分子吸光分析法.pptx

2 分子吸光分析法分子吸光分析法2一、概述一、概述1.光学分析法光学分析法 是基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相是基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用后产生地辐射信号或发生地信号变化来测互作用后产生地辐射信号或发生地信号变化来测定物质性质含量结构的一类仪器分析方法。定物质性质含量结构的一类仪器分析方法。2.光学分析法三个过程光学分析法三个过程 （1）能源提供能量）能源提供能量 （2）能量与被检测物质作用）能量与被检测物质作用 （3）产生被检测信号）产生被检测信号3.作用：测定物质的性质、含量、结构作用：测定物质的性质、含量、结构3 二、电磁辐射和电磁波谱二、电磁辐射和电磁波谱 1.电磁辐射电磁辐射(电磁波，光电磁波，光):以巨大速度通过空以巨大速度通过空间不需要任何物质作为传播媒介的一种能量间不需要任何物质作为传播媒介的一种能量 2.电磁辐射的性质：具有波、粒二象性电磁辐射的性质：具有波、粒二象性 43.电磁辐射的波动性电磁辐射的波动性 波长波长：波传播路线上具有相同振动相位：波传播路线上具有相同振动相位 的相邻两点间的线性距离（的相邻两点间的线性距离（nmnm）频率频率：每秒内波动次数（：每秒内波动次数（HzHz）波数波数：每厘米长度中波的数目（：每厘米长度中波的数目（cm-cm-1)=c/=c/真空中光速真空中光速c c2.99792.99791010cm/scm/s54.电磁辐射的微粒性电磁辐射的微粒性 E=h h=6.62621034 J/s5.电磁波谱电磁波谱 将电磁波按照波长（频率、能量）的次序将电磁波按照波长（频率、能量）的次序 排列成谱排列成谱 射线、射线、X射线、紫外、可见、红外、射线、紫外、可见、红外、微波、无线电波微波、无线电波67 射线射线 能量最高，来源于核能级跃迁能量最高，来源于核能级跃迁 射线射线 来自内层电子能级的跃迁来自内层电子能级的跃迁 紫外光紫外光光学光谱区光学光谱区 可见光可见光 红外光红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁来自分子振动和转动能级的跃迁 微波微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁来自原子核自旋能级的跃迁短短短短长长长长波谱区波谱区高能辐射区高能辐射区来自原子和分子外层电子能级的跃迁来自原子和分子外层电子能级的跃迁8三、电磁辐射与物质的相互作用三、电磁辐射与物质的相互作用 （一）电磁辐射的能量与介质分子（原子）（一）电磁辐射的能量与介质分子（原子）的基态与激发态间的能量差相等的基态与激发态间的能量差相等 1.吸收辐射能吸收辐射能 基态基态激发态（寿命激发态（寿命108）2.释放能量释放能量 激发态激发态基态基态 3.释放能量的形式：热、光（荧光释放能量的形式：热、光（荧光/磷光）磷光）化学变化化学变化9（二）电磁辐射的能量与介质分子（原子）（二）电磁辐射的能量与介质分子（原子）的基态与激发态间的能量差不相等的基态与激发态间的能量差不相等 1.散射：光子与介质分子弹性碰撞散射：光子与介质分子弹性碰撞 变：运动方向变：运动方向 不变：能量不变，频率不变不变：能量不变，频率不变 2.拉曼散射：光子与介质分子非弹性碰撞拉曼散射：光子与介质分子非弹性碰撞 变：运动方向、能量、频率变：运动方向、能量、频率103.折射和反射折射和反射114.干涉干涉 频率相同、振动相同的波源发射的波相互频率相同、振动相同的波源发射的波相互 叠加时产生干涉现象叠加时产生干涉现象 两波相位差两波相位差180时产生最大相消干涉暗条纹时产生最大相消干涉暗条纹 两波相位相同时发生最大相长干涉明条纹两波相位相同时发生最大相长干涉明条纹5.衍射衍射 光绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象光绕过障碍物而弯曲地向它后面传播的现象12四、光谱法与非光谱法四、光谱法与非光谱法 1.