现代仪器分析-紫外可见近红外吸收光谱

紫外-可见-近红外吸收光谱法1.光吸收的基础知识2.有机化合物的吸收光谱3.半导体与纳米 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的吸收光谱4.紫外—可见分光光度计5.紫外—可见吸收光谱的应用1.光吸收的基础知识光的本质是电磁辐射，光的基本特性是波粒二象性(waveandcorpuscleduality)。光的波动性是指光可以用互相垂直的、以正弦波振荡的电场和磁场 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示（图4.1）。电磁波具有速度、方向、波长、振幅和偏振面等。光可有自然光、偏振光（线偏振或园偏振）、连续波、调制波、脉冲波等。表示光的波动性有如下参数：1.1电磁辐射的特性光的波动性。光的传播以互相垂直的、以正弦　波振荡的电场和磁场在空间的传播表示。光的粒子性是指光可以看成是由一系列量子化的能量子（即光子）组成。光子能量为E＝hn=hc/nl=hc /n。h为Plank常数，h=6.626×10-34Js。1.1电磁辐射与物质的相互作用物质具有能量，是诱电体。物质与光的作用可看成是光子对能量的授受，即hn=E1-E0,该原理广泛应用于光谱解析。电磁辐射与物质的作用本质是物质吸收光能后发生跃迁。跃迁是指物质吸收光能后自身能量的改变。因这种改变是量子化的，故称为跃迁。不同波长的光,能量不同，跃迁形式也不同，因此有不同的光谱分析法。如下所示：NMR微波分光FTIR电化学法原子发射/吸收可见吸收紫外光电子谱紫外吸收/发射XPSX射线荧光分析XRD放射分析电磁波区域    电磁波可分为高频、中频及低频区。高频对应放射线（g射线，C射线），涉及原子核，内层电子；而中等频率指紫外-可见光，近红外、中红外和远红外光，涉及外层电子能级的跃迁，振动及转动。低频指电波（微波，无线电波），涉及转动，电子自旋，核自旋等。2.1光吸收宏观表示完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表观现象示意复合光设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia,透射光强度为It，反射光强度为Ir，则I0=Ia+It+Ir由于反射光强度很弱，其影响很小，上式可简化为：I0=Ia+It一、吸光度和透光度2.1光吸收宏观表示吸光度:为透光度倒数的对数，用A表示，即A=lg1/T=lgI0/It透光度：透光度为透过光的强度It与入射光强度I0之比，用T表示：即T=It/I02.2光吸收定律朗伯-比耳定律朗伯(Lambert)朗伯Lambert（1728-1777）Lambert被大家所熟悉的是他在π上的研究。第一位提供严谨证法来说明π是无理数。他在物理学上对光和热的研究有许多创新。Lambert在数学、物理、天文均有重要的贡献。 朗伯——比尔定律：A＝kcl一定温度下，一定波长的单色光通过均匀的、非散射的溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；k：常数，与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关c：吸光物质浓度l：透光液层厚度入射光I0透射光It当l以cm，c以g/L为单位，κ称为吸光系数，用a表示。A=acl成立条件是:待测物为均一的稀溶液、气体等，无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射；入射光为单色平行光。偏离朗伯-比耳定律的因素（1）入射光为非单色光（3）光程的不一致性。光源不是点光源，比色皿光径长度不一致，光学元件的缺陷引起的多次反射等，均造成光径不一致，从而与定律偏离。（2）溶液的不均性。实际样品的混浊，加入的保护胶体，蒸馏水中的微生物，存在散射以及共振发射等，均可吸光质点的吸光特性变化大。3.吸收过程的微观表现与原理物质分子内部三种运动形式：电子相对于原子核的运动；原子核在其平衡位置附近的相对振动；分子本身绕其重心的转动。分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级。三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。分子的内能：电子能量Ee、振动能量Ev、转动能量Er。3.1电子跃迁与分子吸收光谱转动能级间的能量差：0.005~0.05eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区（远红外光谱或分子转动光谱）；振动能级的能量差：0.05~1eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区（红外光谱或分子振动光谱）；电子能级的能量差较大，约为1~20eV。电子跃迁产生的吸收光谱在紫外-可见光区(紫外-可见光谱或分子的电子光谱)。分子的各能级：能级跃迁：电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带（带状光谱）。电子跃迁可以从基态激发到激发态的任一振动、转动能级上。故电子能级跃迁产生的吸收光谱包含了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带。绝大多数的分子光谱分析，都是用液体样品，加之仪器的分辨率有限，因而使记录所得电子光谱的谱带变宽。带状分子吸收光谱产生的原因：---宏观表现当一束光照射到某物质或其溶液时，组成该物质的分子、原子或离子与光子发生“碰撞”。光子的能量被分子、原子所吸收，由最低能态（基态）跃迁到较高能态（激发态）。3.2光的吸收：×××√4.紫外-可见吸收光谱的产生E=Ee+Ev+Erhv=ΔE=E2-E1=ΔEe+ΔEv+ΔEr分子、原子或离子具有不连续的量子化能级---微观仅当光子能量与被照物质基态和激发态能量之差相等时才能发生吸收不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子化能级，其能量差也不相同，物质对光的吸收具有选择性物质对光的选择性吸收吸收曲线透过光的颜色是溶液吸收光的互补色。有色溶液对各种波长的光的吸收情况，常用光吸收曲线来描述。将不同波长的单色光依次通过一定的有色溶液，分别测出对各种波长的光的吸收程度（用字母A表示）。以波长为横坐标，吸光程度为纵坐标作图，所得的曲线称为吸收曲线或吸收光谱曲线。3.3吸收光谱解析将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液，测量每一波长下溶液对光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，即可得到吸收曲线（吸收光谱）。描述了物质对不同波长光的吸收能力。