第3章紫外-可見分光光度法

1、1第第3章章 紫外紫外-可見分光光度法可見分光光度法基本內(nèi)容基本內(nèi)容23.1 3.1 基本原理基本原理3.1.1 3.1.1 光譜的產(chǎn)生光譜的產(chǎn)生 3 43.1.2 3.1.2 躍遷類型躍遷類型5 處于成鍵軌道上的電子吸收電磁輻射的能量后躍遷到*反鍵軌道 躍遷所需的能量較大，吸收光的波長較短，處于遠(yuǎn)紫外區(qū) max150nm6 * 躍遷躍遷 處于成鍵軌道上的電子躍遷到*反鍵軌道上 躍遷所需能量小于*躍遷所需的能量 max200nm（孤立鍵） 吸收強(qiáng)度大（ 104） 共軛體系越長，躍遷所需能量越低 典型基團(tuán) CC、CC、CN7 * 躍遷躍遷 未成鍵軌道中的n電子吸收電磁輻射的能量后，向*反鍵軌道躍

2、遷 躍遷所需能量較低，吸收光的波長通常處于近紫外光區(qū)或可見光區(qū) 吸收強(qiáng)度弱（ 10100） 典型基團(tuán)：含有雜原子的不飽和基團(tuán) CO、CS、NN、NO8n * 躍遷躍遷 雜原子中的n電子吸收電磁輻射的能量后，向*反鍵軌道躍遷 隨各種化合物的不同，吸收光的波長可處于近紫外光區(qū)或遠(yuǎn)紫外光區(qū) 吸收強(qiáng)度較弱 典型基團(tuán) OH、NH2、X、S9n * 躍遷躍遷 在電磁輻射的能量激發(fā)下，配位化合物的電荷發(fā)生重新分布 電子從該化合物的一部分（給予體）遷移至與另一部分（接受體）相聯(lián)系的軌道上10電荷遷移躍遷電荷遷移躍遷)1()1(LMLMbnhbn112223SCNFeSCNFehnhn)OH(Cl)OH(Cl2

3、2配位場躍遷 dd 躍遷躍遷 配位體存在時，5個能量相等的d軌道發(fā)生分裂，成為幾組能量不等的d軌道 當(dāng)其離子吸收電磁輻射的能量后，處于低能態(tài)的d軌道上的電子可以躍遷至高能態(tài)的d軌道 d電子層尚未充滿的第一、第二過渡元素 Cu(H2O)42+、CuCl42、Cu(NH3)42+12 ff 躍遷躍遷 配位體存在時，7個能量相等的f軌道發(fā)生分裂，成為幾組能量不等的f軌道 當(dāng)其離子吸收電磁輻射的能量后，處于低能態(tài)的f軌道上的電子可以躍遷至高能態(tài)的f軌道 大多數(shù)鑭系和錒系元素的離子133.1.3 3.1.3 常用術(shù)語常用術(shù)語14吸收曲線吸收曲線1吸收峰2谷3肩峰4末端吸收 分子中在紫外-可見波長范圍內(nèi)可

4、以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團(tuán) 含有*或n*躍遷的基團(tuán) CC、CO、CS、NN、NO 多個生色團(tuán) 未發(fā)生共軛：各生色團(tuán)吸收曲線的簡單加和 發(fā)生共軛：有一個新的吸收峰取代原來的各孤立生色團(tuán)的吸收峰 max紅移， 增大15生色團(tuán)（生色團(tuán)（chromophore） 含有非鍵電子的雜原子飽和基團(tuán) OH、SH、OR、SR、NH2、Cl、Br、I 本身不能吸收波長大于200nm的光，但與生色團(tuán)相連時，能使該生色團(tuán)的吸收峰紅移，并使吸收強(qiáng)度增強(qiáng)16助色團(tuán)（助色團(tuán)（auxochrome） 化合物因結(jié)構(gòu)的變化（發(fā)生共軛作用、引入助色團(tuán)等）或溶劑的改變而導(dǎo)致吸收峰的最大吸收波長max發(fā)生移動 紅移： max向

5、長波長方向移動 長移（bathochromicshift） 藍(lán)移： max向短波長方向移動 紫移 短移（hypsochromicshift）17紅移（紅移（red shift）藍(lán)移（藍(lán)移（blue shift） 增色效應(yīng)（濃色效應(yīng)） 因化合物的結(jié)構(gòu)改變或其他原因而導(dǎo)致吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的現(xiàn)象 減色效應(yīng)（淡色效應(yīng)） 因化合物的結(jié)構(gòu)改變或其他原因而導(dǎo)致吸收強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象18增色效應(yīng)（增色效應(yīng)（hyperchromic effect）減色效應(yīng)（減色效應(yīng)（hypochromic effect）3.1.4 3.1.4 吸收帶吸收帶192021200220240260280-0.50.00.51.01.52.0

6、2.53.03.54.0E1A/nmBE22302402502602700.00.51.01.5(b)(a)22233.1.5 3.1.5 影響吸收帶的主要因素影響吸收帶的主要因素分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng) 兩個或多個生色團(tuán)形成共軛體系，則吸收帶紅移，且吸收強(qiáng)度增大24 空間位阻妨礙形成共軛的生色團(tuán)處于同一平面上，導(dǎo)致共軛效果變差，吸收帶藍(lán)移，吸收強(qiáng)度減弱25分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)空間位阻空間位阻26分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)跨環(huán)效應(yīng)跨環(huán)效應(yīng) 在環(huán)狀體系中，分子中非共軛的兩個生色團(tuán)因為空間位置的原因，發(fā)生軌道間的相互作用，使吸收帶紅移，并使吸收強(qiáng)度增強(qiáng) 非共軛基團(tuán)之間的相互作用 兩個生色團(tuán)仍各自呈現(xiàn)吸收