光谱法：利用物质的光谱进行定性定量和结构光谱法：利用物质的光谱进行定性定量和结构 分析的方法称为光谱分析法分析的方法称为光谱分析法 光谱：记录能级跃迁产生的辐射能强度随波长光谱：记录能级跃迁产生的辐射能强度随波长 变化的图谱变化的图谱 光谱中的一些特征（例如：峰面积、峰高、峰光谱中的一些特征（例如：峰面积、峰高、峰 对应的波长）能与组分的结构或含量建立联系对应的波长）能与组分的结构或含量建立联系 按作用结果不同分：原子光谱按作用结果不同分：原子光谱线状光谱线状光谱 分子光谱分子光谱带状光谱带状光谱 按能量交换方向分：吸收光谱法按能量交换方向分：吸收光谱法 发射光谱法发射光谱法 13（1）发射光谱发射光谱例：例：-射线；射线；x-射线；荧光射线；荧光（2）吸收光谱吸收光谱例：原子吸收光谱，分子吸收光谱例：原子吸收光谱，分子吸收光谱142.非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁，仅通过测量非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁，仅通过测量电磁辐射的某些基本性质的特征的变化的分析方法电磁辐射的某些基本性质的特征的变化的分析方法折射法、旋光法、折射法、旋光法、浊度法、浊度法、X射线衍射法、圆二色法射线衍射法、圆二色法3.光谱法与非光谱法的区别：光谱法与非光谱法的区别：(1)光谱法：内部能级发生变化光谱法：内部能级发生变化 原子吸收原子吸收/发射光谱法：原子电子能级跃迁发射光谱法：原子电子能级跃迁 分子吸收分子吸收/发射光谱法：分子电子能级跃迁发射光谱法：分子电子能级跃迁(2)非光谱法：内部能级不发生变化非光谱法：内部能级不发生变化 仅测定电磁辐射性质改变仅测定电磁辐射性质改变15五、原子光谱法和分子光谱法五、原子光谱法和分子光谱法 （一）原子光谱法（一）原子光谱法 1.定义：测量气态原子或离子外层或内层电子定义：测量气态原子或离子外层或内层电子 能级跃迁所产生的原子光谱为基础的分析方法能级跃迁所产生的原子光谱为基础的分析方法 2.分类分类 （1）原子发射光谱法）原子发射光谱法 （2）原子吸收光谱法）原子吸收光谱法 （3）原子荧光光谱法）原子荧光光谱法 （4）X射线荧光光谱法射线荧光光谱法163.特点：特点：（1）原子光谱是线状光谱）原子光谱是线状光谱 （2）每条谱线对应一定波长）每条谱线对应一定波长 （3）从谱线波长可以得到元素种类）从谱线波长可以得到元素种类 （4）从谱线强度可以得到元素含量）从谱线强度可以得到元素含量 （5）原子光谱不能给出物质分子结构）原子光谱不能给出物质分子结构信息信息17（二）分子光谱法（二）分子光谱法 1.分子光谱：由分子中电子能级（分子光谱：由分子中电子能级（n）、）、振振动（动（v）和转动能级（）和转动能级（J）的变化产生。）的变化产生。2.分类分类 （1）红外吸收光谱）红外吸收光谱 （2）紫外可见吸收光谱）紫外可见吸收光谱 （3）分子荧光光谱法）分子荧光光谱法 （4）分子磷光光谱法）分子磷光光谱法183.分子中的运动形式及能级分子中的运动形式及能级 （1）分子做为整体的运动）分子做为整体的运动转动能级转动能级 Er0.0050.05eV（25025m）相当于远红外光或微波的能量相当于远红外光或微波的能量 （2）分子中原子间的振动）分子中原子间的振动振动能级振动能级 Ev0.051eV（250001250 nm）相当于紫外线和可见光的能量相当于紫外线和可见光的能量 （3）分子中电子的运动）分子中电子的运动电子能级电子能级 Ee120eV（125060nm）194.说明：说明：（1）三种能级都是量子化的）三种能级都是量子化的（2）同一电子能级包括小的振动能级和更小）同一电子能级包括小的振动能级和更小 的转动能级的转动能级（3）用紫外可见光照射发生电子能级跃迁、）用紫外可见光照射发生电子能级跃迁、振动能级跃迁、转动能级跃迁振动能级跃迁、转动能级跃迁（4）无法得到纯粹的振动光谱和电子光谱）无法得到纯粹的振动光谱和电子光谱（5）用远红外或微波照射能得到纯粹的转动光谱）用远红外或微波照射能得到纯粹的转动光谱（6）电子跃迁光谱实际是电子振动转动光谱）电子跃迁光谱实际是电子振动转动光谱（7）电子跃迁光谱是很多光谱带）电子跃迁光谱是很多光谱带205.分子光谱法定义：分子光谱法定义：以测量分子转动能级、分子中原子的以测量分子转动能级、分子中原子的振动能级（包括转动能级）和分子电子振动能级（包括转动能级）和分子电子能级（包括振转能级）跃迁所产生的能级（包括振转能级）跃迁所产生的分子光谱为基础的定性、定量和物质结分子光谱为基础的定性、定量和物质结构分析方法。构分析方法。21六、吸收光谱法和发射光谱法六、吸收光谱法和发射光谱法 （一）吸收光谱法（一）吸收光谱法 1.定义：利用物质的吸收光谱进行定性及结构定义：利用物质的吸收光谱进行定性及结构 分析的方法分析的方法 2.产生的条件：辐射的能量等于能级跃迁所需产生的条件：辐射的能量等于能级跃迁所需 的能量的能量 3.