儀器分析課件03紫外可見(jiàn)分光光度法_第1頁(yè)
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可見(jiàn)光的色散與互補(bǔ)/nm顏色互補(bǔ)光400-450紫黃綠450-480藍(lán)黃480-490綠藍(lán)橙490-500藍(lán)綠紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍(lán)610-650橙綠藍(lán)650-760紅藍(lán)綠白色由一系列不同顏色(波長(zhǎng))的光組成。兩種適當(dāng)顏色(波長(zhǎng))的光按一定強(qiáng)度比例混合可獲得白光。物體的顏色是如何產(chǎn)生的?物體所呈現(xiàn)出的是不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)對(duì)白色選擇性吸收后透過(guò)(透明物體)或反射(不透明物體)的互補(bǔ)光的顏色。物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定可吸收的波長(zhǎng)——定性及結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)物質(zhì)含量決定顏色的深淺——定量基礎(chǔ)基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收現(xiàn)象即可建立起相應(yīng)的分析測(cè)定的方法:如UV-Vis光譜法、IR等。第三章紫外-可見(jiàn)分光光度法

UltravioletandVisibleSpectrophotometry紫外-可見(jiàn)分光光度法(UV-Vis)分子光譜方法,利用的是分子對(duì)外來(lái)輻射的吸收特性;涉及分子外層電子的能級(jí)躍遷;光譜區(qū)在200~800nm;UV-Vis主要用于分子的定量分析,亦可作為化合物(尤其是有機(jī)化合物)定性及結(jié)構(gòu)鑒定的輔助手段(有機(jī)四大波譜之一);還可用來(lái)研究物質(zhì)間相互作用(結(jié)合比、結(jié)合常數(shù)的測(cè)定等);是高效液相色譜法(HPLC)的常規(guī)檢測(cè)器(80%的有機(jī)化合物具有UV吸收)。3-1紫外-可見(jiàn)吸收光譜概述(1)UV-Vis光譜的形成(本章以透射光譜為主)

運(yùn)動(dòng)分子的外層電子吸收某波長(zhǎng)的外來(lái)輻射產(chǎn)生電子能級(jí)躍遷外來(lái)輻射的強(qiáng)度減小分子吸收光譜。記錄吸光度A隨波長(zhǎng)變化的曲線即得到相應(yīng)紫外可見(jiàn)吸收光譜。激發(fā)態(tài)分子不穩(wěn)定,當(dāng)其返回基態(tài)時(shí)能量如何釋放?光源單色器樣品分子檢測(cè)器讀出裝置激發(fā)態(tài)分子典型的UV-Vis光譜圖末端吸收最強(qiáng)峰肩峰峰谷次強(qiáng)峰3-1紫外-可見(jiàn)吸收光譜概述(2)定量分析基礎(chǔ)4204404604805005205405605806006206401.00.50標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)加入樣品池吸收曲線的任意波長(zhǎng)處,吸光度A與待測(cè)試樣濃度c均存在正比關(guān)系,應(yīng)該如何選擇測(cè)定波長(zhǎng)?11-1紫外-可見(jiàn)吸收光譜概述(3)定性/結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)Uv-Vis的吸收峰數(shù)目、位置及強(qiáng)度、譜帶形狀與物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān),可用物質(zhì)的定性及結(jié)構(gòu)分析。但Uv-Vis譜圖簡(jiǎn)單,特征性不強(qiáng),多為輔助手段UV-Vis光譜與官能團(tuán)之間的關(guān)系(a)膽甾醇(b)異丫丙基丙酮UV-Vis所反映的是官能團(tuán)的信息3-1紫外-可見(jiàn)吸收光譜概述(4)3-1-1帶狀光譜的成因3-1-2有機(jī)化合物的紫外可見(jiàn)光譜3-1-3無(wú)機(jī)化和物的紫外可見(jiàn)光譜3-1-4常用術(shù)語(yǔ)3-1-5影響紫外可見(jiàn)光譜的因素3-1-1帶狀光譜的成因(1)UV-Vis分子光譜呈現(xiàn)出較寬的譜線輪廓?分子內(nèi)部存在三種量子化能級(jí):電子能級(jí)Ee,振動(dòng)能級(jí)Ev,轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)Er,其能量可表示為:e,v,r分別為電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的量子數(shù),其數(shù)值取0(基態(tài)),1(第一激發(fā)態(tài)),n(正整數(shù))3-1-1帶狀光譜的成因(2)分子內(nèi)部各量子化間隔如下:Ee最大:1-20eV

