分子中价电子跃迁能级不同 因而所吸收的紫外光的波长不同,20,紫外光谱定量的依据,位置,强度,反映不同能级跃迁几率,反映分子内部的能级差,波长和频率,A = C L,E = h= hc/,21,以g/L为浓度单位时，用吸光系数,以mol/L为浓度单位时，用摩尔吸光系数,则的单位为 m3/(mol·m),Lambert - Beer定律 A（吸光度） = K（吸光系数） C(溶液浓度) L （液层厚度）,我们采用的单位为 L/(mol·cm),以mol/m3浓度单位 ，长度用m表示,1m3/(mol·m) = 1000 L/(mol·m) = 10 L/(mol·cm),单位为 L/(mol·cm),单位为 L/(g·cm),在计算中要注意吸光系数的单位：,22,透光度(透光率)T,描述入射光透过溶液的程度: T = I t/ I0 吸光度 A 与透光度 T 的关系: A lg T,朗伯比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。广泛地应用于紫外光、可见光、红外光区的吸收测量。,23,摩尔吸光系数,是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数， 不随浓度 C 和 L 的改变而改变。 在一定温度和波长条件下，仅与物质本身的性质有关 可作为定性鉴定的参数。 同一吸收物质在不同下值不同。在max处的摩尔吸光系数为max，表示该吸收物质最大限度的吸光能力 max越大表明该物质的吸光能力越强，灵敏度越高。 105 ：超高灵敏 =(610）×104 ：高灵敏 104 ：不灵敏,24,定量的可靠程度与摩尔吸光系数大小有关：,25,五. 电子跃迁,1. 分子轨道 以 CH 的键为例,有机化合物分子中有三种价电子 s 电子 键 p 电子 键 n 电子 孤对电子(非键电子),hv,*,*,激发,基态,激发态,26,200400 nm 6.23.1eV,E4,2. 多原子分子的电子能级跃迁 （四种方式）,* * n* n*,图2.7,*,*,n,E1,E2,E3,150nm 8.27eV,170 nm 7.3eV,150250nm 8.275eV,E = h= hc/,(1eV = 96.4999kJ/mol),×,×,27,3. 吸收峰的强弱,吸收强度 A (or) P,n*跃迁轨道与*轨道在空间伸展的方向不同，故n* 跃迁的几率小，吸收强度小,n 电子,28,max 小 ，100,max 大,29,L mol-1cm-1,通常根据最大吸收波长(max)处摩尔吸收系数max的大小来确定吸收峰的强弱,30,六. 紫外分析的几个术语,1. 生色基团 (chromophore) 凡是能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团(不论是否出现颜色)。,广义： 凡含有 键的基团都称为生色基团,2. 助色团 (auxochrome),在共轭链的一端引入含有未共用电子对的基团，如NH2，NR2，OH，SR等，可产生 p共轭，使化合物颜色加深，此基团为助色基团,31,或 深色位移 Bathochromic effect,-* 跃迁在取代基或极性溶剂作用下产生红移,3. 红移 red shift,32,4. 蓝移 (blue shift 或 浅色位移 Hypsochromic effect),n-* 跃迁在极性溶剂作用下产生蓝移,C6H14,乙醇,水,33,5. 增色效应 (hyperchromic effect) 受取代基或受溶剂的影响，max增强的效应,凡能引起紫外吸收带峰位置max、强度max 或max和max同时变化的取代基团就是助色团。,6. 减色效应 (hypochromic effect) 受取代基或受溶剂的影响，max减小的效应,红移、蓝移影响紫外光谱吸收峰的位置 增色效应和减色效应影响紫外光谱吸收峰的强度,34,7.吸收带 (absorption band),由生色团吸收紫外光引起的吸收带 由 * 和n * 跃迁所产生的UV吸收带可分为R、 K、B、 E四种类型,1) R 吸收带 (源于德文 radikalartig) n * 吸收带 由含有 O、N、S 等 杂原子 的生色基团如 C=O、 -N=N- 等基团中未成键（n）电子向反键* 轨道跃迁时所产生的 n * 吸收。