吸收曲线：将不同波长的光透过某一固定浓度待测溶液，测量每一波长下溶液对光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，即可得到吸收曲线（吸收光谱）。描述了物质对不同波长光的吸收能力。关于吸收曲线：同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax;不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax不同;不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A有差异，在λmax处吸光度A的差异最大。在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。红移与蓝移有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长λmax和吸收强度发生变化:λmax向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移(或紫移)。强带和弱带εmax>104→强带εmax<103→弱带增色效应和减色效应——波长不变增色效应：吸收强度增强的效应减色效应：吸收强度减小的效应1.电子跃迁类型2.立体结构和互变结构的影响3.溶剂的影响-溶剂极性对吸收光谱的影响第二节有机化合物紫外可见吸收光谱有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：σ电子、π电子、n电子。分子轨道理论：成键轨道-反键轨道当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态（成键轨道）向激发态（反键轨道）跃迁。主要有四种跃迁，所需能量ΔE大小顺序为：n→π＊<π→π＊ 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ：在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。1.2单色器将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准直镜：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；色散元件：将复合光分解成单色光，棱镜或光栅；聚焦透镜：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝光学系统的核心部分，起分光的作用。其性能直接影响入射光的单色性，影响测定灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。色散元件：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同而将不同波长的光分开，缺点是波长分布不均匀，分辨能力较低。光栅：利用光的衍射与干涉作用制成，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有几乎均匀一致的高分辨能力。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。1.3样品室样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。检流计、微安表，电位计、数字电压表、记录仪、示波器及计算机等进行仪器自动控制和结果处理1.4检测器利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。1.5结果显示记录系统2.分光光度计的类型简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。2.1单光束型2.2双光束型2.3双波长型通过波长选择可方便地校正背景吸收：消除吸收光谱重叠的干扰，适合于混浊液和多组分化合物分析；只使用一个吸收池：参比溶液即被测溶液，避免了单波长法中因被测溶液与参比溶液在组成、均匀性上的差异及两个吸收池之间的差异所引入的误差。光路图：光路图：1.定性分析2.定量分析3.纯度检查结构辅助解析第五节紫外-可见吸收光谱法的应用有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，可作为定性依据，但不完全反映分子特性；计算吸收峰波长，可以确定共扼体系； 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 谱图库：46000种化合物紫外光谱的标准谱图。1.定性分析紫外光谱相同，两种化合物有时不一定相同，只有当max，max都相同时，可认为两者是同一物质。无机物的吸收光谱：计算吸收边---获得材料光学带隙值；吸收峰的位移反应材料的尺寸、掺杂浓度、缺陷等信息；反应薄膜材料透光性能---窗口层材料应用；判断半导体带隙类型：吸收系数α与光子能量的指数关系：正比于1/2次方----直接带隙材料正比于3/2次方----间接带隙材料间接跃迁吸收+直接跃迁吸收2.定量分析定量依据：朗伯-比耳定律，吸光度A=kcl灵敏度高：max在104～105之间（比红外大）测量误差与吸光度读数有关：A=0.434时读数相对误差最小；吸光度在0.2-0.8之间，误差较小，测定较准确。某些国家将数百种药物紫外吸收光谱的最大吸收波长和吸收系数载入药典，作为定性定量依据；3.纯度检查如果一化合物在紫外区没有吸收，而其中的杂质有较强吸收，就可以方便地检出该化合物中的痕量杂质。甲醇或乙醇中杂质苯：可利用苯在256nm处的B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长处几乎没有吸收；四氯化碳中二硫化碳杂质：可观察318nm处有无二硫化碳的吸收峰即可。4.有机化合物结构辅助解析200-400nm无吸收峰：饱和化合物或单烯化合物220-280nm无吸收峰：化合物中不含苯环、共轭双键、醛基、酮基、溴和碘210-250nm有强吸收峰(ε≥104)：表明含有一个共轭体系(K带)。共轭二烯：K带230nm；-不饱和醛酮：K带230nm，R带310-330nm可获得的结构信息：250-300nm有中等强度的吸收峰(ε=200-2000)：芳环的特征吸收(具有精细解构的B带)，化合物含芳环270-300nm有随溶剂极性增大向短波方向移动的弱吸收带：化合物中有羟基基团270-350nm有弱吸收峰(ε=10-100)：醛酮n→π*跃迁产生的R带260nm,300nm,330nm有强吸收峰：有3、4、5个双键的共轭体系光谱解析注意事项：确认max，并算出logε，初步估计属于何种吸收带；观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；须考虑pH值的影响。