Ev次之:0.05-1eVEr最?。?.05eV外層電子處于基態(tài)的分子,其振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)可能處于各種狀態(tài):外層電子處于第一激發(fā)態(tài)的分子,其振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)亦可能處于各種狀態(tài):只要入射光的能量等于:即可被分子吸收,并發(fā)生電子能級(jí)的躍遷。3-1-1帶狀光譜的成因(3)固定值可變值可見(jiàn):能夠被分子吸收并引起外層電子躍遷的并不是單一波長(zhǎng)的輻射,而是一系列能量差為Er的輻射,對(duì)應(yīng)得將產(chǎn)生間隔很近(對(duì)應(yīng)UV區(qū)約0.2nm)的一系列吸收譜線,其中心波長(zhǎng)max所對(duì)應(yīng)的能量由Ee決定。此外:溶液中相鄰分子間的碰撞導(dǎo)致分子各種能級(jí)的細(xì)微變化,也會(huì)引起譜帶的進(jìn)一步加寬和匯合,從而使得分子光譜通常呈現(xiàn)為一定寬度的帶狀光譜。3-1-2有機(jī)化和物的UV-Vis光譜(2)有機(jī)化合物的UV-Vis光譜取決于分子結(jié)構(gòu)及其價(jià)電子的性質(zhì),其特征性可用max和max表示。價(jià)電子類型(以HCHO為例)成鍵軌道:、反鍵軌道:*、*非鍵軌道:n3-1-2有機(jī)化和物的UV-Vis光譜(2)各軌道能級(jí)高低順序:

n***>

*>

*>n*>*>n*非鍵軌道成鍵軌道反鍵軌道

(nm)禁阻躍遷且能量間隔較高(遠(yuǎn)紫外區(qū)),通常不考慮

不含共軛體系的分子(1)飽和碳?xì)浠衔?僅能發(fā)生能級(jí)差很大的躍遷,吸收波長(zhǎng)屬遠(yuǎn)紫外區(qū),如CH4和CH3-CH3的max分別為125和135nm。含飽和雜原子的化合物 還能發(fā)生n躍遷,但能級(jí)差也較大,除溴化物、碘化物、胺、硫醚、硫醇、二硫化物(R-S-S-R)在近紫外區(qū)有弱吸收外,大部分該類化合物在近紫外區(qū)無(wú)明顯吸收。遠(yuǎn)紫外區(qū)屬于真空紫外區(qū),常規(guī)UV-Vis光度計(jì)無(wú)法測(cè)定(即使能測(cè)定無(wú)法提供可用信息),因此飽和有機(jī)化合物不能用UV光譜法進(jìn)行分析,但常作為溶劑使用。不含共軛體系的分子(2)含非共軛烯、炔基團(tuán)的化合物 含電子,可發(fā)生→*躍遷,能級(jí)差較躍遷小,但也處在遠(yuǎn)紫外區(qū),如乙烯和乙炔的max分別為165和173nm,如無(wú)助色團(tuán)作用,在近紫外區(qū)仍無(wú)吸收。含不飽和雜原子的化合物(C=O、C=N、N=N等) 這類化合物4種躍遷均可發(fā)生,但僅n→*躍遷的吸收波長(zhǎng)處在近紫外區(qū)。雖然強(qiáng)度較低(禁阻躍遷),但在紫外鑒定中仍不容忽視。n→*躍遷通常被稱為R帶。不含共軛體系的分子(3)化合物max/nm化合物max/nmCH3OH183150CH3COOH20441CH3Cl173200CH3CONH221460CH3Br204200CH3N=NCH33395CH2=CH217514000CH3-NO228022CHCH1736000CH3COCH328016含共軛體系的分子化合物共軛雙鍵數(shù)max/nm()顏色乙烯1185/10000無(wú)色丁二烯2217/21000無(wú)色1,3,5-己三烯3258/35000無(wú)色癸五烯5335/118000淡黃二氫--胡蘿卜素8415/21000橙黃番茄紅素11470/185000紅隨著共軛體系的延長(zhǎng),→*躍遷的吸收帶將明顯向長(zhǎng)波長(zhǎng)移動(dòng)(通常稱為K帶),吸收強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)(>10000)共軛的醛、酮、酸、酯、腈、酰胺等化合物同上芳香族化合物(1)E1帶E2帶B帶苯在異辛烷中UV-Vis光譜E1帶E2帶B帶180nm204nm255nm6.0x1048.0x1032.0x102氣態(tài)或非極性溶劑中,苯及其同系物的B帶有許多精細(xì)結(jié)構(gòu),這是由于振動(dòng)躍遷在基態(tài)電子躍遷上的疊加??捎糜阼b別芳香族化合物。芳雜環(huán)(呋喃、吡咯、噻吩、吡啶)等的UV-Vis與苯環(huán)有一定類似芳香族化合物(2)稠環(huán)芳烴的UV-Vis光譜圖分子的UV-Vis光譜為帶狀光譜,其原因是:A.分子中價(jià)電子運(yùn)動(dòng)的離域性B.分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷C.分子中價(jià)電子能級(jí)的相互作用D.分子電子能級(jí)的躍遷伴隨著振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷下列哪種氨基酸不能用紫外分光光度法直接測(cè)定?3-1-3無(wú)機(jī)化和物的UV-Vis光譜(1)電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜:分子同時(shí)具有電子給體部分和電子受體,能強(qiáng)烈吸收外來(lái)的UV或Vis光,使電子從給體向受體相應(yīng)軌道上躍遷。

