UV-Vis 分光光度分析法

24十一月2023UV-Vis分光光度分析法一、分析条件的选择二、定性鉴别三、纯度检查四、定量分析五、结构分析50-124十一月2023一、分析条件的选择意义：获得可靠分析数据的前提和保证！目的：方法最优化，高灵敏度和准确度。包括：三方面样品处理条件参比选择条件仪器测试条件50-224十一月20231、样品处理条件的选择（1）样品溶剂的选择避免产生溶剂干扰，了解溶剂的UV截止波长涉及光谱的精细结构，需考虑溶剂的极性水200环己烷200正己烷22096%硫酸210乙醚210甲醇205乙醇215正丁醇210异丙醇210甘油230二氯甲烷235四氯化碳245氯仿245苯260甲苯285丙酮330二硫化碳385乙酸乙酯26050-324十一月20231、样品处理条件的选择（2）测试样品的性状溶液浓度：保证吸光度范围适宜样品纯度：溶液酸碱性：溶质粒径：真溶液，混浊液，乳浊液样品浓度偏离较大A值不在理想范围50-424十一月2023A值偏离较大时分析策略：示差分光光度法测量原理：以一浓度略大或略小于待测试样组分浓度的溶液作参比溶液，测得的吸光度实际为二者之差ΔA：适用情况：试样中组份的吸光度A值很高或很低时，克服其较大的相对误差。示差目的：使吸光度值读数处于正常范围50-524十一月2023常用方法：高浓度测定法低浓度测定法高精度测定法：医药学常量组分浓度测量参比替代消光片练习：习题集p131第9题50-624十一月2023显色反应的要求：有色产物的吸收系数足够大；显色反应有较好的选择性；有色产物与待测物定量关系确定；有色产物组成恒定，有足够稳定性；反应试剂的颜色无干扰；（3）样品显色条件的选择1、样品处理条件的选择50-724十一月2023显色反应的条件：酸碱度显色剂用量显色时间显色温度光、空气等其他环境条件1、样品处理条件的选择50-824十一月20232、参比条件的选择

意义：

参比调100%T，消除背景吸收误差溶剂参比：试样组成简单，共存组分少，显色剂无吸收时采用。试样参比：试样基体有吸收但不与显色剂反应时，用不加显色剂的试样作参比。试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处有吸收时，用不含待测组分的试剂溶液作参比。平行参比：用不含待测组分的试样与被测试样平行处理的溶液作参比。50-924十一月20233、仪器测试条件的选择仪器检查和校正，调0，调100%测定波长首选最大吸收峰，次选次强峰或肩峰；避开溶剂等干扰，需大于溶剂截止波长。狭缝宽度直接影响灵敏度、校正曲线的线性范围不能太宽，不是越小越好。试样半峰宽的1/10吸光度范围降低信号噪音和暗噪音等因素的影响50-1024十一月2023二、定性分析1、定性分析的依据整体形态吸收峰数目、位置（λmax）

吸收峰强度和吸收系数，εmax

特点：只是某些官能团的表征，不能反映分子的整体结构，特征性不强。50-1124十一月20232、定性分析的方法（1）对比UV吸收光谱特征数据50-1224十一月2023（2）对比吸光度（或吸光系数）的比值：VB2适于多峰50-1324十一月2023（3）对比吸收光谱的一致性制作试样的吸收曲线并与标准品紫外光谱（或文献记载的标准图谱）对照：醋酸可的松醋酸氢化可的松醋酸泼尼松光谱特征几乎相同，但光谱曲线有差异相同并非同一物，不同则一定不是同一物50-1424十一月2023三、纯度检查1、杂质检查化合物无吸收，杂质有吸收杂质有更强吸收，吸光系数增大、峰形可能会有变化化合物有强吸收而杂质无吸收或弱吸收，吸光系数降低；2、杂质的限量检查规定按一定方法测试其A值不超过某限度50-1524十一月2023（一）单组分的定量方法1、吸光系数法（绝对法）：查得吸光系数ε

或，测得A。据A=εcl

求c四、定量分析方法2、校正（标准）曲线法：同台仪器固定工作状态和测定条件，测定一系列标准溶液的A值，绘制A-c关系图。可采用回归直线方程计算。50-1624十一月2023