分类：莫斯鲍尔光谱法分类：莫斯鲍尔光谱法 X射线吸收光谱法射线吸收光谱法 原子吸收光谱法原子吸收光谱法 紫外可见吸收光谱法紫外可见吸收光谱法 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 电子自旋共振波谱法电子自旋共振波谱法 核磁共振波谱法核磁共振波谱法22（二）发射光谱法（二）发射光谱法 1.产生原理：构成物质原子、离子、或分子产生原理：构成物质原子、离子、或分子受到辐射能、热能、电能或化学能的激发跃迁受到辐射能、热能、电能或化学能的激发跃迁到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的方到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，而产生光谱。式释放能量，而产生光谱。2.定义：利用物质发射光谱进行定性定量的定义：利用物质发射光谱进行定性定量的 方法方法233.发射光谱种类发射光谱种类（1）线状光谱：气态或高温下的物质在离解）线状光谱：气态或高温下的物质在离解 为原子或离子时被激发后而发射的光谱为原子或离子时被激发后而发射的光谱（2）带状光谱：分子被激发后而产生的光谱）带状光谱：分子被激发后而产生的光谱（3）连续光谱：炽热的固体或液体所发射的）连续光谱：炽热的固体或液体所发射的 光谱光谱4.发射光谱法分类发射光谱法分类 （1）原子发射光谱法）原子发射光谱法 （2）原子荧光光谱法）原子荧光光谱法 （3）分子荧光光谱法）分子荧光光谱法 （4）分子磷光光谱法）分子磷光光谱法242.2 紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱一、紫外一、紫外-可见吸收光谱的产生可见吸收光谱的产生 1.分子吸收光谱的产生分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起由能级间的跃迁引起 能级：电子能级、振动能级、转动能级能级：电子能级、振动能级、转动能级 跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程 若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后 的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到 光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱252.分子吸收光谱的分类：分子吸收光谱的分类：分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序 3紫外紫外-可见吸收光谱的产生可见吸收光谱的产生由于分子吸收紫外由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分子中价可见光区的电磁辐射，分子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生电子（或外层电子）的能级跃迁而产生(吸收能量吸收能量=两两个跃迁能级之差）个跃迁能级之差）26二、紫外二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型可见吸收光谱的电子跃迁类型 1.分子结构相关知识分子结构相关知识 价电子：价电子：电子电子 饱和的饱和的键键 电子电子 不饱和的不饱和的键键 n电子电子 未成键电子未成键电子 轨道：电子围绕原子或分子运动的几率轨道：电子围绕原子或分子运动的几率 轨道不同，电子所具有能量不同轨道不同，电子所具有能量不同基态：电子能量最低的状态基态：电子能量最低的状态激发态：电子吸收能量，由基态激发态：电子吸收能量，由基态激发态激发态 成键轨道与反键轨道：成键轨道与反键轨道：n*27282.电子跃迁类型电子跃迁类型（1）*跃迁：跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷）饱和烃（甲烷，乙烷）E很高，很高，n *n*30（5）电荷迁移跃迁）电荷迁移跃迁 电磁辐射照射时，电子在分子内从给予体向接电磁辐射照射时，电子在分子内从给予体向接受体相联系的轨道上跃迁。受体相联系的轨道上跃迁。特点：摩尔吸光系数较大。特点：摩尔吸光系数较大。maxmax10104 4,定量分析定量分析 的检测灵敏度比较高的检测灵敏度比较高（6）配位场跃迁）配位场跃迁 发生在过渡元素的配位化合物中。