(分子內(nèi)氧化還原)hvD—AD+—A-D:e給予體A:e接受體許多無(wú)機(jī)配合物能產(chǎn)生這種光譜。有機(jī)化合物或配合物亦可能產(chǎn)生該光譜電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜的強(qiáng)度大(>104)且譜帶寬,適于定量分析。3-1-3無(wú)機(jī)化和物的UV-Vis光譜(2)配位體場(chǎng)躍遷(dd*,ff*)能級(jí)差?。梢?jiàn)區(qū));吸收弱:<100較少用于定量分析,但可用于配合物結(jié)構(gòu)及鍵合理論方面的研究。3-1-4UV-Vis中常用術(shù)語(yǔ)(1)生色團(tuán)

含非鍵或鍵電子,能吸收外來(lái)輻射引發(fā)n-*和-*躍遷的結(jié)構(gòu)單元稱為生色團(tuán)(如:-C=C-、-C=N、-C=O等)助色團(tuán)

含有非鍵電子對(duì),可使生色團(tuán)吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)并提高吸收強(qiáng)度的一些官能團(tuán),稱之為助色團(tuán)。-F<-CH3<-Cl<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<-N(CH3)2<-NHC6H5<-O-XNR2SRORBrClmax9585503020助色原因:n-共軛或超共軛(烷基,弱)3-1-4UV-Vis中常用術(shù)語(yǔ)(2)3-1-5影響UV-Vis光譜的因素加和規(guī)律共軛效應(yīng)(核心因素)空間效應(yīng)pH的影響溶劑的影響含兩個(gè)或以上生色團(tuán)時(shí),光譜為各生色團(tuán)光譜的簡(jiǎn)單相加共軛效應(yīng)(1)形成共軛體系后,原生色團(tuán)的吸收帶消失,形成新的吸收帶,并伴隨紅移及增色現(xiàn)象。共軛效應(yīng)(2)化合物乙烯丁二烯己三烯辛四烯結(jié)構(gòu)式CH2=CH2max1852172582961.0×1042.1×1043.5×1045.2×104EEEE4*5*6*32132145*6*7*8*3*4*2112*共軛效應(yīng)(3)En*

n*~290nm*~210nmn*4

1n*321nm*217nm

2*3脂肪醛的

*

n*2-丁烯醛的2*3

n*3空間效應(yīng)A-H;B-CH3;C-CH2CH3;D-CH2CH2CH3;E-CH2CH2CH2CH3;F-2,4,6-三丁基pH的影響(1)苯胺pKb=9.3介質(zhì)KB水230280酸203254苯酚pKa=9.95介質(zhì)KB水210.5270堿235287

A200250300230280中性酸性苯胺UV吸收光譜圖pH的影響(2)酸堿條件改變導(dǎo)致物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化溶劑的影響(1)1.蒸氣狀態(tài)2.環(huán)己烷中3.水中溶劑極性增大,溶質(zhì)分子吸收峰的振動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)逐漸消失吸光度溶劑的影響(2)溶劑極性對(duì)n*和*躍遷能量的影響能量溶劑極性對(duì)異丙叉丙酮躍遷譜帶的影響躍遷類型正己烷氯仿甲醇水n*329nm315nm309nm305nm藍(lán)移*230nm238nm237nm243nm紅移如何估算氫鍵的強(qiáng)度?在極性溶劑水中丙酮的n→

max=264.5nmE=452.96kJ/mol在非極性溶劑己烷中丙酮的n→

max=279nmE=429.40kJ/mol丙酮在水中的氫鍵強(qiáng)度為: E=452.96-429.40=23.56kJ/molUV-Vis光譜法中溶劑的選擇基本要求