3、标准对照法在相同条件下配制标准溶液和试样溶液，在同台仪器、同样条件下分别测定A值：50-1724十一月20231、弱酸（碱）的离解常数的测定（二）定量分析的其他应用50-18记住此公式并会用24十一月2023示例：p122—例题10-3,10-850-1924十一月20232、配合平衡常数和配合物组成的测定测定金属离子M-R络合剂不同比例溶液的A值，以A对R/M作图测知其组成。3、相对分子质量的测定A=Ecl，Mr=εcl/A4、氢键强度的测定水中丙酮n→π*,λmax

ΔE=452.96kJ/mol己烷中丙酮n→π*,λmax

ΔE=429.40kJ/mol丙酮在水中的氢键强度ΔE=452.96-429.40=23.5650-2024十一月2023（三）多组分混合物的定量分析理论依据：吸光系数加和性混合物光谱常见的三种情况：50-2124十一月2023计算策略最大吸收波长处，A不重迭：按单一组分处理最大吸收波长处，A有重叠：计算分光光度法50-2224十一月2023前提：如果各组分均符合L-B定律解方程组可求得ca

及cb1、解线性方程组50-2324十一月20232、双波长法（1）等吸收双波长消去法50-2424十一月2023干扰组分至少有一个完整的吸收峰谷;待测组分在两波长处吸光度差值足够大，即⊿A待测»0;①等吸收双波长法的适用条件在干扰组分吸收曲线上找出两个等吸收波长，即Ab1=Ab2，⊿A干扰＝0②基本原理50-2524十一月2023（2）系数倍率法适用情况：干扰组分无完整吸收峰50-2624十一月2023计算公式：令KAy2=Ay1K

为掩蔽系数干扰A和待测A值都放大K倍，⊿A加大，灵敏度增加K：一般5～7倍，K过大，噪音被放大，S/N减小50-2724十一月20233、导数光谱法若将一个吸收光谱写作一个波长的函数：

A=CE=C·f（λ）该导函数的图像就是导数光谱。从原光谱数据中每隔一个波长小间隔（1－2nm），逐点计算出⊿A/⊿λ的值。将其对波长描绘成图像就是一阶导数光谱。导数光谱能给出更多的信息，用于鉴别、结构分析和痕量分析。50-2824十一月2023高斯曲线模拟一个吸收峰，如右图零阶光谱的极大在奇数阶导数中相应于零，在偶数阶导数中相应于极值。有助于吸收曲线峰值的精确确定。零阶光谱的拐点在奇数阶导数中产生极值，在偶数阶导数中为零值。利于肩峰的鉴别和分离。导数阶增加，极值数目增加（导数阶数+1）。谱带宽度变小，分辨力增高，可分离和检测重叠的谱带。（1）导数光谱的波形和特点50-2924十一月2023保持入射光强度I0在测定波长范围内恒定，则据L-B定律，吸光度A

对波长λ的导数：各阶导数信号与浓度成正比。定量依据曲线斜率越大，灵敏度越高导数阶数越增加，峰形越尖锐，分辨率越高（2）导数光谱定量原理50-3024十一月2023将干扰组分的干扰吸收表达为一个幂函数：干扰背景随求导阶次的增加而逐步降幂n阶导数后，干扰组分的n阶导数值为一常数，说明：导数光谱法可有效消除共存组分的干扰吸收（3）导数光谱法对干扰吸收的消除求一阶导数后：求n阶导数后：50-31（4）导数测量的方法24十一月202350-32正切法峰谷法峰零法选择性、灵敏度均提高，可痕量分析定性优势：利用信号更多、更明显，易于辨认。定量优势：能消除背景干扰、可分离重叠谱带注意事项：导数光谱变异很灵敏，导数光谱上的数值与浓度比值无通用常数。故需采取标准对比法。导数光谱的特点24十一月202350-3324十一月20234、褶合光谱法

