仪分绪论-紫外

nullnull第一章 绪论一、 分析化学与仪器分析区别分析化学仪器分析联系null（1） 原理上 分析化学：以化学反应为基础 仪器分析：物质的物理性质或物理化学性质与物质的化学组成、含量、化学结构区别：null（2） 历史上 分析化学：经典分析方法 历史悠久，方法成熟。 仪器分析：现代分析方法 60年左右历史，但发展迅速。null（3） 侧重点 分析化学：常量/半微量 mL，克 仪器分析：微量/痕量 超微量/超痕量null微量分析：样本质量小于1mg的分析 头发中锌或铁的含量 痕量分析：对样本中含量小于10-6的组分进行分析 海水中的铀 含量小于10-9null（4） 特点 分析化学：经典、成熟、准确、精密 仪器分析：灵敏度高、选择性好、快速、自动化、适应性广null联系：互补关系 分析化学：含量高，精确度高， 误差千分之几 仪器分析：含量低，精确度低，误差百分之几 null二、分类（1）光谱分析（2）电化学分析（3）色谱分析（4）热分析（5）质量分析null第二章 光谱分析基础一、 电磁辐射简称为光： 高速通过空间传播的光子流 波粒二象性：波动性，粒子性 普朗克公式：光子能量 E＝hυ， h = 6.626×10-34Js ，Plank常数 υ为光的频率。null电磁波谱：第10页，表2-1光谱法原子光谱法光谱法分子光谱法吸收光谱法发射光谱法null二、原子光谱法原子光谱：原子核外电子在不同能级间跃迁产生的光谱。是一些分离的特征锐线。频率吸光系数特点：线光谱null原子轨道 n, l, m三个量子数 n , l , m电子运动状态主量子数角量子数磁量子数null钠（11Na）原子基态钠原子：1s2 2s2 2p6 3s13s1 ：n=3 l=0 m=0 ms =+1/2激发态钠原子：1s2 2s2 2p6 4s1能量 E0能量 Ejnull能量 E0能量 Ej2能量 Ej1ΔE1=Ej1-E0υ=|En2- En1|/h = hυ1ΔE2=Ej2-E0= hυ2同一原子不同的原子 不同的ΔEΔE=Ej-E0 = hυnull原子光谱法原子吸收光谱法原子发射光谱法原子荧光法null三、分子光谱法 电子在分子内不同能级间跃迁产生的光谱。分子能量 E=En +Et + Ee + Ev + Er核能变化小电子能振动能转动能平动能null电子能级n=1n=24 3 2 1 0振动能级4 3 2 1 04 3 2 1 0转动能级4 3 2 1 0转动能级null ΔE=E2-E1=(Ee + Ev + Er)2- (Ee + Ev + Er)1=ΔEe + ΔEv + Δer = hυ 1-20ev 1.25um-60nm紫外-可见光 0.025-1ev 50-1.25um 近、中红外 10-4- 0.025 ev 1.25cm-50um远红外、微波电子光谱 振动光谱 转动光谱特点：带状光谱分子光谱null紫外-可见分光光度法 分子荧光 分子磷光电子光谱null紫外-可见分光光度法 由电子能级跃迁而产生，伴有振动能级的跃迁。 近紫外光： λ =200-400nm ΔE= hυ=6.2--3.1ev 可见光： λ =400-760nm ΔE= hυ=3.1--1.6 ev null振动光谱： 红外分光光度法 分子振动能级的跃迁，伴有转动能级的跃迁。null第三章 紫外-可见分光光度法 是对分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用光谱分析法。 分子或离子对某一波长范围的光有吸收，根据吸收光谱进行定性、定量分析。 常规分析中，50%的定量分析用到紫外-可见分光光度法。null紫外-可见分光光度法的特点：1 准确度：误差1-3% 2 仪器：普及，价廉 3 适应性：应用于各行业 4 选择性：优于普通容量、滴定分析 5 灵敏度：10-6 g/mlnull一、紫外-可见吸收光谱 （一）物质对光的选择性吸收400 500 6001.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0Aλ /nm三(邻二氮菲)合铁(II) 离子的吸收光谱c2c4c其它条件相同最大吸收波长λmax带状光谱null电子能级n=1n=24 3 2 1 0振动能级4 3 2 1 0ΔE=E2-E1 = hυnull有机化合物的紫外-可见吸收： 三种与紫外-可见吸收光谱 有关的电子： σ电子 π电子 n电子nullπ π*σ σ*成键轨道非键轨道反键轨道 n σ* n π*ΔE减小ΔE=E2-E1 = hυσ* π* n π σnullσ σ* n σ*饱和有机物，真空紫外区 含有杂原子饱和烃衍生物，真空紫外区λ< 200nmΔE=E2-E1 = hυnullπ π* n π*含有杂原子的不饱和有机物具有不饱和键的有机物εmax小εmax大null具有共轭双键结构的有机分子（在近紫外区（200-380 nm）和/或可见光区（380-780 nm）有吸收）共轭程度增加， ΔE降低 吸收峰波长红移，吸收光的能力增强null无机化合物的紫外-可见吸收： 当过渡金属离子处于配位体形成的负电场中时，5个简并的d轨道发生能级分裂，在外来辐射激发下，d电子从能量低的轨道跃迁到能量高的轨道(d-d跃迁)时产生配位体场吸收带。