對(duì)溶劑有很好的溶解性;自身穩(wěn)定,對(duì)溶質(zhì)惰性;在樣品的吸收光譜區(qū)無(wú)明顯吸收;低極性(定性分析)溶劑截止/nm溶劑截止/nm溶劑截止/nmCHCl3245乙醚210苯280環(huán)己烷210己烷210CCl4265正丁醇210庚烷210DMF270二氯甲烷235甲醇215丙酮330二氧六環(huán)235異辛烷210吡啶303乙醇215水210硝基甲烷380常用溶劑的光學(xué)透明區(qū)3-2Lambert-Beer定律(1)透射比和吸光度透射比T(透光度、透過(guò)率)吸光度A(光密度DorO.D.,消光度E)A與T的關(guān)系(0T%100)(0A<)3-2Lambert-Beer定律(2)前提:入射光為單色光Lambert定律(1760):吸光物質(zhì)濃度不變Beer定律(1852年):光程不變L-B定律k、k、k:比例系數(shù),與溶液性質(zhì)、入射光波長(zhǎng)及溫度有關(guān)l:光程c:吸光物質(zhì)濃度3-2Lambert-Beer定律(3)比例系數(shù)k的幾種表達(dá)方式

摩爾吸光系數(shù)

吸光系數(shù)a比吸光系數(shù)A:無(wú)量綱;l:cmc:mol·L-1;:L·mol-1·cm-1

c:g·L-1;a

:L·g-1·cm-1

c:%;:100cm-1

摩爾吸光系數(shù)數(shù)值上等于吸光物質(zhì)濃度為1molL-1,光程為1cm時(shí)的吸光度(測(cè)定該值需用稀的標(biāo)準(zhǔn)溶液)由吸光物質(zhì)本身性質(zhì)決定,當(dāng)測(cè)定條件如入射光波長(zhǎng),溶劑等條件確定時(shí),該值可作為吸光物質(zhì)的一個(gè)特征參數(shù)(定性)可用作吸光能力和測(cè)定方法靈敏度的度量 <104

(低,通常不能直接用于UV-Vis測(cè)定) =104~105(中);>5×105(高)與吸光系數(shù)和比吸光系數(shù)的換算M為吸光物質(zhì)的分子量3-2Lambert-Beer定律(4)吸光度的加和性 溶液中存在多個(gè)吸光物質(zhì),且它們彼此之間沒(méi)有相互作用時(shí),L-B定律可用下式表示:實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)測(cè)定的理論基礎(chǔ)。3-2Lambert-Beer定律(5)L-B定律的適用性入射光為單色平行光待測(cè)物為均一的稀溶液、氣體等,無(wú)溶質(zhì)、溶劑及懸濁物引起的散射局限性:樣品吸光度A與光程l

總是成正比;但l

一定時(shí),A與c并不總是成正比,即會(huì)發(fā)生Beer定律的偏離!這種偏離由樣品性質(zhì)和儀器自身引起的。1.無(wú)偏離2.正偏離3.負(fù)偏離樣品性質(zhì)影響濃度過(guò)高,吸光質(zhì)點(diǎn)間距變小而相互影響,以致對(duì)特定輻射的吸收能力()發(fā)生變化。(稀溶液:c<0.01molL-1)待測(cè)組分的離解、締合、逐級(jí)配位、互變異構(gòu)、光化學(xué)反應(yīng)以及與溶劑的相互作用都可能引起對(duì)Beer定律的偏離。溶液必須使均相體系!膠體、乳膠、懸浮物、沉淀等非均相體系產(chǎn)生的光散射會(huì)引起對(duì)Beer定律的偏離。離子強(qiáng)度過(guò)大或待測(cè)樣品在待測(cè)波長(zhǎng)的發(fā)射熒光、磷光亦可能引起對(duì)Beer定律的偏離。104/nm亞甲基陽(yáng)離子水溶液形成二聚體儀器因素(穩(wěn)定性和非單色光)假設(shè)入射光僅由測(cè)量波長(zhǎng)x和干擾i波長(zhǎng)組成,則吸光度A可用下式表示:僅當(dāng)i=x時(shí)上式成立,否則產(chǎn)生對(duì)Beer定律的偏離!應(yīng)盡量使入射光“帶寬”內(nèi)的保持一致!max處測(cè)定,靈敏度高,對(duì)Beer定律的符合程度也好應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)適當(dāng)“帶寬”3-2Lambert-Beer定律(6)吸光度A的測(cè)定選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤菏顷P(guān)鍵吸收池也應(yīng)匹配T<0.5%3-3紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(1)基本部件光源單色器吸收池檢測(cè)器光電管、光電倍增管二極管陣列、CCD石英:UV-Vis玻璃:Vis棱鏡光柵UV:D2

