紫外--可见吸收光谱

紫外--可见吸收光谱主要内容：基本原理仪器设备应用举例原理：紫外-可见吸收光谱的产生：分子的紫外-可见吸收光谱是基于分子内电子的跃迁产生的，当某种物质受到光的照射时，物质内的分子就会与光发生碰撞，其结果是光子的能量传递到了分子上。这样，处于稳定状态的基态分子就会跃迁到不稳定的高能态，即激发态，同时发射光谱。紫外-可见吸收光谱的吸收：由于物质的能量是不连续的，即能量上是量子化的。只有当入射光的能量（hv）与物质分子的激发态和基态的能量差相等时才能发生吸收。即：△E=E2-E1=hv=hc/λ其中：h是Plank常数，c为光速。而不同的物质分子因其结构的不同而具有不同的量子化能级，即△E不同，故对光的吸收也不同。紫外-可见吸收光谱定性分析的依据：光吸收程度最大处的波长叫做最大吸收波长，用λmax表示，同一种吸光物质，浓度不同时，吸收曲线的形状不同，λmax不变，只是相应的吸光度大小不同，这是定性分析的依据。紫外-可见吸收光谱定量分析的依据：朗伯-比尔定律当单色光通过液层厚度一定的含吸光物质的溶液后，溶液的吸光度A与溶液的浓度c成正比，即当一束平行的单色光通过均匀的含有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质浓度成正比。紫外光谱的波长区域是200到400nm，可见光的波长区域是400到800nm。波长在200~400nm的区域是近紫外区，通常所说的紫外光谱就是指这一区域的吸收光谱。紫外-可见分光光度计：1、基本组成结构及其功能2、紫外-可见分光光度计的类型基本组成generalprocess光源单色器样品室检测器显示分光系统光度计系统①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。可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在350～2500nm。紫外区：氢、氘灯。发射160～360nm的连续光谱。氙弧灯：紫外可见区•②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。•入射狭缝：光源的光由此进入单色器；•准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；•色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅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；出射狭缝•③试样装置（样品室）•光源与试样相互作用的场所•（1）吸收池•紫外-可见分光光度法：比色皿•（2）特殊装置•原子吸收分光光度：雾化器中雾化，在火焰中，元素由离子态→原子；•原子发射光谱分析：试样喷入等离子体；•红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成透明片。•④检测器•光电检测器，主要有以下几种：•硒光电池、光电二极管、光电倍增管、硅二极管阵列检测器、半导体检测器；•检测原理：当一定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要放出电子，放出电子的多少与照射到它的光的大小成正比，而放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从而造成在整个回路中有电流通过。而此电流的大小与照射到光敏物质上的光的强度的大小成正比。这就是光电管产生光电效应的原理。•⑤信号、与数据处理系统•现代分析仪器多配有计算机完成数据采集、信号处理、数据分析、结果打印，工作站软件系统；紫外-可见分光光度计的类型：1.单光束特点：结构简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。2.双光束自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。3.双波长光源发出的光被分为两束，分别经过两个单色器，获得两束不同波长的单色光，将两束单色光(λ1、λ2)快速交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。对于多组分混合物或存在背景及共存物的干扰的溶液适用，灵敏度高，选择性强。常用紫外-可见分光光度计的类型•仪器紫外-可见分光光度计紫外－可见吸收光谱的应用：1.定性分析紫外-可见吸收光谱可用于鉴定有机化合物。在鉴定有机化合物时，通常是在相同的条件下，比较未知物与已知标准物质的紫外光谱图，若两者的谱图相同，则可认为待测样品与已知物质具有相同的生色团。2.有机化和物分子结构的推断紫外可见吸收光谱也可用于检出某些官能团。例如化和物在220～800nm范围内无吸收峰，它可能是脂肪族碳氢化和物；胺、晴、醇、羧酸、氯代烃和氟代烃，不含双健或环状共轭体系，没有醛、酮或溴、碘等基团。如果在250nm～300nm有中等强度的吸收带并且有一定的精细结构，则表示有苯环存在。图2－13苯在乙醇中的紫外吸收光谱3.精细结构：•如图为苯在乙醇中的紫外光谱吸收。苯在λ＝180nm和204nm处有两个强吸收带，分别称为E1和E2吸收带，是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭体系的跃迁产生的，是芳香族化和物的特征吸收。在230～270nm处有较弱的一系列吸收带，称为精细结构吸收带，亦称为B吸收带。B吸收带的精细结构常用来辨认芳香族化和物。4.纯度检查如果一化合物在紫外区没有吸收峰，而其杂质有较强吸收，就可方便的检出该化合物中的痕量杂质。例如要鉴定甲醇和乙醇中的杂质苯，可利用苯在256nm处的B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长几乎没有吸收。又如四氯化碳中有无二硫化碳杂质，只要观察在318nm处有无二硫化碳的吸收峰即可。5.定量测定紫外分光光度法的定量测定原理及步骤与可见区分光光度法相同。它的应用广泛，仅药物分析来说，利用紫外吸收光谱进行定量分析的例子很多，例如一些国家已将数百种药物的紫外系吸收光谱的最大吸收波长和吸收系数载入药典。紫外分光光度法可方便的用来直接测定混合物某些组分的含量，如环乙烷中的苯，四氯化碳中的二硫化碳，鱼肝油中的维生素A等