紫外-可見分光光度法應用.ppt

1、1,第六節(jié) 紫外-可見吸收光譜的應用,2,一、 定性分析 缺點：有機化合物的紫外-可見吸收光譜一般只有少數(shù)幾個簡單寬闊的吸收帶，沒有精細結構，標志性較差。只能反映分子中生色團和助色團及其附近的結構特性，不能反映整個分子的特性。 優(yōu)點：判別生色團和助色團種類、位置和數(shù)目以及區(qū)別飽和與不飽和化合物，測定分子中的共軛程度進而確定未知物的骨架結構，價格低廉，測定快速方便。,3,定性鑒定步驟： 1. 提純試樣 2. 制作試樣的吸收曲線，根據(jù)吸收特征作初步判斷 3. 與標準紫外光譜對照 4. 應用其他分析方法進行對照驗證，作出結論,4,基團定性分析的依據(jù)： 吸收光譜的特征吸收光譜的形狀吸收峰的數(shù)目吸收峰的

2、位置（波長） 吸收峰的強度相應的吸光系數(shù)。,了解共軛程度、空間效應、氫鍵等；可對飽和與不飽和化合物、異構體及構象進行判別。,5,一般規(guī)律： 若在 200750nm 波長范圍內無吸收峰，則可能是直鏈烷烴、環(huán)烷烴、飽和脂肪族化合物或僅含一個雙鍵的烯烴等。 若在 270350nm 波長范圍內有低強度吸收峰(10100Lmol-1cm-1),（n* 躍遷產(chǎn)生的R帶），則可能含有一個簡單非共軛且含有n 電子的生色團，如羰基。,6, 若在230270nm波長范圍內有中等強度的吸收峰，B帶特征，則可能含苯環(huán)。 若在210250nm波長范圍內有強吸收峰，這是K帶特征，可能含有2個共軛雙鍵； 若在260300n

3、m波長范圍內有強吸收峰，則說明該有機物含有3個或3個以上共軛雙鍵。 若該有機物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有機物可能是長鏈共軛或稠環(huán)化合物。,7,利用Woodward-Fieser 和Scott經(jīng)驗規(guī)則求最大吸收波長：當通過其它方法獲得一系列可能的分子結構式后，可通過此類規(guī)則估算最大吸收波長并與實測值對比。,Woodward規(guī)則：計算共軛二烯、多烯烴、共軛烯酮類化合物的* 最大吸收波長的經(jīng)驗規(guī)則。,Scott規(guī)則：計算芳香族羰基衍生物的* 最大吸收波長的經(jīng)驗規(guī)則。,A. 用經(jīng)驗規(guī)則計算max與測定的max比較,8,9,10,11,與標準物質吸收光譜的比較：,B.比較吸收光譜,比較未知物與標準物

4、質在相同化學環(huán)境與測量條件下的紫外-可見吸收光譜，若吸收光譜的形狀、吸收峰的數(shù)目、 max()、max完全相同，就可以確定未知物與標準物質具有相同的生色團與助色團。,12,13,Sadtler. Sdandard Spectra (Ultraviolet). Heyden, London, 1978. 共收集了46000種化合物的紫外吸收光譜 R. A. Friedel and M. Orchin, Ultraviolet Spectra of Aromatic Compounds, Wiley, New York, 1951. 共收集了579種芳香化合物的紫外吸收光譜 Kenzo. Hira

5、yama, Handbook of Ultraviolet and Visible Absorption Spectra of Organic Compounds, New York, Plenum, 1967. M. J. Kamlet, Organic Electronic Spectra Data, Vol. 1,19461952, Interscience,1960.,與標準吸收光譜譜圖的比較：,14,二. 有機化合物構象與構型的確定,1.順反異構體的判別,具有相同化學組成的不同異構體或不同構象的化合物，紫外光譜有差異。,15,乙酰乙酸乙酯的酮式與烯醇式互變異構:,2. 互變異構體的測