燈Vis:WI燈UV-Vis:Xe燈信號(hào)指示分類:?jiǎn)喂馐?、雙光束、雙波長(zhǎng)、多通道、探頭式等單光束分光光度計(jì)儀器框圖特點(diǎn)簡(jiǎn)單、便宜、操作方便,用于常規(guī)定量分析。通常只配備可見(jiàn)光源,玻璃吸收池通常不具備自動(dòng)掃描功能,繪制光譜圖不方便。722型可見(jiàn)分光光度計(jì)吸光度A的測(cè)定:選定波長(zhǎng)后,將參比池放入光路,調(diào)節(jié)A=0或T=100%(目的:把入射光強(qiáng)調(diào)整為透過(guò)參比池的光強(qiáng)),然后把樣品池放入光路,即可得樣品的吸光度。雙光束分光光度計(jì)(1)儀器框圖特點(diǎn)通常采用雙光源(D2、WI),適用全波段(200-800nm)具有自動(dòng)掃描功能比切光器頻率慢的光源和檢測(cè)器波動(dòng)不影響測(cè)定入射光交替通過(guò)參比池/樣品池進(jìn)入檢測(cè)器雙光束分光光度計(jì)(2)吸光度A的測(cè)定參比池與樣品池同時(shí)放入相應(yīng)的位置,直接可測(cè)得A。具有自動(dòng)扣除“Baseline”功能,可消除樣品池的差異:參比池和樣品池內(nèi)都裝入?yún)⒈热芤?,在設(shè)定波段內(nèi)掃描即可得“Baseline”VarianCary1E紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)1和2交替通過(guò)樣品池進(jìn)入檢測(cè)器特點(diǎn):不需參比液(消除了由參比池不同和參比溶液選擇等產(chǎn)生的誤差)??捎糜诨鞚嵩嚇印⒏邼舛仍嚇?、多組份試樣的測(cè)定;還可以測(cè)定導(dǎo)數(shù)光譜。

某化合物在己烷和乙醇中的max分別為305和307nm,則該化合物的躍遷是下列哪種躍遷:A.* B.n* C.n* D.*某濃度待測(cè)物透射比為T,其它條件不變,濃度減小一倍后透射比為:在符合朗伯-比爾定律的范圍內(nèi),有色物質(zhì)的濃度、最大吸收波長(zhǎng)和吸光度三者的關(guān)系為:A.增大、增大、增大 B.減小、不變、減小C.減小、增大、減小 D.增大、減小、不變雙光束分光光度計(jì)與單光束分光光度計(jì)相比,其突出優(yōu)點(diǎn)是:A.可擴(kuò)大波長(zhǎng)的應(yīng)用范圍B.可采用快速響應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)C.可抵消吸收池帶來(lái)的誤差D.可抵消光源強(qiáng)度變化產(chǎn)生的誤差雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)的輸出信號(hào)是:A.試樣吸收與參比吸收之差 B.試樣在1與2處的吸收之差C.試樣在1與2處的吸收之和 D.試樣在1和參比在2處的吸收之差多通道分光光度計(jì)無(wú)需掃描,可在極短的時(shí)間內(nèi)(<1s),獲得整個(gè)光譜信息,特別適合快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究及多組分混合物分析。光導(dǎo)纖維探頭式分光光度計(jì)不需吸收池,可直接插入試樣進(jìn)行原位檢測(cè),不受外界光線的影響。3-2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(2)校正:購(gòu)置或使用一段時(shí)間后的分光光度計(jì),和A可能會(huì)漂移,需對(duì)其進(jìn)行校正。(所有儀器均需校正)波長(zhǎng)標(biāo)度校正: 光源法校正:氘燈(486.00nm;656.10nm) 用鐠-釹玻璃(Vis)和鈥玻璃(UV)進(jìn)行校正吸光度標(biāo)度校正:

采用K2CrO4標(biāo)準(zhǔn)溶液校正。25oC時(shí),在不同波長(zhǎng)處測(cè)定0.04000gL-1KOH溶液的吸光度A,調(diào)整光度計(jì)使其A與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)應(yīng)。3-4紫外-可見(jiàn)光譜的應(yīng)用3-4-1定量分析3-4-2定性分析3-4-3結(jié)構(gòu)分析3-4-4其它應(yīng)用3-4-1定量分析(1)定量依據(jù):定量方法:標(biāo)準(zhǔn)曲線法(最常用)/單點(diǎn)比較法標(biāo)準(zhǔn)加入曲線法/單點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)加入法直接計(jì)算(已知)目視比色法(無(wú)需儀器,簡(jiǎn)單快速,但必須有顏色)——主要用于單組份測(cè)定未知樣品標(biāo)準(zhǔn)系列3-4-1定量分析(2)若待測(cè)物質(zhì)的足夠大(>104)且無(wú)干擾物質(zhì)存在,可直接進(jìn)行定量測(cè)定;但部分有機(jī)物如氨基酸、糖和大部分無(wú)機(jī)離子如Fe3+、Al3+、NO2-類的很小,該怎么測(cè)定呢?顯色反應(yīng):利用配位(最常見(jiàn))、氧化還原、偶氮化等反應(yīng)使待測(cè)物質(zhì)定量轉(zhuǎn)化為的足夠大的化合物(有色)顯色劑種類無(wú)機(jī)顯色劑(SCN-;MoO42-;H2O2)有機(jī)顯色劑OO型:磺基水楊酸NN型:鄰二氮菲ON型:4-(2-吡啶偶氮)-間苯二酚