,R 带的特点：,max 270 nm,max 较小, 100 L mol-1cm-1,n,35,芳环上若有生色基团，如苯乙烯，苯甲酸等也会出现 K带 吸收。,K 带的特点： max104 Lmol-1cm-1 max 200 nm,2)K 吸收带,共轭体系的* 吸收带(共轭带),源于德文konjugierte，英文共轭 conjugate,36,在非极性溶剂中或呈气态时，B 带会出现有7个峰的精细结构。 通过 B 带可以比较容易地识别苯环及其衍生物,3) B(Benzene)吸收带 闭合环状共轭双键的*吸收带(苯带)，是芳环(包括杂环)化合物的主要特征吸收带。 max =230270nm， max 103104,气态 B 带,37,图2.10,随着溶剂极性的增加，精细结构消失,水中,烃类中,38,也是芳香化合物的特征吸收带，起源于苯环中三个烯双键的*跃迁，分为 E1 和 E2带。,4) E 吸收带(烯带，Ethene),E2带,E1带,与助色团相连时，发生红移，一般 210nm E2带的max 小于E1带，经助色团的红移效应可进入近紫外区。,max7400,max 204nm,源于芳环中共轭乙烯双键的-* 跃迁,在真空紫外区，一般不用,max46000,max 184nm,源于苯环中单个乙烯双键的-* 跃迁,39,各类吸收带与max、max 、E、溶剂极性的关系,40,2.2 各类有机化合物的紫外吸收,不同有机化合物有各自的紫外吸收特征,一. 饱和烃类衍生物,饱和杂原子化合物有 n * 跃迁：,41,二. 不饱和烃类及其衍生物,* 跃迁,2. 孤立多烯,1. 单不饱和键,C=C,CC,乙炔max=173 nm,乙烯max=175 nm,* 跃迁,42,3.共轭多烯,每增加一个共轭双键，K带波长增加3040nm,-* 跃迁的吸收特征 (K带),43,共轭双键能级图,羰基与C=C双键共轭能级图,图2.12,共轭效应使-*、 n -*跃迁红移,E = hC/,非共轭双键不影响，但增加吸收带强度,44,4. 芳香族化合物, 苯,E1带,E2带,B带,184nm,256nm,204nm,苯环分子轨道能级图,45,图2.13,图2.14,苯在己烷溶液中的UV谱图,乙酰苯在正庚烷中的UV谱图,E1带,E2带,B带,当苯环上有生色基团与苯环共轭时，E2带与K带合并，将此合并带称为K带。,K带,B带,R带,46,E2带和B带是苯的特征谱带，是鉴别苯环的根据,图2.9,图2.10,47,图2.15, 单取代苯,E2,B,图2.16,在乙醇中,取代基使 K 带、B 带红移,B 带吸收强度增加,48,.二取代苯,49,取代基的位置对芳香化合物谱图的影响,图2.17,50,. 稠环芳烃,E2,K,K+B,E2,B,51,52, nm, Lmol-1cm-1,部分稠环化合物的紫外吸收光谱特征,53, 杂环化合物,图2.23,54,一. 内部因素,共轭效应、取代基效应、空间效应、溶剂效应、氢键效应等。,1共轭效应,2.3 紫外光谱的影响因素,2.3 影响因素 一内部因素,55,CH3(CH=CH)nCH3,n=7,n=5,n=2,n=5,n=4,n=3,2.3 影响因素 一内部因素,56,图2.26,两个孤立共轭体系,一个孤立共轭体系,2.3 影响因素 一内部因素,57,图2.27,两个苯环之间的共轭程度较差，吸收峰相对蓝移,2.3 影响因素 一内部因素,58,2. 取代基效应,由于取代基的影响，B 带 精细结构消失,1) 取代基对*跃迁（K 带）的影响,2.3 影响因素 一内部因素,K,B,59,2)取代基对n*跃迁( R 带)的影响,助色团使 R 带蓝移,n*,max nm,max,290 (g),10,220,279,15,219,2200,210,57,208,2.3 影响因素 一内部因素,60,图2.30,*,n*,2.3 影响因素 一内部因素,K,R,61,3. 空间效应(分子结构、异构体的影响),和紫罗兰酮 (异构体),1,2-苯乙烯顺、反异构体,异构体,异构体,270nm 处可见 R带,270nm 处的 R带 被掩盖,max = 227nm,max = 299nm,max = 280nm,max = 296nm,max=2.9×104,max=1.05×104,2.3 影响因素 一内部因素,62,2.3 影响因素 一内部因素,63,二. 外部因素,1. 