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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.提純試樣2.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)紫外光譜對照4.應(yīng)用其他分析方法進(jìn)行對照驗(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個或3個以上共軛雙鍵。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)對比法（外標(biāo)一點(diǎn)法）：標(biāo)準(zhǔn)曲線法的簡化，只配制一個濃度為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測定的干擾對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)所對應(yīng)的波長?1為參比波長，另一點(diǎn)對應(yīng)的為測量波長?2，并對混合液進(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)所對應(yīng)的波長?2為參比波長，對混合液進(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,