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紫外-可见吸收光谱的产生及基本原理
汞灯用于波长检定。
用积分球的检测器波长<2500nm。
单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波 长单色光的光学系统。 ①入射狭缝:光源的光由此进入单色器; ②准光装置:透镜或返射镜使入射光成为平行光束; ③色散元件:将复合光分解成单色光;棱镜或光栅; ④聚焦装置:透镜或凹面反射镜,将分光后所得单色光聚焦 至出射狭缝; ⑤出射狭缝。
(4 )250-350nm内显示中、低强度的吸收, 说明羰基或共轭羰基的存在。 (5)300nm以上的高强度的吸收,说明该化 合物具有较大的的共轭体系。若高强度吸收 具有明显的精细结构,说明稠环芳烃、稠环 杂芳烃或其衍生物的存在。
溶剂对紫外吸收光谱有较大的影响,且 影响较为复杂。改变溶剂极性,会引起吸收 带形状的变化。当溶剂极性变大,大多数化 合物的振动精细结构消失,吸收带变得更为 平滑,且使λmax发生位移,因此在研究化合 物的紫外吸收光谱时,需注意选择所使用的 溶剂。
仪器介绍
紫外可见近红外吸收光谱仪 生产厂家:Varian Company, USA 仪器型号:Cary 5000 性能指标 波长范围:175-3300 nm 吸光度线性范围:0-8.0 Abs 波长精度:±0.08 nm(UV/Vis);±0.4 nm(NIR) 应用范围(Application area): 化学、生物、材料、医学和环境样品中无机有机成分 的定性、定量分析
紫外-可见吸收光谱的产生及基本原理
分子吸收光谱
振动能级与 转动能级跃迁 电子能 级跃迁
红外光谱 (λ: 0.75-1000 µ m) 紫外、可见吸收光谱 (λ: 200-750 nm)
10-200 nm:远紫外;200-400 nm:近紫外;400-750 nm:可见光
紫外-可见吸收光谱的产生 由于分子吸收中每个电子能级上耦合有许多的振-转能级, 所以处于紫外-可见光区的电子跃迁而产生的吸收光谱具有 “带状吸收” 的特点。
分光光度计基本部件
光源
单色器
样品室
光束分裂器 光源 单色器
比值
吸收池
检测器
显示
光源
在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱,具有足够 的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 可见光-近红外区:钨灯作为光源,其辐射波长范围在350~ 3730 nm。
紫外区:氘灯。发射190~ 350 nm的连续光谱。低于190nm 需接高纯氮气。
分光光度法定性定量的依据
紫外-可见吸收光谱定性的依据: 同一种吸光物质,浓度不同时,吸收曲线的形状相同, 最大吸收波长不变,只是相应的吸光度大小不同。
紫外-可见吸收光谱定量的依据: 吸光度的大小与其浓度相关,其定量关系符合朗伯-比 耳定律。
朗伯-比耳定律(定量分析)
I0 A lg abc I
判别顺反异构体
H
H C C H
C C
H
顺式
反式 λmax=295nm εmax=27000
λmax=280nm εmax=13500
共平面产生最大共轭效应, εmax大
判别互变异构体
O CH3 C H O C C H OC2H5
H O O H O H O H
酮式:λmax=272nm,εmax=16
OH CH3 C H O C C OC2H5
O H
O
烯醇式:λmax=243nm,εmax=16000
纯度的控制和检验
a) 根据吸收光谱判断
含10-6M蒽的苯溶液
苯溶液
b) 根据lgε判断
4.10 例如:标准菲 lg 氯仿 max( 296 nm )
3.69 ,说明精制品不纯。 现测得某菲的精制品 lg 氯仿 max( 296 nm )
共轭基团相同的不同分子, 紫外、可见吸收光谱很相 似。 O=C–C =C
两分子具有相同的 共轭基团
紫外谱图提供的结构信息
( 1 )化合物在 220 - 800nm 内无紫外吸收,说明该化合 物是脂肪烃、脂环烃或它们的简单衍生物(氯化物、醇、醚、 羧酸等),甚至可能是非共轭的烯。 ( 2 ) 220-250nm 内显示强的吸收( 近 10000 或更大),这表 明K带的存在,即存在共轭的两个不饱和键(共轭二烯或、 不饱和醛、酮) ( 3 ) 250-290nm 内显示中等强度吸收,且常显示不同程度的 精细结构,说明苯环或某些杂芳环的存在。
M1
M2
出 射 狭 缝
光栅衍射示意图
样品制备
液体样品:需要稀释至一定的浓度,使其吸光值在0.1A-1A 需提供参照液体,定量需要做标准浓度曲线 固体样品:薄膜,玻璃等, 粉末样品:样品的量约为100mg,即样品的量能够铺满粉末样 品池
a
b c
比例常数,称为吸光系数
液层厚度,单位cm 浓度。当浓度 c 以 g· L-1 为单位,液层厚度 b 以 cm 为单位 时,吸光系数的单位为:L· g-1· cm-1
紫外分光光度法定性分析
比较吸收光谱曲线法:
可以将在相同条件下测得的未知物的吸收光谱与标准谱图 进行比较来作定性分析。如果吸收光谱的形状,包括吸收光谱 的λmax、λmin、吸收峰的数目、位置、拐点以及等完全一致,则 可以初步认为是同一化合物。
棱镜: 玻璃350~3200 nm, 石英185~4000 nm
光栅:波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便
单色器
光栅:在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕 (600、1200、2400条/mm )。
平面透 射光栅 透 镜 光屏
原理: 利用光通过光栅时 发生衍射和干涉现象而分 双光束 一束光打到参照 一束光打到样品