棕红色null二、朗伯-比尔定律1. 透光度，吸光度I0ItIa= TI0 =Ia + It It I0透光度入射光强度透射光强度吸收光强度null吸光度 ( A) : 透光度的负对数A= - lg T =lgI0 It溶液对入射光的吸收程度null液层厚度(L)一定时， 吸光度(A)  溶液浓度(c)溶液浓度(c)一定时， 吸光度(A)  液层厚度(L)Lambert 发现 :Beer 提出:绝对的相对的nullLambert-Beer定律：当某一单色光通过溶液时，溶液的吸光度（A）与溶液的浓度（c）和液层厚度（L）的乘积成正比。A=εL c A= k LρL ：液层厚度 (cm)ε：摩尔吸光系数(Lmol-1cm-1) 吸光度c ：(molL-1 ) ρ ：(gL-1)k ：吸光系数(Lg-1cm-1 ) null A=εL cA= k Lρ 温度 吸收光的波长 溶液的性质与两个吸光系数有关的因素null A=εL cA= k Lρ ε， k 物质对某一波长的光的吸收能力 测量的灵敏度摩尔质量ε= k M比吸光系数a1% 1cmε= 0.1Mra1% 1cmnull3. 吸光度的可加性I0It1MIt2ItNOA= - lg T =lgI0 ItnullAM =lgI0 It1AN =lgIt1 It2AO =lgIt2 It+ lgIt1 It2lgI0 It1+ lgIt2 It= lgI0 ItAM + AN + AO = Anull4. 影响朗伯-比尔定律的因素（1 ）被测物浓度的大小 被测物分子间碰撞，使分子能级发生变化。被测物浓度增加，分子间碰撞几率增加。 （2 ）入射光的波长null三、紫外-可见分光光度计 光源、单色器、吸收池、检测器。光源：提供激发能,使待测分子产生吸收， 单色器：使光源发出的光变成所需要的单色光， 吸收池：用于盛放试液， 检测器：光电转换器（光电管）。光源 单色器 吸收池 检测器 null1. 光源 （连续光谱）钨灯：320-2000nm，可见及近红外区 氢、氘灯：190-350nm，紫外区2. 单色器（分光系统）棱镜：光的折射率 光栅：光的衍射null3.吸收池玻璃 可见光区石英 紫外光区1cm, 0.5cm, 5cmnull空白液被测液毛细管null仪器类型：1. 单波长单光束型2. 单波长双光束型3. 双波长分光光度计1. 单波长单光束分光光度计1. 单波长单光束分光光度计可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图2.单波长双光束分光光度计2.单波长双光束分光光度计双光束型可以消除光源强度变化的影响.null配位反应 Fe3+ + 6SCN- → [Fe(SCN)6 ]3-b. 氧化还原反应 2Mn2+ + 5IO4- + 3H2O → MnO4-四、分析条件的选择 1. 显色反应及影响 （1）类型null（2）要求 a. 高的摩尔吸光系数 b. 高的选择性 c. 生成物要有好的稳定性 d. 固定的组成null（3）影响检测的因素 a. 显色剂量C显AnullC显AMo5+ + SCN- →[Mo(SCN)3 ]2+ [Mo(SCN)5 ] [Mo(SCN)6 ]-浅红 橙红 浅红nullb. 酸度 PAR ( 1,2-吡啶偶氮间苯二酚 )H3R+ H2R HR- R2- OH-OH-OH-H+H+H+pH <6 6-12 >12pHA8 10Pb2+ +HR-nullpHA8 10null2. 读数被测物浓度的影响 仪器条件的限制 精度 暗噪音 信号噪音一般仪器 ΔT=±1%= 0.4343Δc cΔT T lgTnull[例] 某一浓度为4×10-5mol/L的物质（相对分子质量为100）溶液用显色剂显色后，在波长490nm处用1cm吸收池测得T=11%，求摩尔吸光系数、吸光系数、比吸光系数，若ΔT=±1%，则读数误差为多少？若要求低于3%，怎么处理？ A= -lgT= -lg11%=0.96 A=εbc 0.96=ε×1×4×10-5 ε=2.4×104ε=aM 2.4×104 =a ×100 a = 240 a1% 1cmε= 0.1Mr2.4×104=0.1 ×100 ×a1% 1cma1% 1cm=2400null= 0.4343Δc cΔT T lgT=Δc c0.4343 × ±1% 11%×0.96= ±4.1%稀释，L 减小，差示法null3. 参比溶液 a. 溶剂参比 b. 试剂参比：溶剂+试剂+显色剂 c. 样品参比（试样参比）： 溶剂+试剂+样品 d. 