介质的酸碱性,图2.34,苯胺盐,苯胺在酸性介质中,2.3 影响因素 一外部因素,64,图2.36,苯酚钠盐,苯酚在碱性介质中,2.3 影响因素 一外部因素,65,2. 溶剂的影响, n-* 跃迁 ( R 带）,轨道的极性： n * ,溶剂极性增加 n-* 蓝移,在非极性溶剂中,在极性溶剂中,E = hC/,max max,2.3 影响因素 一外部因素,66,图2.38,水,2.3 影响因素 一外部因素,67, -* 跃迁,轨道的极性： n * ,在非极性溶剂中,在极性溶剂中,E = hC/,max max,溶剂极性增加 -* 红移,2.3 影响因素 一外部因素,68,例，溶剂对异丙叉丙酮吸收带的影响,可见，溶剂极性增加,K带红移，R带蓝移,K带和 R 带相互靠近,2.3 影响因素 一外部因素,69,图2.41, 溶剂对 B 带的影响,2.3 影响因素 一外部因素,70,3. 温度的影响,图2.12,2.3 影响因素 一外部因素,71,三. 测定溶剂的选择,溶剂的影响较大，在UV数据表中必须注明所用溶剂,测定非极性化合物：,4.根据相似相溶原理选择溶剂,3.溶剂对溶质是化学惰性的，保证试样在溶剂中有良好的吸收峰形,2.溶剂对溶质的互溶性好,1.在样品的吸收光谱区内溶剂无吸收,选择溶剂的原则：,用甲醇、乙醇等作溶剂,测极性化合物：,苯 环己烷,共轭烯 己烷、庚烷,2.3 影响因素 一溶剂选择,72,几种常用的有机溶剂及其透明界限max nm,5. 挥发性小，安全、无毒,2.3 影响因素 一溶剂选择,73,在溶剂容许范围内，尽可能选择极性小的溶剂,对芳环 B 带的特征精细结构有影响,强 K 带会掩盖弱的 R 带,K、R带相互靠拢,R 带蓝移(向左),K 带红移(向右),因为溶剂极性增加,2.3 影响因素 一溶剂选择,74,2.4 紫外光谱用于有机结构鉴定(定性),一. 峰位max计算 （自学） 在缺乏标准谱图和标准样品时，可以根据大量实验结果总结出来的不饱和有机化合物* 跃迁max计算规则进行初步的估算和核对。,2.4 定性,75,不饱和化合物可以分为四种类型,2.4 定性,芳香族(如酰基苯衍生物)*跃迁,3) Scott Law(规则),5个以上共轭双键烯烃*跃迁,2) Fieser - Kuhn经验式,24个共轭双键的烯烃* 跃迁(在乙醇溶液中),1) Woodword - Fieser Law,计算规则,苯环取代物, 、不饱和醛酮 ( R-CH=CH - CO - R),共轭多烯,共轭二、三、四烯,76,注意母体的正确选择,例 松香酸,max = 母体(异环二烯)+1个环外双键 + 4个环或烷基取代,= 214 + 5 + 4×5 = 239 nm,77,二. 结构鉴定的一般规律,确定几何异构、互变异构及氢键强度等,吸收峰少而宽,缺乏精细结构,不能反映整个分子的特征,仅反映生色团、助色团及其附近的结构特征,独到之处,分子中的共轭程度,生色团及助色团的种类、位置和数目,2.4 定性,78,有机化合物生色团定性的一般规律,2.4 定性,79,2. 局限性,紫外光谱定性鉴定的方法是对比法，与标准谱图比较或与计算得到的 max 比较。,3) 在定性分析上常对红外、核磁、质谱等起辅助作用,2) 只能鉴定化合物的主要结构，对化合物总体鉴定结果不理想,1) 用UV定性的化合物必须是纯净的，并按正确操作方法进行UV分析,2.4 定性,80,三. UV在定性分析中的应用,1. 纯度检查,对于同一化合物，max 相同 对于同一样品池，L相同，所以 A C,（2）利用max 检查纯度,（1）利用杂质峰检验纯度 如饱和烃溶液中的芳烃杂质的检验，lg 1,A=CL,样品的纯度 =max/max= 9207/10230 = 90%,现有菲样品测得的 max= 9207,如纯菲的CHCl3溶液在296nm的max= 10230,2.4 定性分析,81,2. 化合物鉴定,1)比较光谱的一致性,为消除溶剂效应，应将试样和标样在完全相同的条件下测定其吸收光谱。