发生在过渡元素的配位化合物中。能量相等的能量相等的d轨道或轨道或f轨道分裂成能量不等的轨道轨道分裂成能量不等的轨道特点：摩尔吸光系数较小。特点：摩尔吸光系数较小。maxmax10104 强带强带 max102 弱带弱带36四、吸收带类型和影响因素四、吸收带类型和影响因素 1R带：由带：由n*跃迁产生跃迁产生 C=O；C=N；-N=N-小，小，max250400nm，max200nm，max104 共轭体系增长，共轭体系增长，max红移，红移，max 溶剂极性溶剂极性，对于，对于-(-CH=CH-)n-max不变不变 对于对于-CH=C-C=O max红移红移373B带：由带：由*跃迁产生。跃迁产生。芳香族芳香族(杂芳香族）化合物的主要特征吸收带杂芳香族）化合物的主要特征吸收带 230270nm 约约200 气态：振转动能级跃迁气态：振转动能级跃迁 非极性溶剂：振动能级跃迁非极性溶剂：振动能级跃迁 极性溶剂：振动能级跃迁表现不出来，极性溶剂：振动能级跃迁表现不出来，精细结构消失精细结构消失38394E带：由苯环环形共轭系统带：由苯环环形共轭系统的的*跃迁产生，芳香族化跃迁产生，芳香族化合物的特征吸收带合物的特征吸收带 E1 180nm max104 强吸收强吸收E2 200nm max=7000 强吸收强吸收苯环有发色团取代且与苯环共苯环有发色团取代且与苯环共轭时，轭时，E2 带与带与K带合并一起带合并一起红移（长移）红移（长移）405.电荷转移吸收带电荷转移吸收带 无机物和某些有机物混合得到的分子无机物和某些有机物混合得到的分子配合物的紫外或可见吸收带。配合物的紫外或可见吸收带。6.配位场吸收带配位场吸收带 过渡金属水合离子与有机显色剂形成过渡金属水合离子与有机显色剂形成的配合物的紫外或可见吸收带的配合物的紫外或可见吸收带4142注：注：1.紫外光谱电子跃迁类型紫外光谱电子跃迁类型 ：n*跃迁跃迁 *跃迁跃迁 2.共轭越强，紫外吸收越强共轭越强，紫外吸收越强 饱和化合物无紫外吸收饱和化合物无紫外吸收 3.电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系 a根据分子结构根据分子结构推测可能产生的电子跃迁类型；推测可能产生的电子跃迁类型；b根据吸收谱带波长和电子跃迁类型根据吸收谱带波长和电子跃迁类型 推测分子中可能存在的基团（分子结构鉴定）推测分子中可能存在的基团（分子结构鉴定）43五、影响吸收带位置的因素：五、影响吸收带位置的因素：1.位阻影响位阻影响 共轭效应，吸收带长移，吸光系数增加共轭效应，吸收带长移，吸光系数增加 发色团在同一平面，易形成共轭发色团在同一平面，易形成共轭 位阻影响分子的平面性位阻影响分子的平面性 2.跨环效应跨环效应 不饱和酮中，不饱和酮中，电子与羰基氧的孤对电电子与羰基氧的孤对电子作用，使子作用，使n*跃迁的跃迁的R吸收带长移，且吸吸收带长移，且吸收增强。收增强。443.溶剂效应：溶剂效应：（1）对）对max影响：影响：n-*跃迁：溶剂极性跃迁：溶剂极性，max蓝移蓝移 -*跃迁：溶剂极性跃迁：溶剂极性，max红移红移（2）对吸收光谱精细结构影响）对吸收光谱精细结构影响 溶剂极性溶剂极性，苯环精细结构消失，苯环精细结构消失4.pH值的影响：影响物质存在型体，值的影响：影响物质存在型体，影响吸收波长影响吸收波长45六、朗伯比尔定律（六、朗伯比尔定律（LambertBeers Law）(一）描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和一）描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系待测物浓度的关系假设一束平行单色光通过一个吸光物体假设一束平行单色光通过一个吸光物体 46取物体中一极薄层取物体中一极薄层47讨论：讨论：1.Lamber-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提）入射光为单色光入射光为单色光 溶液是稀溶液溶液是稀溶液2.该定律适用于固体、液体和气体样品该定律适用于固体、液体和气体样品3.