convolutionspectrometry褶合光谱法：以正交函数为基础的一种信号分析方法。可使信号所包含的重要特征显现出来。褶合曲线分析：采用褶合的数学模型将吸收曲线转换成褶合曲线群，扩大不同组分对光吸收的差异性和吸收曲线的细微变化，减少各组分间的数学相关性，为定性和混合物定量提供了更多可利用信息。褶合变换（ConvolutionTransform，CT）被称为数学显微镜新的信号处理技术50-3424十一月2023（1）褶合光谱的基本原理和主要特点特点：信息量大：一条吸收光谱通过褶合变换可获得成百上千条褶合光谱，形成独立的光谱体系。同时包容导数光谱法和正交函数法，具二者的优点和理论基础，实用价值更广泛。提高了信噪比和分辨率，显露更多细微信息和变化。基本原理:50-3524十一月2023（2）褶合光谱的定性技术：经褶合变换不同物质的差异会在高分辨区域得到反映。为克服虚假信号，常以对照品褶合光谱的标准区域作为定性鉴别的依据。（3）褶合光谱的定量技术：单组分：对含有背景吸收的样品直接分析多组分：以褶合光谱为基础，结合最小二乘法求解。因减少组分间的数学相关性，通过异步分析和交互校正技术，可筛选出最佳结果。50-3624十一月2023（4）褶合光谱的适用条件和范围褶合光谱分析法的两个适用条件：线性：信号与待测物质的浓度成正比；加和性：混合物分析信号等于所含各组分信号之和。凡符合此两条的任何分析信号均可用褶合光谱分析技术进行分析信号的处理：紫外可见光谱，红外、近红外光谱分析荧光光谱分析，核磁共振波谱分析色谱分析50-3724十一月2023理论上，测定波长点数≥组分数即可。但其前提条件是样品要满足一定的理想条件：各组分数据均符合L－B定律；各组分吸收度符合加和性原则；各组分之间相关性小；各组分含量相差不大。实际上，多数情况并不能完全满足这些条件，致使计算结果出现偏差。为此，化学计量学的相关理论需要不断发展。如褶合光谱法等。数值计算法的前提及其局限性50-38UV定量分析方法归纳单组分吸光系数法工作曲线法对照法多组分解线性方程组双波长法（等吸收双波长消去、系数倍率）导数光谱法褶合光谱法24十一月202350-3924十一月2023五、紫外吸收光谱法的结构研究光谱特征的结构相关：生色团、助色团及其共轭情况能够表征的结构信息：推断分子骨架判断发色团之间的共轭关系估计共轭体系中取代基种类、位置和数目在结构研究中的地位和作用：不能反映分子的整体特征不能单独完全确定分子的结构50-4024十一月20231、有机物的紫外吸收光谱特征（1）饱和碳氢化合物：只有σ–σ*跃迁，在200~400nm无吸收，属真空紫外区。对结构研究无实用意义。（2）含孤立助色团和生色团的饱和化合物：助色团：n-σ*

生色团：n-π*跃迁；双键π-π*

醛酮有三个吸收峰：

π–π*150-180，n–σ*190，n–π*275-29550-4124十一月2023（3）共轭烯烃：

共轭体系增加：离域π-π*跃迁能级降低，波长红移、强度增加。（4）不饱和醛、酮、酸和酯：共轭情况π-π*强吸收n-π*吸收峰双键羰基无共轭约200nm，两200~260nmα,β不饱和醛酮约280nm310～350nmα,β不饱和酸酯比相应醛和酮的吸收波长长比醛和酮的相应波长短50-42前线轨道理论：离域π键的分子轨道跃迁24十一月202350-43利用紫外光谱鉴别苯酚与苯胺24十一月2023（a）苯酚的UV光谱图（b）苯胺的UV光谱图50-4424十一月2023（5）芳香族化合物E1吸收带E2吸收带B吸收带苯180nm强200nm较强230-270nm弱取代苯长移，ε↑远紫外区长移，ε↑生色取代现强K带长移，ε增加精细结构简化芳杂环类似类似类似强度↑精细简化或消失供电子基：－NCH3>－NHCOCH3>－O>－NH2>－OCH3>－OH>－Br>－Cl>－CH3吸电子基：－NO2>－CHO>－COOH>－CN－>－COO－>－SO2NH2>NH3+50-4524十一月20232、有机化合物结构的研究（1）从吸收光谱中初步推断官能团220~800nm内无吸收不含共轭体系，无羰基210~250nm有吸收带可能有2个共轭单位260~300nm有强吸收带可能有3~5个共轭单位250~300nm有弱吸收带表示羰基存在250~300nm有中强吸收带且含有振动结构（B带）表示苯环存在有颜色的化合物一般含共轭生色团5个以上50-46吸收波长的经验计算规则24十一月202350-47计算示例24十一月2023基数多一共轭取代基成环50-4824十一月2023结构异构体：可