S型:雙硫腙常見(jiàn)無(wú)機(jī)離子顯色劑請(qǐng)參閱《現(xiàn)代化學(xué)試劑手冊(cè)第四分冊(cè)》顯色劑的選擇原則反應(yīng)生成物必須有足夠大的和較高的選擇性反應(yīng)生成物組成恒定、穩(wěn)定性好、顯色條件易控制對(duì)照性要好,生成物與顯色劑的max60nm顯色劑確定后,還必須要控制適當(dāng)?shù)娘@色條件原本可直接測(cè)定的物質(zhì)通過(guò)適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)可以進(jìn)一步提高靈敏度和選擇性,如蛋白質(zhì)、核酸等。3-4-1定量分析(3)分析條件的選擇儀器測(cè)量條件顯色反應(yīng)條件參比溶液的選擇干擾及消除方法提高靈敏度及選擇性的方法儀器測(cè)量條件(1)吸收光譜法儀器的響應(yīng)值It(參比):定值(需用參比溶液調(diào)節(jié)T%=100)I:各種偶然因素造成,以均值表示,與It(樣品)無(wú)關(guān)對(duì)于確定的儀器,T為定值,一般為0.22%T與c非線性關(guān)系。不同T對(duì)應(yīng)不同的c,相同T(讀數(shù)誤差)在不同T處產(chǎn)生的c也不同。測(cè)定誤差c/c隨著T的增加會(huì)呈現(xiàn)出何種變化趨勢(shì)呢?1086420204060800.70.40.20.1AT%儀器測(cè)量條件(2)100806040200T%

c儀器測(cè)量條件(3)當(dāng)T=36.8%,A=0.434,Er最小。實(shí)際工作中,最好控制A在0.151.0(T在1070%)之間(T=1%,Er<5%)可通過(guò)改變?cè)嚇恿俊⑾♂屧囈夯蜻x用不同光程的吸收池來(lái)實(shí)現(xiàn)

