UV-Vis-紫外吸收光譜分析剖析

光源單色器檢測(cè)

顯器

示吸收池一.

分子吸收光譜的產(chǎn)生二.價(jià)電子躍遷類型紫外吸收光譜是由分子中價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的。紫外吸收光譜決定于分子中價(jià)電子的分布和結(jié)合情況。nH

C

OsHA.σ→σ*：一般發(fā)生在遠(yuǎn)紫外線區(qū)，10

~200nmB.

π→π*：發(fā)生在近紫外線區(qū)

~200nmC.

n→σ*150nm~250nm：發(fā)生在遠(yuǎn)、近紫外線區(qū)之間D.

n→π*：發(fā)生在近紫外線區(qū)與可見(jiàn)光區(qū)之間，能量：n→π＊

<

π→π＊

≤

n→σ＊

<

σ→σ＊三.

一些常用名詞A.

生色團(tuán)(chromophore)含有非鍵或鍵的電子體系，能吸收特征外來(lái)輻射時(shí)并引起n-*

和-*躍遷的基團(tuán)，稱為生色團(tuán)。生色團(tuán)為不飽和基團(tuán)：C=C、N=O、C=O、C=S等；B.

助色團(tuán)(auxochrome)基團(tuán)本身在紫外-可見(jiàn)光區(qū)不產(chǎn)生吸收，但是當(dāng)它與生色團(tuán)連接

后，使生色團(tuán)的吸收帶向長(zhǎng)波移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增大。-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-IC.

紅移(red

shift

or

bathochromic

shift)生色團(tuán)的吸收帶向長(zhǎng)波移動(dòng)的效應(yīng)成為紅移。D.

藍(lán)移(hypsochromic

shift)生色團(tuán)的吸收帶向短波移動(dòng)的效應(yīng)成為藍(lán)移。如-CH

、-CH

CH

、

-O-COCH

與生色團(tuán)(C=O)連接，可發(fā)生藍(lán)移。3233E.溶劑效應(yīng)溶劑的極性不同也會(huì)引起某些化合物的吸收帶紅移或藍(lán)移，或者影響光譜強(qiáng)度和精細(xì)結(jié)構(gòu)，這種作用稱為溶劑效應(yīng)。正己烷

CHCl

CH

OH

H

O332π→π*λ

/

nm230329238315237243maxl極限波長(zhǎng)n

→π*λ

/

nm309305max1.2.3.一.

Lambert

–

Beer

定律１.光吸收定律的表達(dá)式及其含義A＝－lgT＝

－

lg（

I

/

I

)=

ε

bct02.

摩爾吸光系數(shù)εv

吸光物質(zhì)的特征常數(shù)，ε(λ)v

在溫度和介質(zhì)條件一定時(shí)，ε

僅與吸光物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有關(guān)v

不隨濃度c和光程長(zhǎng)度b的改變而改變：ε＝

bc/

A。v

ε

越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，測(cè)定的靈敏度越高。max3.吸光度的加合性多組分混合體系中，如果各組分分子之間不存在離解、聚合、化學(xué)反應(yīng)等化學(xué)平衡時(shí)，其吸光度具有加合性，即：1.00.50正偏離4.Lamber-Beer定律的偏離負(fù)偏離Lamber-Beer定律的適用條件（前提）入射光為單色光；

溶液是稀溶液C偏離L-B定律的主要因素:1.非單色光2.非吸收光的影響(雜散光）3．反射光和散色光的影響4．非平行光的影響5.最佳的吸光度測(cè)量范圍由L-B定律：微分后得：將上兩式相比，并將dT和

dc分別換為T和

c，得當(dāng)相對(duì)誤差

c/c

最小時(shí)，求得T=0.368

或

A=0.434。即當(dāng)A=0.434

時(shí)，吸光度讀數(shù)誤差最小！最佳的吸光度范圍：A＝0.2~0.8儀器紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)光源單色器檢測(cè)

顯器

示吸收池①、光源對(duì)光源基本要求：足夠光強(qiáng)、穩(wěn)定、連續(xù)輻射且強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化小。1.

鎢絲燈及鹵素?zé)簦?20~2500nm，多用在可見(jiàn)光區(qū)；2.

氫燈和氘燈：180~375nm，多用在紫外區(qū)。②、單色器與原子吸收光度儀不同，在UV-Vis光度計(jì)中，單色器通常置于吸收池的前面?。煞乐箯?qiáng)光照射引起吸收池中一些物質(zhì)的分解）③、吸收池(Cell，Container)：用于盛放樣品?？捎檬⒒虿Ａ煞N材料制作，前者適于紫外區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)；后者只適于可見(jiàn)光區(qū)。④、檢測(cè)器：硒光電池、PMT2、分光光度計(jì)的類型1）.單光束簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。2）.雙光束自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。3）.雙波長(zhǎng)將不同波長(zhǎng)的兩束單色光(λ

、λ

)快束交替通過(guò)同一吸收12池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。無(wú)需參比池。雙波長(zhǎng)分光光度法的特點(diǎn)1.