,两个化合物的吸收光谱是否一致,2.4 定性分析,82,可从分子式查化合物名称，max、max、测定溶剂等,UV谱图集,共有19000个化合物谱图，附有五种索引, Organic electronic spectral data,创刊于1960年,由Interscience不定期出版,收集资料从1946年开始, The Sadler standard spectra,1967年创刊于美国费城 Sadler 研究实验室,2.4 定性分析,83,可由生色团查max、max、测定溶剂和文献 也可从max查出生色团和lgmax, Robert A. Friedel Ultraviolet spectra of aromatic compounds., Handbook of ultraviolet and visible absorption spectra of organic compounds.,平山建三编，共8443个化合物,1951年出版，共收集579个光谱图,附有化合物各种名称索引和分子式索引,可查结构式、溶剂和文献。,2.4 定性分析,84,2) 比较max和max的一致性,两个化合物的结构有差别时，有时它们的max相同，但max有差别。所以在比较max时还须比较max。,比较某几个吸收峰对应的比值(A1/A2或 1/2) 将试样与标样或与文献数据相比较 max相同，该峰A 或的比值相差在规定范围内,A1A2 相对应的 AA1/ AA2 或 A1/A2 B1B2 相对应的 AB1/ AB2 或 B1/B2,3) 比较最大吸收波长和吸光度比值的一致性,若物质的吸收峰较多,2.4 定性分析,85,A2,B1,B2,B2,B1,A1,A2,A1,A1A2 相应的 AA1/ AA2 或 A1/A2 B1B2 相应的 AB1/ AB2 或 B1/B2,即比较：,2.4 定性分析,86,3. 共轭体系的判断,R带 270nm,两个羰基非共轭 与丙酮相似, max是丙酮的2倍,两个羰基共轭 300nm产生一个 R 带 共轭效应使 R 带 红移 400nm有一强吸收 K 带,K带 400nm ，R带300nm,2.4 定性分析,87,4. 确定异构体,1) 顺反异构体,2.4 定性分析,295.5,29000,280.0,10500,280.0,28300,265.0,14000,295.0,27000,280.0,13500,214.0,34000,198.0,26000,1, 2 - 二苯乙烯,1-苯基-1,3-丁二烯,肉桂酸,丁烯二酸二甲酯,max,max,反式 顺式,88,2) 互变异构体(分子内和分子间氢键),R带吸收，max =272nm,K 带 吸收，max =243nm R 带 吸收，max =300nm,图2.39,酮式100% K带消失 R带蓝移,烯醇式 51%,烯醇式为主,2.4 定性分析,89,2.4 定性分析,利用max 与浓度的关系，可测得平衡体系中互变异构体的相对含量，从而计算其平衡常数,250nm 为酮式K带,图2.39,320nm 烯醇式K带,不同溶剂UV图,90,溶剂极性对互变异构平衡的影响,2) 烯醇式不能与水分子生成氢键，在该系统中所占比例极小,2) 酮式不能生成分子内氢键，在该体系中百分含量很低,2.4 定性分析,91,5. 有机化合物摩尔质量测定,将具有相同发色团的化合物配制成质量分子数(百分浓度，W，g/L)相同的溶液 则化合物摩尔质量越大，发色团在分子中所占的比例越小，吸收强度越弱 反之亦然 根据这一原理可测定化合物的摩尔质量,A=C L,M = LW/ A,=(W/M) L,发色团相同的不同化合物，某些UV光谱特征相似,2.4 定性分析,92,6. 氢键强度测定,溶剂极性增加时，R（n -*）带将发生蓝移 主要原因：n 电子与极性溶剂的氢键稳定化作用 在极性溶剂和非极性溶剂中 n -* 跃迁所需能量差 ( R带max位移值)直接与氢键强度有关 通过测定max的位移程度可测定氢键强度,注意这里用的是 R 带的max值，而不是 R 带的max值 R带的max值很小，不宜用于定量分析,2.4 定性分析,93,环己烷中n-* 跃迁 max =335nm 乙醇中 n-* 跃迁 max =320nm,h= 6.626×10-34J.s,假定溶剂位移全部由于生成氢键所致，试计算该化合物在乙醇中的氢键强度,已知亚异丙基酮,N0 = 6.02×1023,c = 3×108 m/s,2.4 定性分析,94,=3.57×105 J / mol,氢键强度 = EH = E乙醇 - E环己烷,环己烷中n-* 跃迁 max =335nm 乙醇中 n-* 跃迁 max =320nm,解: E = hv = hc /,的单位为米时，E 的单位为 J/mol,E环己烷 = hcN0 /,= 0.119 / (335×10-9),=3.74×105 J / mol,E乙醇 = 0.119 / (320×10-9),= 3.74×105 - 3.57×105 = 1.7×104 J/mol,2.4 定性分析,95,氢键强度 EH = EP - En p - 极性溶剂，n - 非极性溶剂,实际上，van der Waals 力作用也会引起光谱特征的变化，但van der Waals 力作用一般比较氢键作用小得多，在计算过程中忽略了它的作用。