采用高性能高儀器(T?。┗蛟试S誤差大時(shí),A的取值范圍可以變寬,但也不宜過(guò)濃。

測(cè)定波長(zhǎng)的選擇:max(首選)出射狹縫寬度的選擇(低端儀器無(wú)此選項(xiàng))例:某鋼樣含鎳約為0.12%,采用丁二酮肟光度法測(cè)定,過(guò)程如下:試樣溶解后轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中,顯色后定容;然后取部分試液在波長(zhǎng)470nm處用1cm吸收池進(jìn)行測(cè)量。如果希望此時(shí)的測(cè)量誤差最小,應(yīng)稱取試樣多少克?(已知有色配合物的=1.3104鎳的原子量=58.69)稱樣的最適質(zhì)量范圍?顯色反應(yīng)條件(1)顯色劑用量、溶液pH、反應(yīng)溫度及時(shí)間等顯色反應(yīng)條件均會(huì)影響到測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性和準(zhǔn)確度,因此在進(jìn)行定量分析前需對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。通常采取單因素實(shí)驗(yàn)法,即在其他影響因素固定的前提下(通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研或預(yù)作來(lái)確定相應(yīng)的數(shù)值),只改變待考察因素,測(cè)定儀器響應(yīng)(吸光度)并繪制相應(yīng)曲線,根據(jù)曲線形狀來(lái)確定該因素的最佳取值。顯色反應(yīng)條件(2)顯色劑R用量選擇曲線平臺(tái)處對(duì)應(yīng)的顯色劑用量作為最佳顯色劑用量常見(jiàn)形式顯色反應(yīng)條件(3)顯色反應(yīng)pH 顯色反應(yīng)的完成度、配位數(shù)和待測(cè)離子是否發(fā)生水解等與pH有關(guān),需通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最佳pH值,緩沖溶液控制。pH1<pH<pH2顯色反應(yīng)條件(4)確定顯色溫度及顯色時(shí)間T1(C)T2(C)t1(min)t2(min)T(C)t(min)如果存在其它影響因素,也應(yīng)采用相同的實(shí)驗(yàn)方法確定最適條件。參比溶液的選擇(1)理想?yún)⒈龋撼缓郎y(cè)組分外,其他成分及含量應(yīng)與待測(cè)溶液完全一致。但試樣來(lái)源不同,基體組成不明且彼此也不一致,通常無(wú)法獲得。實(shí)際參比:只需考慮基體中對(duì)測(cè)定有影響的成分,視具體情況來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膮⒈?,常?jiàn)方法參比溶液的形式有:溶劑參比、試劑參比、試樣參比、平行操作參比。溶劑參比:試樣、顯色劑及其他試劑在所測(cè)波長(zhǎng)下無(wú)吸收,可直接采用溶劑(如蒸餾水)為參比。參比溶液的選擇(2)試劑參比(空白溶液):除不含待測(cè)組分,其他組成與標(biāo)準(zhǔn)系列完全一致??煽鄢@色劑或其他試劑的干擾,但試樣基體的干擾無(wú)法扣除。標(biāo)準(zhǔn)系列的測(cè)定通常采用該參比。試樣參比:若僅存在基體干擾且干擾成分與顯色劑不反應(yīng)(顯色劑和其他試劑無(wú)干擾),可采用試樣參比(除不加顯色劑,其他步驟與試樣處理相同)。平行操作溶液參比:用不含被測(cè)組分的試樣,在相同條件下與被測(cè)組分進(jìn)行同樣的處理,然后做為參比。系列標(biāo)準(zhǔn)溶液待測(cè)液試劑參比本實(shí)驗(yàn)所用顯色劑和其他試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無(wú)吸收,因此也可用水做參比(溶劑參比),但實(shí)際測(cè)定中通常是采用試劑參比。若水樣中存在干擾物質(zhì),待測(cè)液需選用合適的參比溶液或采取適當(dāng)?shù)氖侄巍@亨彾骑@色法測(cè)定水樣中微量鐵水樣處理:用適量HCl酸化采集試樣(渾濁液則需過(guò)濾或進(jìn)行其他處理;粗測(cè)后決定試樣是否需稀釋或濃縮)標(biāo)準(zhǔn)系列及試樣溶液的配制容量瓶(50mL)編號(hào)0123456100mgL-1Fe2+溶液/mL00.30.60.91.21.55.010%鹽酸羥胺水溶液/mL1111111混勻后放置3-5min0.2%鄰菲啰啉溶液/mL1.51.51.51.51.51.51.5pH4.6的HAc-NaCl緩沖液5555555定容至50mL,放置10min后于510nm處測(cè)定A干擾及消除方法(1)干擾的產(chǎn)生原因干擾物質(zhì)本身或與顯色劑作用后在測(cè)定波長(zhǎng)下也有吸收;干擾物質(zhì)與顯色劑或被測(cè)物質(zhì)形成穩(wěn)定的配合物,使顯色反應(yīng)完成度降低或不能進(jìn)行;顯色條件下,干擾物質(zhì)水解形成沉淀,造成溶液渾濁而干擾吸光度的測(cè)定。干擾及消除方法(2)選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量波長(zhǎng) 原則:干擾最小,靈敏度最大,盡量選在峰頂處選擇適當(dāng)?shù)难诒蝿ㄈ玢t天青S測(cè)定鋁,鈷和鎳的干擾)控制酸度利用生成配合物的穩(wěn)定性不同分離雙波長(zhǎng)或?qū)?shù)光譜法鈷-亞硝基紅亞硝基紅提高靈敏度及選擇性的方法合成新的高靈敏度有機(jī)顯色劑采用分離富集(萃取等)和測(cè)定相結(jié)合采用三元(多元)配合物顯色體系

分子截面積增大;電子躍遷幾率增大 主要類型:三元離子締合物、三元混配配合物、三元膠束(增溶)配合物3-4-1定量分析(4)其他定量分析方法多組分定量方法雙波長(zhǎng)法示差光度法導(dǎo)數(shù)分光光度法光度滴定法多組份定量方法—以2組份為例由x,y標(biāo)液在1,2處分別測(cè)得二元一次方程理論上可用于多組份的測(cè)定,但實(shí)際較少用(誤差大)x、y互不干擾,各在max處測(cè)定x、y相互干擾x干擾y,如何測(cè)定?更多組分呢?雙波長(zhǎng)法待測(cè)x:苯酚干擾y:2,4,6-三氯苯酚消除了y的干擾!如果干擾物不存在等吸收點(diǎn),該怎么辦?混濁或背景吸收較大的試樣,因存在強(qiáng)散射或特征吸收,很難找到合適的參比,雙波長(zhǎng)法可解決這個(gè)問(wèn)題。示差分光光度法(1)待測(cè)組分濃度cx較高時(shí),直接測(cè)定會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。若以一濃度為cs的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為參比(cs<cx,cx-cs=c),則有:選擇適當(dāng)?shù)腸s,可使A落在正常的讀數(shù)范圍;可采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法求出c,則待測(cè)試樣的含量示差法與普通法中吸光度和透光率的對(duì)應(yīng)關(guān)系:—高含量組分測(cè)定示差分光光度法(2)準(zhǔn)確度提高的原因:使讀數(shù)落入測(cè)量誤差最小區(qū)域(可稀釋解決)相對(duì)誤差dc/(c+cs)小,結(jié)果可靠(主要原因)注意事項(xiàng):光源強(qiáng)度足夠強(qiáng)可用于低濃度或正常濃度試樣的測(cè)定,均可提高準(zhǔn)確度導(dǎo)數(shù)光譜法(1)AA/原始譜圖一階導(dǎo)數(shù)圖導(dǎo)數(shù)譜峰變窄,分辨能力提高(重疊譜可獲得分離)背景若變化平緩(如渾濁、懸浮造成的散射背景),導(dǎo)數(shù)譜為0導(dǎo)數(shù)光譜法(2)dA/d-c的關(guān)系特征性變強(qiáng)靈敏度增大導(dǎo)數(shù)光譜法(3)例:肝中茚滿二酮類抗凝血?dú)⑹髣y(cè)定具體方法:肝勻漿用乙腈浸提,浸提液用6%的HClO4稀釋后再用GDX100大孔樹(shù)脂萃?。ü滔噍腿。?,然后用5mLCH2Cl2