6、定,16,兩種互變異構體的比例依賴于溶劑的性質 極性溶劑中酮式占優(yōu)勢 非極性溶劑中烯醇式占優(yōu)勢,利用紫外吸收光譜在max 處吸光度和濃度的定量關系，可測平衡體系中互變異構體的相對含量，從而可計算平衡常數(shù),17,3.構象的判別,由于單鍵旋轉使分子中原子在空間產(chǎn)生不同排列而形成不同的構象。例如叔丁基環(huán)己酮的位氫原子被鹵素取代后，可以產(chǎn)生兩種不同的構象，型和型。,18,1. 化合物本身無吸收，雜質有較強吸收 乙醇中含有雜質苯（256nm有吸收，說明含苯） 2. 化合物本身有吸收，可用來檢驗純度 在max處測max與文獻中理論值max比較,三、有機物雜質檢驗,19,應用范圍： 無機化合物，測定主要在可

7、見光區(qū)， 大約可測定50多種元素 有機化合物，主要在紫外區(qū),四、有機物定量分析,20,定量方法：單波長法和多波長法 單波長法 1標準曲線法 2標準對照法：外標一點法 3標準加入法 4吸光系數(shù)法 多波長法： 1、多波長線性回歸法等 2、導數(shù)光譜法等,21,1. 吸光系數(shù)法 吸光系數(shù)是物質的特性常數(shù)。只要測定條件不致引起對比爾定律的偏離，即可根據(jù)測得的吸光度A，按比爾定律求出濃度或含量。K值可從手冊或文獻中查到。,(一) 單組份定量方法,22,2. 標準曲線法,又稱校準曲線法，是將貯備標準液稀釋為所需要的標準系列，用零濃度調儀器零點后，依次由低到高濃度測量標準液的吸光度或(峰高、面積)，同時測定樣

8、品和樣品空白的吸光度(或峰高、面積)，以標準液濃度為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。 一般適用于已知樣品的基本成分和標準液的基本成分相接近的樣品。,23,1 2 3 4 5 樣品 標液 C1 C2 C3 C4 C5 CX A A1 A2 A3 A4 A5 AX,24,蘆丁含量測定：取樣品3mg稀釋至25mL。,25,標準曲線法對儀器的要求不高，尤其適用于單色光不純的儀器。在這種情況下，雖然測得的吸光度值可以隨所用儀器的不同而有相當?shù)淖兓?，但若是認定一臺儀器，固定其工作狀態(tài)和測定條件，則濃度與吸光度之間的關系仍可寫成AKc，不過這里的K僅是一個比例常數(shù)，不能用作定性的依據(jù)，也不能互用

9、。,26,3. 標準對比法（外標一點法）： 標準曲線法的簡化，只配制一個濃度為Cs的標準溶液和未知溶液Cx，在max下測量A， 標準溶液 As=Csb 被測溶液 Ax=Cxb Cx=CsAx/As 此法只有在測定濃度范圍內遵守L-B定律 Cx與Cs大致相當時，才可得到準確結果,27,當測定不純樣品中某純品的含量時，可先配制相同濃度的不純樣品溶液和標準品溶液，在最大吸收峰處分別測定其吸光度A值，便可直接計算出樣品的含量。,例：不純的KMnO4樣品與標準品KMnO4各準確稱取0.1500g，分別用1000ml容量瓶定容。各取10.0ml稀釋至50.00ml，在max525nm處各測得A樣0.250

10、；A標0.280，求樣品中純KMnO4的含量。,= 0.250/0.280 = 0.893,28,4. 標準加入法 分別在數(shù)份相同體積樣品液中加入不等量的標準液，其中一份相同體積樣品液中加入的標準液為零，按照繪制標準曲線的步驟測量吸光度(或峰高、面積)，在坐標紙上以加入的標準液濃度為橫坐標，對應的吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，用外推法(延長標準曲線和橫坐標相交的數(shù)的絕對值)就可得到樣品液濃度。,29,標準加入法一般適用于組份較復雜的未知樣品 能消除一些基本成份對測定的干擾 對測定的未知成分含量要粗略估計一下，加入的標準液要和樣品液濃度接近,30,（二）多組分定量方法 由于吸光度具有加合性，因此