在同一波长下，各组分吸光度具有加和性在同一波长下，各组分吸光度具有加和性应用：多组分测定应用：多组分测定48（二）吸光系数和吸收光谱（二）吸光系数和吸收光谱 1吸光系数的物理意义：吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度单位浓度、单位厚度的吸光度讨论：讨论：1）E=f（组分性质，温度，溶剂，（组分性质，温度，溶剂，）当组分性质、温度和溶剂一定，当组分性质、温度和溶剂一定，E=f（）2）不同物质在同一波长下）不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收）可能不同（选择性吸收）同一物质在不同波长下同一物质在不同波长下E不同不同 3）E，物质对光吸收能力，物质对光吸收能力,定量测定灵敏度定量测定灵敏度 定性、定量依据定性、定量依据492.吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法：1）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数：在一定在一定下，下，c=1mol/L，l=1cm时的吸光度时的吸光度 2）百分含量吸光系数）百分含量吸光系数(比吸光系数比吸光系数)在一定在一定下，下，c=1g/100ml，l=1cm时的吸光度时的吸光度 3）两者关系）两者关系502单色器：单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件 棱镜棱镜对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波长不等距分出光波长不等距 光栅光栅衍射和干涉衍射和干涉 分出光波长等距分出光波长等距1光源：光源：钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200360nm2.3 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计一、仪器的基本组成一、仪器的基本组成513吸收池：吸收池：玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）4检测器：检测器：将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置5信号显示器信号显示器：讯号处理和显示系统：讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器52二、仪器的类型：二、仪器的类型：1 1单光束分光光度计：单光束分光光度计：特点：特点：使用时来回拉动吸收池使用时来回拉动吸收池 移动误差移动误差对光源要求高对光源要求高比色池配对比色池配对532双光束分光光度计：双光束分光光度计：特点：特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差不用拉动吸收池，可以减小移动误差对光源要求不高对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱 54一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析 定性鉴别定性鉴别纯度检查和杂质限量测定纯度检查和杂质限量测定 单组分的定量方法单组分的定量方法多组分的定量方法多组分的定量方法2.4 紫外可见吸收光谱法的应用紫外可见吸收光谱法的应用55定性鉴别的依据定性鉴别的依据吸收光谱的特征吸收光谱的特征吸收光谱的形状吸收光谱的形状吸收峰的数目吸收峰的数目吸收峰的位置（波长）吸收峰的位置（波长）吸收峰的强度吸收峰的强度相应的吸光系数相应的吸光系数（一）定性鉴别（一）定性鉴别一、定性分析一、定性分析561.对比吸收光谱的特征值对比吸收光谱的特征值572.对比吸光度或吸光系数的比值：对比吸光度或吸光系数的比值：例：例：583.对比吸收光谱的一致性对比吸收光谱的一致性同一测定条件下同一测定条件下,与标准对照物谱图或标准谱图与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较进行对照比较59（二）纯度检查和杂质限量测定（二）纯度检查和杂质限量测定1纯度检查（杂质检查）纯度检查（杂质检查）1）主成分无吸收，杂质有吸收）主成分无吸收，杂质有吸收 直接考察杂质含量直接考察杂质含量 例如：测乙醇中是否含有少量苯。例如：测乙醇中是否含有少量苯。