,2.4 定性分析,96,7. 位阻效应测定,位阻效应小,位阻效应中等,位阻效应大,2.4 定性分析,97,2-5 紫外光谱定量分析,一. 定量分析的基础,Lambert Beer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 10-2 mol/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 朗伯比耳定律只适用于稀溶液。,A = KC L,2.5 定量分析,98,离解 聚合 互变异构 配合物的形成等,在这种情况下，溶液 pH 对测定有重要影响,溶液中Cr42-、Cr272-的颜色及吸光性质不同,例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：,吸光质点的浓度可能发生变化，影响吸光度,溶液中存在着各种化学平衡时,2.5 定量分析,Cr42- 2H,Cr272- H2,99,2.5 定量分析,二. 定量分析方法,1. 单一组份的测定 标准曲线法,A) 一次标准加入法 在待测溶液中加入少量已知浓度C的待测化合物标准溶液，计算 Cx：,条件 C 100 Cx & V 0.01Vx,Cx = Ax / (Ax+ -Ax ) C,Ax / Ax+ = Cx / Cx + C,Ax+ = L (Cx + C),Ax = LCx,线性范围, 标准加入法： 试样较复杂,100,B) 多次标准加入法 在若干等分试样中分别加入不同量的被测组分标准溶液，使增值分别为0，Ck1, Ck2, ，测对应的吸光度A,适合于复杂试样中微量组分的测定,绘制 A Ck 校正曲线,则 A = L(Cx + Ck),2.5 定量分析,101, 差示法 (差谱或差示光谱),用一已知浓度的标准溶液作参比，与未知浓度的试样溶液比较，测量 A,A 控制在0.20.8范围之内（浓度C太高时会偏离 Lambert Beer定律） 差示法的关键在于如何选择 参比溶液的Cs。,测量值：A = As - Ax =L (Cs - Cx),As = log (I0 / Is) = LCs,未知溶液,Ax = log (I0 / Ix) = LCx,浓度为Cs的标准溶液,2.5 定量分析,102,2.5 定量分析,用比待测溶液浓度Cx 稍低的 Cs 标准溶液，调节透光率为100%,用比 Cx 稍高的 Cs 标准溶液，调节透光率为 0,用比Cx 稍高Cs1 或稍低Cs2的两份标准溶液，分别调节透光率为 0 或100%。,x,s,高吸收法,测定高浓度溶液,低吸收法,测定低浓度溶液,精密法,测定适中浓度溶液,x,s,s1,x,s2,103,吸光度A 在0.2-0.8范围内误差最小。超出此范围，如高浓度或低浓度溶液，其吸光度测定误差较大。尤其是高浓度溶液，更适合用差示法。 一般分光光度测定选用试剂空白或溶液空白作为参比，差示法则选用一已知浓度的溶液作参比。该法的实质是相当于透光率标度放大。,由示意图可见，差示法实际上起了一种扩大标尺的作用。,2.5 定量分析,104,2. 多组份样品的分析,在多组分混合溶液中，若各组份之间的吸收峰位相距较远，可视为单组份进行分析。 多组份的分析有三种方法 解联立方程法 多波长法 导数光谱法,2.5 定量分析,105, 解联立方程法,若x，y 两组份有重叠 可在1、2处测 A1、A2,解此联立方程可求得被测样品中 Cx 和 Cy,分别测定纯物质 x, y 在1、2处的A可求得x1、 y1 、 x2 、 y2,A1 = Ax1 + Ay1,1 处,2 处,=x2 CxL +y2 CyL,A2 = Ax2 + Ay2,=x1CxL +y1 CyL,2.5 定量分析,106, 多波长法,1951年，B. Chance首先提出用双波长法研究生物化学中的浑浊液分析。