洗脫殺鼠劑,40C揮干,剩余物用4mL0.1mol·L-1

NaOH

溶解后,紫外導(dǎo)數(shù)光譜測(cè)定。a.空白肝普通光譜b.2.5mg/L敵鼠溶液的普通光譜c.空白肝二階導(dǎo)數(shù)光譜d.2.5mg/L敵鼠溶液的二階導(dǎo)數(shù)光譜采取導(dǎo)數(shù)光譜法,無(wú)需空白肝樣(平行操作參比)光度滴定法依據(jù)滴定過(guò)程中溶液吸光度變化來(lái)確定終點(diǎn)的滴定方法,要求滴定體系必須有吸光度的變化(測(cè)定波長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)定體系來(lái)選擇)與指示劑法的滴定分析相比的優(yōu)點(diǎn)可以滴定反應(yīng)不完全體系可以測(cè)定溶解度小的弱酸堿被測(cè)物本身有顏色或者被測(cè)溶液底色較深易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化(自動(dòng)滴定儀)Et:終點(diǎn)誤差pM'=pM'ep-pM'spK'MY:條件穩(wěn)定常數(shù)csp:終點(diǎn)時(shí)M的分析濃度典型的光度滴定曲線(1)吸光度必須進(jìn)行體積校正,以消除因滴定劑加入而引起的改變典型的光度滴定曲線(2)光度滴定法測(cè)定混合弱酸V1V2V(NaOH)/ml間硝基酚對(duì)硝基酚NaOH滴定對(duì)硝基酚

pKa=7.15

間硝基酚pKa=8.39pKa

=1.243-4-2定性分析主要用于含共軛體系有機(jī)化合物定性在相同測(cè)量條件(溶劑、pH)下,測(cè)定未知物(純物質(zhì)或無(wú)干擾成分)的吸收光譜,與所推斷化合物的標(biāo)準(zhǔn)吸收光譜(標(biāo)準(zhǔn)物或標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù))對(duì)照,若光譜的形狀、吸收峰數(shù)目、max、max等完全相同,就可初步認(rèn)定是同一種化合物。UV-Vis僅反映了物質(zhì)所含的生色團(tuán)和助色團(tuán)信息,且光譜重疊現(xiàn)象嚴(yán)重。利用Woodward-Fieser

和Scott經(jīng)驗(yàn)規(guī)則求max。當(dāng)通過(guò)其它方法獲得一系列可能的分子結(jié)構(gòu)式后,可通過(guò)此類規(guī)則估m(xù)ax并與實(shí)測(cè)值對(duì)比,然后確定最可能的結(jié)構(gòu)。飲料中防腐劑的定性分析Woodward-Fieser規(guī)則化合物母體及取代基波長(zhǎng)/nm基值:214基值:253增加一個(gè)共軛雙鍵30環(huán)外雙鍵5每個(gè)烷基取代基-O-已?;?/p>

-O-R

-S-R

-Clor–Br-NR

50630560——以共軛烯烴為例由躍遷產(chǎn)生五元或七元環(huán)是同環(huán)基值為241nm,異環(huán)基值為228nm不適合四個(gè)以上的共軛體系不適合交叉共軛體系只考慮共軛程度最大的基團(tuán)同環(huán)和異環(huán)、無(wú)環(huán)二烯共存時(shí),以同環(huán)二烯為母體幾種化合物的max計(jì)算實(shí)例基值214共軛雙鍵延長(zhǎng)00環(huán)外雙鍵2510烷基取代基4520計(jì)算值244基值214共軛雙鍵延

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