苯在苯在256nm处有吸收峰，乙醇没有处有吸收峰，乙醇没有2）主成分强吸收，杂质无吸收）主成分强吸收，杂质无吸收/弱吸收弱吸收 与纯品比较，与纯品比较，E 杂质强吸收杂质强吸收 主成分吸收主成分吸收与纯品比与纯品比 较，较，E，光谱变形，光谱变形60例：肾上腺素中微量杂质例：肾上腺素中微量杂质肾上腺酮含量计算肾上腺酮含量计算 2mg/mL-0.05mol/L的的HCL溶液，溶液，310nm下测定下测定 规定规定 A3100.05 即符合要求的杂质限量即符合要求的杂质限量0.06%2杂质限量的测定：杂质限量的测定：61二、定量分析二、定量分析（一）单组分的定量方法（一）单组分的定量方法 1吸光系数法吸光系数法 2标准曲线法标准曲线法 3对照法：外标一点法对照法：外标一点法注意注意:1）选择吸收光谱中的吸收峰对应的波长）选择吸收光谱中的吸收峰对应的波长 2）多个吸收峰，选择无干扰的、较高的峰）多个吸收峰，选择无干扰的、较高的峰 3）测定波长大于溶剂的截止波长）测定波长大于溶剂的截止波长所谓溶剂的紫外截止波长指当小于截止波长的辐射通所谓溶剂的紫外截止波长指当小于截止波长的辐射通过溶剂时，溶剂对此辐射产生强烈吸收，此时溶剂被过溶剂时，溶剂对此辐射产生强烈吸收，此时溶剂被看作是光学不透明的，它严重干扰组分的吸收测量看作是光学不透明的，它严重干扰组分的吸收测量。621吸光系数法（绝对法）吸光系数法（绝对法）例：维生素例：维生素B12 的水溶液在的水溶液在361nm处的百分吸光系数处的百分吸光系数为为207，用，用1cm比色池测得某维生素比色池测得某维生素B12溶液的吸光溶液的吸光度是度是0.414，求该溶液的浓度，求该溶液的浓度?解：解：632标准曲线法标准曲线法3对照法：外标一点法对照法：外标一点法64（二）多组分的定量方法（二）多组分的定量方法三种情况：三种情况：1 1两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分在各自两组分在各自maxmax下不重叠下不重叠分别按单组分定量分别按单组分定量652两组分吸收光谱部分重叠两组分吸收光谱部分重叠 1测测A1b组分不干扰组分不干扰可按单组分定量测可按单组分定量测ca 2测测A2a组分干扰组分干扰不能按单组分定量测不能按单组分定量测ca 663两组分吸收光谱完全重叠混合样品测定 a解线性方程组法解线性方程组法 b等吸收双波长消去法等吸收双波长消去法 （1）解线性方程组法）解线性方程组法67(2)等吸收等吸收双波长消去法双波长消去法68三、结构分析三、结构分析（一）有机物的紫外吸收光谱（一）有机物的紫外吸收光谱 从紫外吸收光谱推断：从紫外吸收光谱推断：a分子骨架分子骨架 b发色团之间的共轭关系发色团之间的共轭关系 c取代基的种类位置和数目取代基的种类位置和数目 1.饱和碳氢化合物饱和碳氢化合物 跃迁类型：跃迁类型：*,需很大能量需很大能量 吸收峰位置：远紫外区，吸收峰位置：远紫外区，200400nm无吸收无吸收 692.含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物 1）含有孤立助色团）含有孤立助色团 电子类型：电子类型：和和n电子电子 跃迁类型：跃迁类型：n*2）含有孤立生色团）含有孤立生色团 电子类型：电子类型：和和n电子电子 跃迁类型：跃迁类型：n*n*3.共轭烯烃共轭烯烃 分子特点：两个双键隔一个单键成共轭大分子特点：两个双键隔一个单键成共轭大键键 跃迁类型及吸收峰位置：跃迁类型及吸收峰位置：*较孤立双键能级差减少，吸收长移较孤立双键能级差减少，吸收长移 704.-不饱和醛、酮、酸、酯不饱和醛、酮、酸、酯 1）分子特点：）分子特点：C=O 与与C=C共轭共轭 2）跃迁类型及吸收峰位置：）跃迁类型及吸收峰位置：*200260nm 约约10000 n*310350nm 1000072（2）芳香杂环化合物）芳香杂环化合物 a五元杂环化合物，吸收光谱与环戊二烯相似五元杂环化合物，吸收光谱与环戊二烯相似 只有只有*，无，无n*b六元杂环化合物，与相应的芳环相似六元杂环化合物，与相应的芳环相似 B带强度增大，精细结构简化。增加带强度增大，精细结构简化。增加n*73（二）有机物结构的研究（二）有机物结构的研究 1.从吸收光谱中初步推断官能团从吸收光谱中初步推断官能团 220800nm无吸收，可能无共轭体系，无羰基无吸收，可能无共轭体系，无羰基 210250nm有吸收，两个共轭单位有吸收，两个共轭单位 260300nm有强吸收，可能有有强吸收，可能有35个共轭单位个共轭单位 250300nm有弱吸收，有羰基存在有弱吸收，有羰基存在 250300nm有中吸收，有苯环存在有中吸收，有苯环存在 如果有颜色，共轭生色团一般在如果有颜色，共轭生色团一般在5个以上个以上742.