紫外-可見分光光度法應(yīng)用.ppt

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1,第六節(jié)紫外-可見吸收光譜的應(yīng)用,2,一、定性分析缺點(diǎn)：有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜一般只有少數(shù)幾個(gè)簡單寬闊的吸收帶，沒有精細(xì)結(jié)構(gòu)，標(biāo)志性較差。只能反映分子中生色團(tuán)和助色團(tuán)及其附近的結(jié)構(gòu)特性，不能反映整個(gè)分子的特性。優(yōu)點(diǎn)：判別生色團(tuán)和助色團(tuán)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(jìn)而確定未知物的骨架結(jié)構(gòu)，價(jià)格低廉，測定快速方便。,3,定性鑒定步驟：1.提純?cè)嚇?.制作試樣的吸收曲線，根據(jù)吸收特征作初步判斷3.與標(biāo)準(zhǔn)紫外光譜對(duì)照4.應(yīng)用其他分析方法進(jìn)行對(duì)照驗(yàn)證，作出結(jié)論,4,,基團(tuán)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→吸收峰的位置（波長）→吸收峰的強(qiáng)度→相應(yīng)的吸光系數(shù)。,了解共軛程度、空間效應(yīng)、氫鍵等；可對(duì)飽和與不飽和化合物、異構(gòu)體及構(gòu)象進(jìn)行判別。,5,一般規(guī)律：⑴若在200～750nm波長范圍內(nèi)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(gè)雙鍵的烯烴等。⑵若在270～350nm波長范圍內(nèi)有低強(qiáng)度吸收峰(ε＝10～100Lmol-1cm-1),（n→π*躍遷產(chǎn)生的R帶），則可能含有一個(gè)簡單非共軛且含有n電子的生色團(tuán)，如羰基。,6,⑶若在230～270nm波長范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收峰，B帶特征，則可能含苯環(huán)。⑷若在210～250nm波長范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，這是K帶特征，可能含有2個(gè)共軛雙鍵；若在260～300nm波長范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收峰，則說明該有機(jī)物含有3個(gè)或3個(gè)以上共軛雙鍵。⑸若該有機(jī)物的吸收峰延伸至可見光區(qū)，則該有機(jī)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(yàn)規(guī)則求最大吸收波長：當(dāng)通過其它方法獲得一系列可能的分子結(jié)構(gòu)式后，可通過此類規(guī)則估算最大吸收波長并與實(shí)測值對(duì)比。,Woodward規(guī)則：計(jì)算共軛二烯、多烯烴、共軛烯酮類化合物的π→π*最大吸收波長的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。,Scott規(guī)則：計(jì)算芳香族羰基衍生物的π→π*最大吸收波長的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。,A.用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算λmax與測定的λmax比較,8,9,10,11,與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)吸收光譜的比較：,B.比較吸收光譜,比較未知物與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在相同化學(xué)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、εmax(λ)、λmax完全相同，就可以確定未知物與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有相同的生色團(tuán)與助色團(tuán)。,12,,13,Sadtler.SdandardSpectra(Ultraviolet).Heyden,London,1978.共收集了46000種化合物的紫外吸收光譜R.A.FriedelandM.Orchin,UltravioletSpectraofAromaticCompounds,Wiley,NewYork,1951.共收集了579種芳香化合物的紫外吸收光譜Kenzo.Hirayama,HandbookofUltravioletandVisibleAbsorptionSpectraofOrganicCompounds,NewYork,Plenum,1967.M.J.Kamlet,OrganicElectronicSpectraData,Vol.1,1946~1952,Interscience,1960.,與標(biāo)準(zhǔn)吸收光譜譜圖的比較：,14,二.有機(jī)化合物構(gòu)象與構(gòu)型的確定,1.順反異構(gòu)體的判別,具有相同化學(xué)組成的不同異構(gòu)體或不同構(gòu)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(gòu):,2.互變異構(gòu)體的測定,16,兩種互變異構(gòu)體的比例依賴于溶劑的性質(zhì)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λmax處吸光度和濃度的定量關(guān)系，可測平衡體系中互變異構(gòu)體的相對(duì)含量，從而可計(jì)算平衡常數(shù),17,3.構(gòu)象的判別,由于單鍵旋轉(zhuǎn)使分子中原子在空間產(chǎn)生不同排列而形成不同的構(gòu)象。例如叔丁基環(huán)己酮的α位氫原子被鹵素取代后，可以產(chǎn)生兩種不同的構(gòu)象，Ⅰ型和Ⅱ型。,18,1.化合物本身無吸收，雜質(zhì)有較強(qiáng)吸收乙醇中含有雜質(zhì)苯（256nm有吸收，說明含苯）2.化合物本身有吸收，可用ε來檢驗(yàn)純度在λmax處測ε′max與文獻(xiàn)中理論值εmax比較,三、有機(jī)物雜質(zhì)檢驗(yàn),19,,應(yīng)用范圍：無機(jī)化合物，測定主要在可見光區(qū)，大約可測定50多種元素有機(jī)化合物，主要在紫外區(qū),四、有機(jī)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(biāo)準(zhǔn)曲線法2．標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法：外標(biāo)一點(diǎn)法3．標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)數(shù)光譜法等,21,1.吸光系數(shù)法吸光系數(shù)是物質(zhì)的特性常數(shù)。只要測定條件不致引起對(duì)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(cè)或文獻(xiàn)中查到。,(一)單組份定量方法,22,2.