可以消除光源不穩(wěn)定引，起的誤差2.

可以消除因參比溶液的組成不同而引起的誤差3.

可以消除渾濁背景的影響4.

可以消除樣品池不同而引起的誤差5.

可以消除顯色劑背景深的影響，并提高靈敏度6.

可以同時(shí)測(cè)定互相有干擾的多個(gè)組分，提高選擇性7.

可以測(cè)定高含量組分8.

可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)數(shù)分析定性和定量分析定性鑒別1、定性分析2、定量分析純度檢查和雜質(zhì)限量測(cè)定單組分的定量方法多組分的定量方法1、單組分的定量方法示差分光光度法測(cè)量原理：當(dāng)試樣中組份的濃度過(guò)大時(shí)，則A值很大，會(huì)產(chǎn)生讀數(shù)誤差。此時(shí)若以一濃度略小于試樣組份濃度作參比，則有：具體做法：以濃度為c的標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)T=100%或A=0（調(diào)零），所測(cè)得的試樣吸s光度實(shí)際就是上式中的A，然后求出c，則試樣中該組份的濃度為(c

+c)。s2、多組分定量方法①

由于吸光度具有加合性，因此可以在同一試樣中測(cè)定多個(gè)組份。設(shè)試樣中有兩組份

X

和

Y，將其顯色后，分別繪制吸收曲線，會(huì)出現(xiàn)如圖所示的三種情況：圖a)：X,Y組份最大吸收波長(zhǎng)不重迭，相互不干擾，可以按兩個(gè)單一組份處理。圖b)和c)

：X,Y相互干擾，此時(shí)可通過(guò)解聯(lián)立方程組求得X和Y的濃度：其中，X,Y

組份在波長(zhǎng)

和

處的摩爾吸光系數(shù)

可由已知濃度的

X,

Y

純?nèi)芤?2測(cè)得。解上述方程組可求得c

及

c

。xy②.

雙波長(zhǎng)法---等吸收點(diǎn)法當(dāng)混合物的吸收曲線重迭時(shí)，如右下圖所示，可利用雙波長(zhǎng)法來(lái)測(cè)定。具體做法：將a視為干擾組份，現(xiàn)要測(cè)定b組份。a)分別繪制各自的吸收曲線a,

b；b)畫一平行于橫軸的直線分別交于a組份曲線上兩點(diǎn)，并與b組分相交；c)

以交于

a

上一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)

為參比波長(zhǎng)，另一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的為測(cè)量波長(zhǎng)

，12并對(duì)混合液進(jìn)行測(cè)量，得到：A

=A

+A11a1bA

=A

+A22a2b二式相減，得，A=(A

-A

)+(A

-A

)2a1a2b1b由于a組份在兩波長(zhǎng)處的吸光度相等，因此，A=(A

-A

)=(

-

)lc2b1b2b

1bb從中可求出cb同理，可求出ca.③系數(shù)倍率法若其中一干擾組份

a

在測(cè)量波長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)吸收峰時(shí)，或者說(shuō)沒(méi)有等吸收點(diǎn)時(shí)可采用該法。具體做法：同前法可得到下式，A

=A

+A11a1bA

=A

+A22a2b兩式分別乘以常數(shù)k

、k

并相減，得到，12S=k

(A

+A

)-k

(A

+A

)=(k

A

-k

A

)+(k

A

-k

A

)22a2b11a1b2

2b

1

1b2

2a

1

1a調(diào)節(jié)信號(hào)放大器，使之滿足k

/k

=A

/A

，則211b

2bS=(k

A

-k

A

)=(k

-k

)lc2

2a

1

1a2

2

1

1a因此，差示信號(hào)只與c

有關(guān)，從而求出c

。同樣可求出c

。aab④導(dǎo)數(shù)光譜法1）定義：將吸光度信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)波長(zhǎng)的導(dǎo)數(shù)信號(hào)的方法。導(dǎo)數(shù)光譜是解決干擾物質(zhì)與被測(cè)物光譜重疊，消除膠體等散射影響和背景吸收，提高光譜分辨率的一種數(shù)據(jù)處理技術(shù)。2）原理：已知，

對(duì)波長(zhǎng)求一階導(dǎo)數(shù)，得控制儀器使I

在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)保持恒定，即dI

/d=0，則00可見(jiàn)，一階導(dǎo)數(shù)信號(hào)與濃度成正比。同樣可得到二階、三階….n階導(dǎo)數(shù)信號(hào)亦與濃度成正比。xy12雙波長(zhǎng)分光光度法——等吸收波長(zhǎng)法xy12K=A1/A2雙波長(zhǎng)光度法——系數(shù)倍率法重點(diǎn)內(nèi)容總結(jié)紫外可見(jiàn)光譜為帶狀光譜的解釋；朗比定律適用條件，偏離朗比定律的主要因素；紫外可見(jiàn)光譜中價(jià)電子躍遷類型及影響因素；紫外可見(jiàn)光譜儀的基本組成及該儀器的幾種類型；利用吸光度的加合性，檢測(cè)同一試樣中多個(gè)