异构体的推定异构体的推定 （1）结构异构体）结构异构体 异构体之间利用双键位置的不同，紫外吸异构体之间利用双键位置的不同，紫外吸收光谱不同收光谱不同 （2）顺反异构体）顺反异构体 顺式比反式吸收波长短，顺式比反式吸收波长短，小小3.化合物骨架的推定化合物骨架的推定 未知化合物和已知化合物吸收光谱一致，未知化合物和已知化合物吸收光谱一致，可认为二者具有相同的发色团。可认为二者具有相同的发色团。75四、比色法可见分光光度法四、比色法可见分光光度法 定义：对于能吸收可见光的有色溶液的测定方法定义：对于能吸收可见光的有色溶液的测定方法 特点：灵敏度高、简便特点：灵敏度高、简便 许多无色物质可以用显色反应变成有色物质许多无色物质可以用显色反应变成有色物质 显色反应类型：配位反应、氧还反应、所缩合反应显色反应类型：配位反应、氧还反应、所缩合反应 测定方法：建立线性回归曲线（校正曲线）测定方法：建立线性回归曲线（校正曲线）A与与c的线性关系的线性关系762.5 红外吸收光谱法红外吸收光谱法红外吸收光谱：红外吸收光谱：T%为纵坐标，或为横坐标77红外光能量较低，只能引起分子的振动能级跃迁，红外光能量较低，只能引起分子的振动能级跃迁，振动能级跃迁时会伴随转动能级的跃迁振动能级跃迁时会伴随转动能级的跃迁分子振分子振-转光谱转光谱红外光区：红外光区：波长在波长在0.761000m 近红外区：近红外区：0.762.5m 中红外区：中红外区：2.525m 远红外区：远红外区：251000m 78IR与与UV的区别的区别IRUV跃迁类型跃迁类型分子振动能级伴分子振动能级伴随转动能级跃迁随转动能级跃迁分分子子外外层层价价电电子子能能级跃迁级跃迁适用适用有红外吸收的化有红外吸收的化合物合物n-*跃迁跃迁 -*跃迁跃迁特征性特征性特征性强特征性强简单、特征性不强简单、特征性不强用途用途鉴定化合物类别鉴定化合物类别 鉴定官能团鉴定官能团推测结构推测结构定量定量 推推测测有有机机化化合合物物共共轭骨架轭骨架79产生红外光谱两个条件：产生红外光谱两个条件：(1)辐射光子具有的能量满足振动跃迁所需的能量；辐射光子具有的能量满足振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质分子间有偶合作用。辐射与物质分子间有偶合作用。分子振动伴随偶极矩的变化分子振动伴随偶极矩的变化对称分子对称分子：没有偶极矩，辐射不能没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。等。非对称分子非对称分子：有偶极矩变化，有偶极矩变化，红外活性。红外活性。2.5.1基本原理基本原理80K化学键的力常数（化学键的力常数（N/cm），将化学键两端的原子由平衡位），将化学键两端的原子由平衡位置拉长置拉长0.1nm后的恢复力，与键能和键长有关。后的恢复力，与键能和键长有关。单键：；双键：单键：；双键：812；三键：；三键：1218 Ar双原子折合相对质量，双原子折合相对质量，=m1m2/（m1+m2）发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 Ar 和和 K，即取决于分子的结构特征。，即取决于分子的结构特征。1.1.双原子分子的振动双原子分子的振动化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧812.2.多原子分子的振动多原子分子的振动振动方式的数目为振动的自由度，每个振动自由度相应一个振动方式的数目为振动的自由度，每个振动自由度相应一个基频吸收带基频吸收带E E1 1基态基态基态基态2 21 1基频基频二倍频二倍频三倍频三倍频82N个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度水分子H2O非线性分子83CO2分子 线性分子2400/cm660/cm84实际峰数比理论值少的原因：实际峰数比理论值少的原因：（1）振动频率相同，简并为一个峰）振动频率相同，简并为一个峰（2）振动频率相近，仪器无法分辨，表现为一个峰）振动频率相近，仪器无法分辨，表现为一个峰（3）振动无偶极矩的变化，不产生吸收光谱）振动无偶极矩的变化，不产生吸收光谱（4）振动吸收强度太弱或频率超出检测范围，检测不出）振动吸收强度太弱或频率超出检测范围，检测不出853.