標(biāo)準(zhǔn)曲線法,又稱校準(zhǔn)曲線法，是將貯備標(biāo)準(zhǔn)液稀釋為所需要的標(biāo)準(zhǔn)系列，用零濃度調(diào)儀器零點(diǎn)后，依次由低到高濃度測量標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度或(峰高、面積)，同時(shí)測定樣品和樣品空白的吸光度(或峰高、面積)，以標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。一般適用于已知樣品的基本成分和標(biāo)準(zhǔn)液的基本成分相接近的樣品。,23,12345樣品標(biāo)液C1C2C3C4C5CXAA1A2A3A4A5AX,24,,蘆丁含量測定：取樣品3mg稀釋至25mL。,25,標(biāo)準(zhǔn)曲線法對(duì)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(dāng)?shù)淖兓?，但若是認(rèn)定一臺(tái)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(guān)系仍可寫成A＝Kc，不過這里的K僅是一個(gè)比例常數(shù)，不能用作定性的依據(jù)，也不能互用。,26,3.標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法（外標(biāo)一點(diǎn)法）：標(biāo)準(zhǔn)曲線法的簡化，只配制一個(gè)濃度為Cs的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液Cx，在λmax下測量A，標(biāo)準(zhǔn)溶液As=κCsb被測溶液Ax=κCxbCx=CsAx/As此法只有在測定濃度范圍內(nèi)遵守L-B定律Cx與Cs大致相當(dāng)時(shí)，才可得到準(zhǔn)確結(jié)果,27,當(dāng)測定不純樣品中某純品的含量時(shí)，可先配制相同濃度的不純樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算出樣品的含量。,例：不純的KMnO4樣品與標(biāo)準(zhǔn)品KMnO4各準(zhǔn)確稱取0.1500g，分別用1000ml容量瓶定容。各取10.0ml稀釋至50.00ml，在λmax＝525nm處各測得A樣＝0.250；A標(biāo)＝0.280，求樣品中純KMnO4的含量。,Φ=0.250/0.280=0.893,28,4.標(biāo)準(zhǔn)加入法分別在數(shù)份相同體積樣品液中加入不等量的標(biāo)準(zhǔn)液，其中一份相同體積樣品液中加入的標(biāo)準(zhǔn)液為零，按照繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟測量吸光度(或峰高、面積)，在坐標(biāo)紙上以加入的標(biāo)準(zhǔn)液濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，用外推法(延長標(biāo)準(zhǔn)曲線和橫坐標(biāo)相交的數(shù)的絕對(duì)值)就可得到樣品液濃度。,29,標(biāo)準(zhǔn)加入法一般適用于組份較復(fù)雜的未知樣品能消除一些基本成份對(duì)測定的干擾對(duì)測定的未知成分含量要粗略估計(jì)一下，加入的標(biāo)準(zhǔn)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，因此可以在同一試樣中測定多個(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：,,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(gè)單一組份處理。b)和c)圖：X、Y相互干擾此時(shí)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?nèi)芤簻y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(duì)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(fù)雜和化學(xué)不均勻性，又存在很強(qiáng)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光度法。,組分增多，實(shí)驗(yàn)的誤差將增大。,33,根據(jù)吸光度加合性，有A1=A樣1+AS1A2=A樣2+AS2?A=(A2-A1)=(?2-?1)cb,試樣的吸光度差與待測物質(zhì)的濃度成正比，與背景吸收和散射光無關(guān)，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(diǎn)法當(dāng)混合物的吸收曲線重迭時(shí)，如右下圖所示，可用等吸收點(diǎn)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(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?1為參比波長，另一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的為測量波長?2，并對(duì)混合液進(jìn)行測量，得到：A1=A1a+A1b+A1sA2=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λ1，和干擾組分Y相交，從交點(diǎn)處畫一平行于橫軸的直線，取Y組份曲線上相交的另一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長?2為參比波長，對(duì)混合液進(jìn)行測量。,λ1-λ2選擇要求：?A足夠大，?λ盡量小（提高測量精密度）,36,測苯酚：測量波長λ1，參比波長λ2、λ2’（三氯苯酚和λ1有相同吸收的點(diǎn)有兩個(gè)λ2、λ2’，λ2和λ1間距小，精密度高），選擇λ2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(nèi)無吸收峰時(shí)，或者說沒有等吸收點(diǎn)時(shí)可采用該法。具體做法：同前法可得到下式，A1=A1a+A1bA2=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(diào)節(jié)信號(hào)放大器，使之滿足k2/k1=A1b/A2b，則S=(k2A2a-k1A1a)=(k2?2-k1?1)lca因此，差示信號(hào)S只與ca有關(guān)，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(dāng)待測組分含量較高時(shí)，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(qiáng)度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)T=100%或A=0（調(diào)零）所測得的試樣吸光度實(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(cs+?c)。,40,41,42,43,3）導(dǎo)數(shù)峰高測量方法測量方法有三，如下圖：正切法：相鄰峰(極大或極小)切線中點(diǎn)至相鄰峰切線(極小或極大)的距離d；峰谷法：兩相鄰峰值(極大或極小)間的距離p1或p2；峰零法：極值峰至零線間的距離。,44,五、配合物組成和穩(wěn)定常數(shù)測定六、弱酸離解常數(shù)的測定,七、光度滴定通過測定滴定過程中吸光度的變化來確定分析終點(diǎn),45,本章要求,