Методы молекулярно-абсорбционной спектроскопии в УФ- и видимой областях презентация

избирательном поглощении веществами излучения.
Поглощение вызвано переходом валентных электронов внутри молекулы с занятых орбиталей основного электронного состояния на вакантные орбитали возбужденного состояния.

в вакуумной УФ- области (λ<200нм). Характерны для метана и его гомологов.

n→σ*-переходы – связаны уже с меньшими затратами энергии. Характерны для соединений, содержащих гетероатомы (N, O, S). Полосы поглощения, вызванные этими переходами, наблюдаются в УФ – области до 300 нм. Значение длины волны в максимуме поглощения зависит от электроотрицательности гетероатома.
CH3Cl λmax = 173 нм
CH3OH λmax = 184 нм

энергии, полосы поглощения, соответствующие этим переходам, находятся в более длинноволновой области и имеют наибольшую интенсивность. Характерны для молекул, содержащих кратные связи.
n→ π* - переходы - полосы поглощения, соответствующие этим переходам, находятся в наиболее длинноволновой области и имеют меньшую интенсивность. Характерны для молекул, содержащих кратные связи и гетероатом. π → π* - переходы и n→π* - переходы имеют наибольшее аналитическое значение

Типы электронных переходов

электронов с орбитали, локализованной в одной части молекулы, на орбиталь, локализованную в другой части молекулы.

или ионы) образуют новую частицу (комплекс), в котором происходит переход электронов с орбитали одной частицы на орбиталь другой.

спектра, приводящее к изменению энергии электронов.

только окрашенные вещества.
Фотометрическая реакция – перевод неокрашенных и слабоокрашенных соединений действием специальных реагентов в окрашенные соединения для увеличения интенсивности поглощения.
Чаще в качестве фотометрических реакций используют реакции комплексообразования, а также окислительно-восстановительные, с различными органическими реагентами и др.
Cu2+ + 4 NH3 = [ Cu(NH3)4 ] 2+

поглощения образующегося окрашенного соединения не менее 40000.
Избирательность – в реакцию должно вступать только определяемое вещество.
Устойчивость образующегося комплекса.
Полнота связывания определяемого компонента в комплекс.
Интенсивная окраска образующегося комплекса.
Хорошая растворимость комплекса в растворителе.
Разность между длинами волн, соответствующих максимумам поглощения реагента и продукта реакции (оптимально, если ∆λ=80 нм).

фотометрической реакции, образующийся ее продукт экстрагируют несмешивающимся с водой растворителем, в котором он фотометрируется.
Экстракционную фотометрию чаще используют в случаях, когда продукт фотометрической реакции плохо растворим в воде, либо в растворе присутствуют соединения, мешающие определению.

длина волны светового потока, соответствующая максимальному поглощению.
Измеряют оптическую плотность исследуемого раствора при разных длинах волн.
Выбирается светофильтр, при котором оптическая плотность максимальна.

в фотоэлектроколориметрии 0.12 – 1.2
А = ε · l · C
Подбирают концентрацию и толщину кюветы таким образом, чтобы обеспечить оптимальный диапазон оптических плотностей, обычно C < 0.01моль/л.
4. Наличие раствора сравнения
При анализе однокомпонентных растворов раствором сравнения является растворитель или это может быть раствор, содержащий все компоненты анализируемого раствора, кроме определяемого вещества.

для расчетов аналитическую форму закона Бугера-Ламберта –Бера.
Применяют следующие методы:
Метод сравнения
При l = const, выполняется следующая зависимость:

отсюда

вещества, охватывающую область возможных концентраций, измеряют их оптическую плотность.
Строят график зависимости оптической плотности от концентрации. В случае выполнения основного закона светопоглощения для данного интервала концентраций график представляет собой прямую линию.
Измерив оптическую плотность анализируемого раствора, его концентрацию определяют по графику.
Метод градуировочного графика отличается высокой точностью.

Ax = ε·l·Cx
Оптическая плотность анализируемого раствора c добавкой стандартного:
Ax+ст = ε·l·(Cx+Сст)
Выполняется зависимость:



При решении, получаем:

специальных фотометрических реагентов.
Определения без реагентов
В УФ-области можно определять многие органические соединения, имеющие полосы поглощения π→π* и n→π*- переходов в УФ-области, например, ароматические углеводороды и т.д.
В видимой области можно определять окрашенные органические соединения, имеющих полосы π→π* и n→π*- переходов в видимой области, а также окрашенные неорганические соединения, поглощение которых, как правило, вызвано совершением d→d*- переходов, например, MnO4--, Cr2O72—ионы.
Определения с помощью реагентов
Для проведения анализа проводят фотометрическую реакцию.

молярного (удельного) коэффициента поглощения

Обязательное условие применения метода-
подчинение анализируемой системы закону Бугера-Ламберта-Бера.

Если коэффициент поглощения анализируемого вещества неизвестен, его определяют экспериментально.
Готовят серию стандартных растворов анализируемого вещества, измеряют оптическую плотность, для каждого рассчитывают коэффициент поглощения, получают среднее значение.