平行操作参比：药代分析，测血液中药物的含量。 4. 测定波长：λmaxnull五、定量方法 1. 单组分 a. 校准(标准)曲线法 配制一系列标准溶液 选择浓度较大的标准溶液浓度逐次递增λ入射光 λ1 ，λ2 …… λn A A1 ， A2 …… Annull400 500 6001.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0Aλ /nm 作A ~ λ图，求λmaxnull400 500 6001.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0Aλ /nmλmax=508nm 作A ~ λ图，求λmaxnull取λ入射光=λmax = 508nm（工作曲线） 吸光度A 纵坐标溶液浓度 横坐标( c ρ )molL-1 gL-1 c c1 ， c2 …… cn A A1 ， A2 …… Annull15 30 45 60 751.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0Aρ/mg.L-1λ= 508nm标准曲线null15 30 45 60 751.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0Aρ/mg.L-1λ= 508nm标准曲线Ax X：被测样品溶液null15 30 45 60 751.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0Aρ/mg.L-1λ= 508nm标准曲线Ax X：被测样品溶液null15 30 45 60 751.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0Aρ/mg.L-1λ= 508nm标准曲线ρx Ax X：被测样品溶液null因数法 c c1 ， c2 …… cn A A1 ， A2 …… Anc AK=c Acx =K Axnull c c1 ， c2 …… cn A A1 ， A2 …… AncxAx间隔小null回归方程法A = a + b c c c1 ， c2 …… cn A A1 ， A2 …… Ana，bcxAxnullb. 标准对照法 A=εL cA= k Lρ As cs Ax cx=null2. 多组分吸光度的可加性 Aλ1 =ελ1，M L cM + ελ1，N L cN Aλ2 =ελ2，M L cM + ελ2，N L cN n = 2测得L = 1cm ε校准曲线法求出 cM ，cN n 个组分？n 个波长null双波长法(等吸光点法)优点：能在复杂样本体系中，直接对两种成分进行分析，两组分的吸收曲线可以有部分重叠，能避免背景吸收的干扰。除被测组分外，所有杂质对光的吸收、折射、散射等效应的累加。null Aλ1 = Aλ1，被 + Aλ1，干 + Aλ1，背 Aλ2 = Aλ2，被 + Aλ2，干 + Aλ2，背 Aλ1，背= Aλ2，背ΔA=Aλ2，被 - Aλ1，被 + Aλ2，干- Aλ1，干 若 Aλ2，干= Aλ1，干 ΔA = (ελ2，被 L - ελ1，被 L ) c被nullAλλ1 λ2 λ3A2 A3 A1 被测物干扰物null测定波长的选择Aλ1，干= Aλ2，干= Aλ3，干 ΔA尽可能大选λ1，λ2，null系数倍率法Aλ被测物干扰物λ1 λ2null n Aλ2，干= Aλ1，干 Aλ1 = Aλ1，被 + Aλ1，干 Aλ2 = Aλ2，被 + Aλ2，干 nAλ2 = nAλ2，被 + nAλ2，干ΔA =Aλ1 – n Aλ2 =Aλ1，被 –nAλ2，被ΔA = (ελ1 L + nελ2 L ) c被nullT0 5% 10010%cx cs50%将cs溶液的透光度调节至100%差示分光光度法nullΔA = | As – Ax | = | -lg Ts + lg Tx | = | lg | Ts Tx = εL | cs – cx | 定值Ts Tx 为定值Ts 10%→ 100% Tx 5% → 50% 提高准确性null导数光谱法(微分光谱法)提高灵敏度、分辨率null六、在医学检验中的定量分析 紫外-可见分光法是进行定量分析最广泛使用的、最有效的手段之一。尤其在医院的常规化验中，95%的定量分析都用此法。null[例]双波长法测定新生儿血清胆红素（BB）的浓度： 被测组分：胆红素（BB） 干扰组分：血红蛋白（HHB） 测定波长的选择： λ455 ， λ575 A455 = A455(BB) + A455(HHB) A575 = A575(HHB) 血红蛋白（HHB）: A455(HHB)= A575(HHB) ΔA = A455 – A575 = A(BB)= εlc(BB)