1968年，日本研究出商品化双波长分光光度计，此后分光光度法在分析化学中的应用得到迅速发展。,利用切光器使两束具有不同波长的单色光以一定时间间隔交替照射到同一样品池,由A 求得待测组分的含量,A = A2 - A1,2.5 定量分析,107,则,在1和2处测得的吸光度分别为,A1 = 1C L + A0,只要分别测出1和2 处的A1和A2，就可求得A组分的含量,A2 = 2C L + A0,A0 为背景吸收或光散射,可认为它们的 A0 相同,若1、2相差不远时,= (2 -1 ) C L,A = A2 - A1,A 与被测组份的浓度成正比,2.5 定量分析,108,2.5 定量分析,图2.47,等吸光度点法（作图法）,通常将2 选在吸收峰处,双组分无相互干扰,等吸收点处,2,适当选择1、2 ，可消除干扰组份的吸收,双波长测得的是A,可不必预先分离或采用其它掩蔽的手段,1,109,双波长光度法的优点（与单波长法相比）：, 避免比色皿差异引起的误差、 不用参比溶液，以试样本身对某一波长1的吸光度Ax1作参比，可避免单波长法使用试样及参比两个吸收池时由于吸收池之间的差异所引起的误差；, 可消除溶液混浊的干扰；单波长法不能分析浑浊样品, 可消除背景吸收及光散射的影响,2.5 定量分析,110, 不经联立方程计算直接测定混合溶液中23种相互干扰组分的各自含量；,可见，双波长光谱法显著提高了分光光度法的灵敏度和选择性，并大大扩大了应用范围。, 可测量试样溶液的导数光谱。,2.5 定量分析,111,2.6 导数光谱法,20世纪20年代，Dymond首先提出把导数技术应用于仪器分析领域。 20世纪50年代初，导数技术开始引入紫外-可见和红外分光光度分析，为分光光度法的发展开辟了一条新的途径。 直到20世纪60年代，由于仪器的限制，导数技术的发展比较缓慢 20世纪70年代以来，随着低噪音运算放大器的出现和计算机在分光光度中的应用，简化了获得导数光谱的方法，有力地推动了导数光谱的理论与应用研究的发展。,2.6 导数光谱,112,引入导数技术，扩展了分光光度法的应用范围，在多组分同时测定、浑浊样品分析、消除背景干扰和加强光谱的精细结构以及复杂光谱的辨析等方面，导数分光光度法在一定程度上解决了普通分光光度法难于解决的问题。,2.6 导数光谱,113,一. 导数分光光度法的基本原理,A(或T)对求导,图2.47,吸收曲线和14阶导数,2.6 导数光谱,114,二. 重叠吸收带的分辨,图2.49,2.6 导数光谱,115,2.6 导数光谱,当两吸收峰重叠(如肩峰)时的吸收曲线及14阶导数光谱图,116,导数光谱的求值方法,切线法,峰谷法,峰零法,求得导数值后，即可按一般分光光度法的定量分析方法求其组分含量。,2.6 导数光谱,117,图2.50,1) 提高选择性： 多组份峰重叠，求导后差异加大，可求得真正的吸收光谱 2) 提高定量或检测的灵敏度： 高阶导数可使峰形变高，变窄。,从图中可见，导数光谱法的特点：,2.6 导数光谱,118,1mg/L 苯,10mg/L 苯,1mg/L 苯；2阶导数,1mg/L 苯；4阶导数,图2.51,痕量分析,乙醇吸收光谱,可测定 1mg/L 的苯,三.导数光谱的应用,一般吸收光谱法只能检测到50mg苯/L乙醇 的水平。,根本无法检测,仅有很微弱的信号,可检测 5mg/L 的苯,乙醇中痕量苯的测定,2.6 导数光谱,119,CD与苯酚浓度成正比,FN与苯胺浓度成正比,废水中苯胺和苯酚含量的测定，也可以用导数光谱进行快速、简单、连续的分析，并达到15mg /L的水平，即使试样混浊、有色也不会发生干扰,5mg/L 苯胺、苯酚,4阶导数光谱,2.6 导数光谱,120,废水中苯酚的 UV 谱及 1 阶导数谱,2.6 导数光谱,121,石油中重金属的含量测定,用普通吸收曲线难以直接测定 4阶导数光谱可直接单独或同时测定镍、铁和钒,5-Br-PADAP镍、铁、钒吸收光谱,吸收光谱,4阶导数光谱,2.6 导数光谱,122,2.7 实验过程中的影响因素,图2.53,2.7 实验影响因素,123,图2.54,2.7 实验影响因素,124,图2.55,2.7 实验影响因素,125,图2.59,2.7 实验影响因素,126,基本概念,1、发色基团、助色基团基本概念 2、有机化合物的价电子跃迁类型、紫外吸收带与分子结构的关系 3、影响紫外光谱吸收带的主要因素,