第三章 紫外吸收光谱分析.ppt

第三章 紫外吸收光谱分析 1. 紫外-可见吸收光谱概述 紫外—可见（Ultraviolet-visible）分光光度法是利用某些物质分子能够吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。利用分子在紫外可见谱区的吸收光谱进行无机和有机物质的定量测定，辅助定性分析（如配合IR）。 分析依据的信息是组成分子的原子外层价电子的运动特征。 光谱分析的紫外区：通过石英（SiO2）、且不为氧所吸收的200～420nm谱区；可见光谱区为420～760nm。 1.1 分子吸收光谱的产生 在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。下图为分子的能级示意图。 此时，在微观上出现分子由较低能级跃迁到较高的能级；在宏观上则透射光的强度变小。 用一连续-辐射的电磁波照射分子，将照射前后光强度的变化转变为电信号，并记录下来，然后以波长为横坐标，以电信号（吸光度 A）为纵坐标，就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图-紫外吸收光谱图，如下： 也称吸收定律，A称为吸光度（absorbance），吸收度或光密度（OD，optical density），a称为吸收系数(absorotiviry),是化合物分子的特性，它与浓度（c）和光透过介质的厚度（b）成正比。当c为摩尔浓度，b以厘米为单位（l），a即以ε来表示，称为摩尔吸光系数或摩尔消光系数（molar absorptivity）。 1.2 分子吸收光谱类型 分子的转动能级差一般在0.005 ~ 0.05eV（1eV=1.6×10-9焦耳 ）。能级跃迁需吸收波长约为250 ~ 25mm的远红外光，因此，形成的光谱称为转动光谱或远红外光谱。 分子的振动能级差一般在0.05 ~ 1 eV，需吸收波长约为25 ~ 1.25mm的红外光才能产生跃迁。在分子振动时同时有分子的转动运动。称为振-转光谱，就是红外光谱。 电子的跃迁能级差约为1~ 20 eV，比分子振动能级差要大几十倍，所吸收光的波长约为1.25 ~0.06mm，主要在真空紫外到可见光区，对应形成的光谱称为电子光谱或紫外-可见吸收光谱。 吸收带：通常，分子是处在基态振动能级上。当用紫外、可见光照射分子时，电子可以从基态激发到激发态的任一电子能级上。因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包括了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带，这就是为什么分子的紫外-可见光谱不是线状光谱，而是带状光谱的原因。 不同物质结构不同或者说其分子能级的能量间隔各异，因此不同物质将选择性地吸收不同波长或能量的外来辐射，这是UV-Vis定性分析的基础。 2. 紫外-可见光谱的仪器原理 2.1. 紫外吸收仪器原理图 以下分别是单光束、双光束分光光度计的示意图以及仪器照片 2.2? 仪器部件介绍 A. 光源 用于提供足够强度和稳定的连续光谱。分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。 热辐射光源用于可见光区，一般用白炽灯，如钨丝灯和卤钨灯；钨灯和碘钨灯可使用的范围在340 ~ 2500nm。 气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯,它们可在160 ~ 360 nm范围内产生连续光源。 B. 分光系统 分光系统也叫单色器。 单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的光波且波长在紫外可见区域内任意可调。 能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。 a. 性能要求： ⑴ 高效能 ⑵ 宽波长范围 ⑶ 容易调节波长 ⑷ 好的波长精度和重现性 ⑸ 高的光谱纯度 ⑹ 好的机械稳定性 b. 滤光片单色器 组成: 入口狭缝、 滤光片、出口狭缝 性能： 吸收滤片 干涉滤光片 光谱通带宽度（nm） 20-30 10-15 透 过 率（T% ） 5-20% 40-60% c. 棱镜和光栅单色器 光谱通带宽度 少于 1nm 组成: 狭缝、色散元件、准直元件（ 透镜 、反射镜 ） 棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原理是依据不同波长的光通过棱镜时有不