11、可以在同一試樣中測定多個組份。 設試樣中有兩組份X和Y，將其顯色后，分別繪制吸收曲線，會出現(xiàn)如圖所示的三種情況：,31,a)圖：X、Y組份的最大吸收波長不重迭，相互不干擾， 可以按兩個單一組份處理。 b)和c)圖：X、Y相互干擾 此時可通過解聯(lián)立方程組求得X和Y的濃度：,其中，X、Y組份在波長1和2處的摩爾吸光系數(shù)可由已知濃度的X、Y純溶液測得。解上述方程組可求得cx及cy。,32,此方法需要解聯(lián)立方程，不但手續(xù)繁雜，而且誤差也大，對于渾濁試樣或其他背景吸收較大的試樣，如生物組織液等，由于成分復雜和化學不均勻性，又存在很強的散射，一般很難找到合適的參比溶液來抵消影響。20年代初提出來雙波長分光

12、光度法。,組分增多，實驗的誤差將增大。,33,根據(jù)吸光度加合性，有 A1=A樣1 + AS1 A2 =A樣2+ AS2 A=( A2- A1)=(2-1) cb,試樣的吸光度差與待測物質的濃度成正比，與背景吸收和散射光無關，即背景和散射光得到校正。,（三）雙波長法分光光度法,34,1. 等吸收點法 當混合物的吸收曲線重迭時，如右下圖所示，可用等吸收點法來測定。 具體做法：將 a 視為干擾組份，現(xiàn)要測定 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，并與b組分相交； c)以交于 a 上一點所對應的波長 1 為參比波長，另一點對應的為測量波長

13、2，并對混合液進行測量，得到： A1=A1a + A1b + A1s A2 =A2a + A2b + A2s 若兩波長處的背景吸收相同，即A1s= A2s 二式相減，得，A=(A2a- A1a)+( A2b- A1b) 由于 a 組份在兩波長處的吸光度相等， 因此 A=( A2b- A1b)=(2b-1b)lcb 從中可求出cb 同理，可求出ca.,35,一般以被測組分X的最大吸收波長作為測定波長1，和干擾組分Y相交，從交點處畫一平行于橫軸的直線，取Y組份曲線上相交的另一點所對應的波長2為參比波長，對混合液進行測量。,1- 2 選擇要求： A足夠大， 盡量?。ㄌ岣邷y量精密度）,36,測苯酚：測

14、量波長1，參比波長2 、2（三氯苯酚和1 有相同吸收的點有兩個2、 2 ， 2 和1間距小，精密度高 ），選擇2 作為參比波長。,37,2. 系數(shù)倍率法 情況同上，但其中一干擾組份b在測量波長范圍內無吸收峰時，或者說沒有等吸收點時可采用該法。 具體做法：同前法可得到下式， A1=A1a + A1b A2 =A2a + A2b 兩式分別乘以常數(shù)k1、k2并相減，得到， S=k2(A2a+A2b)-k1(A1a+A1b)=(k2A2b-k1A1b)+(k2A2a-k1A1a) 調節(jié)信號放大器，使之滿足k2/k1=A1b/A2b，則 S=(k2A2a-k1A1a)=(k22-k11)lca 因此，差示信號S只與ca有關，從而求出ca. 同樣可求出cb.,38,（四）示差（差示）分光光度法,普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當待測組分含量較高時，則A值很大，將產(chǎn)生較大的誤差，需采用差示法。 即提高入射光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比溶液。,39,測量原理：以一濃度略小于試樣組份濃度作參比，,具體做法：以濃度為cs的標準溶液調T=100%或A=0（調零）