Измерив оптическую плотность анализируемого раствора и зная коэффици

С0 (причем, С0< Сх). Метод применяют при анализе растворов с высокой оптической плотностью.

плотностью. Границы оптической плотности устанавливаются по раствору известной концентрации и раствору контрольного опыта. Расчет концентрации проводят методом градуировочного графика.
Метод предельной точности
Границы оптической плотности устанавливаются по двум растворам известной концентрации С1 и С2 (С1< Сх< С2). Расчет концентрации проводят методом градуировочного графика.

Основой метода является закон аддитивности оптических плотностей.
Для раствора, содержащего два вида светопоглощающих частиц:




Решение системы уравнений позволит рассчитать концентрации С1 и С2.

–его первая производная; В – его вторая производная.
Производная спектрофотометрия позволяет более точно определять длину волны в максимуме поглощения, снижает систематические погрешности.

оптической плотности раствора.






1- оптически активно определяемое вещество;
2- оптически активен титрант;
3- оптически активен продукт титриметрической реакции;
4- оптически активны иопределяемое вещество и титрант.

лекарственных веществ
Идентификация на основании электронного спектра. Спектр лекарственного вещества сравнивается со спектром стандартного образца этого вещества.




Например, УФ-спектр фуросемида 0,0005%-ного раствора фуросемида в 0,01 М растворе NaOH имеет два максимума поглощения — при 228 и 271 нм и один минимум — при 249 нм,
тогда как 0,005%-ный раствор фуросемида в том же растворителе соджержит один максимум при 333 нм и минимум — при 295 нм.

основании коэффициента поглощения
Например, коэффициент поглощения парацетомола в 0,1М растворе HCl при 240 нм равен 880 л/моль см.
Оценка чистоты лекарственного вещества.
Готовят раствор лекарственного вещества определенной концентрации и измеряют величину оптической плотности при определенной длине волны. Например, оптическая плотность 16%-ного раствора анальгина при 400 нм не должна превышать 0.1.
обнаружение специфических примесей по появлению дополнительных полос поглощения в электронном спектре. Например, максимум поглощения адреналина находится при 278 нм, а его специфической примеси – адреналона, при 310 нм.
3. Определение количественного содержания лекарственных веществ.

группы, содержащие изолированные и сопряженные кратные связи, ароматические фрагменты, радикалы и атомы с неподеленными электронными парами, которые избирательно поглощают электромагнитное излучение.

сдвиг (или красный сдвиг) –сдвиг полосы поглощения в сторону больших длин волн.

Гипсохромный сдвиг (или синий сдвиг) – сдвиг полосы поглощения в сторону меньших длин волн.

Гиперхромный эффект - повышение интенсивности поглощения.

Гипохромный эффект – понижение интенсивности поглощения.

спектра исследуемого соединения со спектрами других соединений известной структуры. По УФ-спектрам можно отличить соединения, содержащие сопряжённые хромофоры и ауксохромы, от соединений с изолированными хромофорами и ауксохромами

электронной спектроскопии можно различить цис- и транс-изомеры. Как правило, транс-изомеры имеют более длинноволновые полосы поглощения π→π*-перехода с большей интенсивностью по сравнению с цис-изомерами.

может происходить нарушение сопряжения. При нарушении копланарности молекулы спектры сопряжённых систем становятся похожими на спектры изолированных хромофоров.

1 – дифенил;
2 – 2 – метилдифенил;
3 – 2,6 – диметилдифенил;
4 – 2,2’- диметилдифенил;
5 – 2,2’,6,6’- тетраметилдифенил

ходом реакции
Осуществляется в процессе синтеза органических соединений. В этих случаях спектры записывают для выбранных аналитических длин волн исходного соединения и (или) продукта реакции. Регистрируется изменение оптической плотности от начала до конца реакции как функция времени.

при изучении таутомерных превращений, кислотно-основных взаимодействий. Метод применим лишь в тех случаях, когда изомеризация затрагивает хромофорную группу.

В алканах возможны только σ→σ* электронные переходы. Эти переходы не могут быть обнаружены при помощи серийных спектрофотометров. Поэтому жидкие алканы применяют в электронной спектроскопии в качестве растворителей.

в области 165 – 200 нм. Этилен λmax =165 нм.

Алкильные заместители у этиленовых углеродных атомов приводят к небольшому батохромному сдвигу, и соответствующее поглощение наблюдается при 175–200 нм. Циклические непредельные углеводороды имеют спектры, аналогичные спектрам алкенов.

При сопряжении кратных связей наблюдают батохромный и гиперхромный эффекты полос поглощения.

перехода.
Ацетилен λmax = 173 нм
алкилацетилены λmax= 187 нм
диалкилацетилены λmax 190 нм.

полосу поглощения λmax 270–290 нм (ε 15–30), обусловленную n→π*-переходом.

полосы поглощения в области 204–235 нм (ε 20–60), соответствующие n→π*-переходам. В спектрах α,β-ненасыщенных кислот проявляются интенсивные полосы поглощения, соответствующие π→π*-переходу в сопряжённых системах, а также наблюдают батохромное смещение полос поглощения, обусловленных n→π*-переходами .

неорганической и органической природы, в том числе и лекарственных веществ.