基团频率和指纹区基团频率和指纹区基团频率：基团频率：同一类基团振动频率非常接近，都在一定频率区同一类基团振动频率非常接近，都在一定频率区间出现吸收带，称为官能团的基团频率（间出现吸收带，称为官能团的基团频率（40001300cm-1）酸酐：酸酐：酸酐：酸酐：1810cm1810cm-1-1,酰氯酰氯酰氯酰氯:1800cm:1800cm-1-1,酯类酯类酯类酯类1735cm1735cm-1-1,醛醛醛醛1725cm1725cm-1-1,酮酮酮酮1715cm1715cm-1-1指纹区：指纹区：在在1800600cmcm-1-1区域中，一些单键的振动很容易区域中，一些单键的振动很容易受附近化学键振动的影响，分子结构稍有不同，吸收光谱受附近化学键振动的影响，分子结构稍有不同，吸收光谱就有细微的差异，显示分子的特征，犹如人的指纹。就有细微的差异，显示分子的特征，犹如人的指纹。86874000600cmcm-1-125001900cmcm-1-1叁键和累积双键区叁键和累积双键区40002500cmcm-1-1氢键区：氢键区：X-H伸缩振动伸缩振动19001200cmcm-1-1双键伸缩振动区双键伸缩振动区1200cmcm-1-1单键区单键区表表2.8100，vs（非常强）（非常强）20-100，s 10-20，m 1-10,w红外光谱中，红外光谱中，峰强弱等级的划分峰强弱等级的划分88影响峰位的因素影响峰位的因素化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。结构和外部因素影响。内部因素内部因素 电子效应电子效应振动偶合振动偶合氢键影响氢键影响费米共振费米共振外部因素外部因素试样状态试样状态测试条件测试条件溶剂极性溶剂极性温度温度89电子效应电子效应a诱导效应诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动吸电子基团使吸收峰向高频方向移动b.共轭效应：共轭效应：共轭体系使振动频率移向低波数区共轭体系使振动频率移向低波数区90氢键效应氢键效应费米共振费米共振 频率相近的泛频峰与基频峰的相互作用使泛频峰强度增加或分裂频率相近的泛频峰与基频峰的相互作用使泛频峰强度增加或分裂91 （1）确定试样的来源和理化性质）确定试样的来源和理化性质 （2）计算不饱和度）计算不饱和度n1、n3、n4、分别为一价、三价、四价原子数目、分别为一价、三价、四价原子数目 U=0 饱和脂肪族化合物饱和脂肪族化合物 U=1 一个双键或脂环一个双键或脂环 U=2 一个三键或两个双键一个三键或两个双键 U=4 一个苯环一个苯环 例：苯甲醛（例：苯甲醛（C7H6O）不饱和度的计算）不饱和度的计算二、红外光谱定性和定量分析二、红外光谱定性和定量分析1.定性分析定性分析92（3）红外光谱解析）红外光谱解析 a.红外光谱解析顺序：先特征、后指纹；先强峰，后次强峰；红外光谱解析顺序：先特征、后指纹；先强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定先粗查，后细找；先否定，后肯定;寻找有关一组相关峰寻找有关一组相关峰佐佐证证b.峰的三要素：峰位、峰强、峰峰的三要素：峰位、峰强、峰932.定量分析定量分析基线法基线法灵敏度低，不适于微量组分的测定灵敏度低，不适于微量组分的测定94三、红外吸收光谱仪三、红外吸收光谱仪1.色散型红外吸收光谱仪色散型红外吸收光谱仪特点：特点：扫描速度慢，扫描速度慢，不能测定瞬间不能测定瞬间光谱变化，光谱变化，分辨率低，分辨率低，不能联用。不能联用。952.干涉分光型红外光谱仪干涉分光型红外光谱仪特点：分辨率高特点：分辨率高,波数精度高波数精度高 （0.01cm-1）灵敏度高（灵敏度高（10-910-12g）扫描速度快扫描速度快96本章小结本章小结1.光谱法与非光谱法的定义、区别。光谱法与非光谱法的定义、区别。2.分子光谱的定义及分类分子光谱的定义及分类3.分子能级类型及特点分子能级类型及特点4.紫外吸收光谱产生的原理紫外吸收光谱产生的原理5.电子跃迁类型及特点电子跃迁类型及特点6.基本概念：吸收光谱、特征、生色团、助色团、基本概念：吸收光谱、特征、生色团、助色团、红移蓝移、强带弱带红移蓝移、强带弱带7.吸收带类型吸收带类型8.朗伯比尔定律、吸收系数朗伯比尔定律、吸收系数9.紫外分光光度计的结构、类型紫外分光光度计的结构、类型10.紫外的定性、定量方法紫外的定性、定量方法9711.红外光谱法的定义红外光谱法的定义12.红外与紫外的区别红外与紫外的区别13.红外的产生条件红外的产生条件14.分子的振动形式分子的振动形式15.基团频率与指纹区基团频率与指纹区16.红外光谱的定性、定量方法红外光谱的定性、定量方法17.红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