7、峰27 溶劑極性增大 使*躍遷紅移 使n*躍遷藍(lán)移 后者的移動一般比前者的移動大28溶劑效應(yīng)溶劑效應(yīng)2930體系體系pH的影響的影響313.2 3.2 測量條件的選擇及顯色反應(yīng)測量條件的選擇及顯色反應(yīng)3.2.1 3.2.1 測量條件的選擇測量條件的選擇 3233常見空白溶液常見空白溶液343.2.2 3.2.2 顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇 靈敏度較高 定量關(guān)系確定 選擇性好 顯色產(chǎn)物穩(wěn)定性好 顯色劑與顯色產(chǎn)物之間應(yīng)有顯著的顏色差別（60nm）35對顯色反應(yīng)的要求對顯色反應(yīng)的要求 無機(jī)顯色劑 配合物常不夠穩(wěn)定、靈敏度和選擇性也不高 硫氰酸鉀：用于測定鐵、鉬、鎢和鈮等 鉬酸銨

8、：用于測定硅、磷和釩等 過氧化氫：用于測定鈦 有機(jī)顯色劑 可與金屬離子生成穩(wěn)定的螯合物 選擇性和靈敏度都較高36顯色劑顯色劑磺基水楊酸磺基水楊酸 “OO型”螯合顯色劑 主要用于測定Fe3+37 “NN型”螯合顯色劑 常用于測定鎳元素38丁二酮肟丁二酮肟 “NN型”螯合顯色劑 主要用于測定微量Fe2+39鄰二氮菲鄰二氮菲 含硫顯色劑 可用于測定Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+等40二苯硫腙二苯硫腙 三苯甲烷類螯合顯色劑 測定鋁的很好的試劑41鉻天青鉻天青S42顯色條件的選擇顯色條件的選擇43顯色劑用量顯色劑用量4445溶液酸度溶液酸度干擾及其消除干擾及其消除 控制酸度 選擇適當(dāng)?shù)?/p>

9、掩蔽劑 選擇適當(dāng)?shù)臏y量波長 利用適當(dāng)?shù)膮⒈热芤合蓴_ 用數(shù)學(xué)校正法消除干擾 分離46473.3 3.3 紫外可見分光光度計紫外可見分光光度計3.3.1 3.3.1 主要部件主要部件4849光源光源50單色器單色器51比色皿比色皿52檢測器檢測器5354信號顯示系統(tǒng)信號顯示系統(tǒng)3.3.2 3.3.2 分光光度計的光學(xué)性能與類型分光光度計的光學(xué)性能與類型55分光光度計的類型分光光度計的類型5657單光束分光光度計單光束分光光度計58雙光束分光光度計雙光束分光光度計59雙波長分光光度計雙波長分光光度計60光二極管陣列檢測的分光光度計光二極管陣列檢測的分光光度計分光光度計的校正分光光度計的校正616

10、2比色皿的校對比色皿的校對633.4 3.4 分析方法分析方法3.4.1 3.4.1 定性分析定性分析6465維生素B12A361nm/A278nm1.701.88A361nm/A550nm3.153.4566673.4.2 3.4.2 定量分析定量分析68P4913L/g2316. 0L/g22.482845.5510500000. 13FeL/g02779. 0L/g0 .500 . 62316. 0FeL/g02895. 0L/g02779. 0480. 0500. 0標(biāo)標(biāo)樣樣AAL/g2 .36L/g00. 525000. 25002895. 0 x解解由題意可知，鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為顯

11、色液中鐵的濃度為因此，試液中鐵的濃度為707172多組分分析多組分分析P491516)cmmol/(L1046. 1)cmmol/(L1022. 1783. 155528,HIn)cmmol/(L1031. 6)cmmol/(L1022. 1077. 035400,HIn0528,In)cmmol/(L1091. 6)cmmol/(L1009. 1753. 045400,In0HIn528,HIn528cAIn400,InHIn400,HIn400ccAL/mol1060. 9L/mol1046. 1401. 165HInc36400HIn,400HIn64InIn ,4000.1666.31

12、 109.60 10mol/ L1.53 10 mol/ L6.91 10AccL/mol1011. 1L/mol)1053. 11060. 9(566InHIncccx根據(jù)吸光度的加和性，得代入數(shù)據(jù)，得)cmmol/(L100 . 4)cmmol/(L100 . 1400. 023270,d)cmmol/(L10)cmmol/(L100 . 1010. 03345,d0270,m)cmmol/(L106 . 4)cmmol/(L100 . 1460. 034345,m0d270,d270cAm345,md345,d345ccAL/mol108.125L/mol100 . 4325. 042d

13、cL/mol101.5L/mol106 . 410108.125720. 0434mc根據(jù)吸光度的加和性，得代入數(shù)據(jù)，得3.4.3 3.4.3 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析7576 異構(gòu)體的判斷 順反異構(gòu)體 一般反式異構(gòu)體的空間位阻較小，共軛程度較高 反式異構(gòu)體的max較長， max較大 互變異構(gòu)體77783.5 3.5 應(yīng)用與示例應(yīng)用與示例 甲醇、乙醇或環(huán)己烷等有機(jī)溶劑的純度檢查 甲醇、乙醇或環(huán)己烷等有機(jī)溶劑中，有時可能混入少量雜質(zhì)苯 苯的B吸收帶在254nm波長處，而上述有機(jī)溶劑在此波長處幾乎無吸收，故可以采用紫外-可見分光光度法檢查有機(jī)溶劑的純度793.5.1 3.5.1 定性分析定性分析 腎上腺素中雜質(zhì)腎上腺酮的檢