UV-Vis スペクトル法

UV-Vis スペクトル法
測定の原理
可視・紫外線の波長
赤外
ラジオ波
108
波長
106
(nm)
102
104
分子の振動状態
780nm
マイクロ波
700
赤外線
可視光
600
紫外線
100
分子の電子状態
500
X線
10-2
380
γ線
紫外
200nm
紫外・可視光の吸収
励起状態＝10-14～10-7秒安定
LUMO
hν
ΔE = hν
HOMO
例
σ → σ*
n → σ*
σ*
反結合性軌道
π → π*
n → π*
π*
ホルムアルデヒドのπ→π*遷移
非結合性軌道
n
π
結合性軌道
σ
ホルムアルデヒドの n→π*遷移
π→π*遷移・・・ C=C、芳香族など
n →π*遷移・・・ C=O、N=Oなど（非共有電子対の存在）
共役系の拡張
可視領域
R
λmax
R
吸光度
200
波長 nm
-H
255
- OH
275
- NH2
280
500
π→π*遷移の軌道間のエネルギー差が減少
長波長シフト
Lambertの法則
ΔL
I/Io
単色光
透過光
I0
I
L
1
I
I0 ＝ 2
1
4
1
8
セル長 L
1
2n
log I/I0 = - ε L
Beerの法則
濃度n倍
濃度2倍
基準濃度
I/Io
I0
I
L
I
I0 ＝
1
2
I0
I
I0
I
L
L
1
4
1
2n
log I/I0 = -εC
溶液濃度 C
Lambert-Beerの法則
-log I/I0 ∝ セル長L、溶液濃度C
- log (I/I0) = εCL
I/I0 = 透過度 (T)
-log (I/I0) = 吸光度 (A)
ε= モル吸光係数
（溶質固有の定数）
A = εCL
スペクトル
例
1.5
(λmax , Amax) = ( 460 , 1.15)
A = εCL
測定濃度 2.0×10-5M
(λmax , Amax)
1.0cm 石英セル使用
A
εmax =
=
=
0
250
波長 (nm)
600
A
C(mol/L) ×L(cm)
1.15
2.0×10-5 × 1.0
57,500
紫外可視吸収スペクトルでわかること
• 予想される物質のスペクトルと比較して同定が
でき、不純物などの存在が推定できる。
• 吸収の強さは物質の濃度に比例するので、定
量分析が可能である。
• 吸収の位置、強度から立体構造が推論できる。
検量線法による定量方法
① 標準液の吸光度を測定する
② 結果より検量線をひく
③ 濃度未知の試料の吸光度測定
（検量線に合わせて濃度希釈）
④ 検量線より成分量を算出
吸光度
標準液 1.0 mg / L
0.105
標準液 2.0 mg / L
0.198
標準液 3.0 mg / L
0.295
標準液 4.0 mg / L
0.410
標準液 5.0 mg / L
0.502
試料（50倍希釈）
0.370
吸光度
測定試料
0.50
0.370
0.25
0
試料濃度(50倍希釈)
= 3.7 mg/L
1
2
3
4
濃度(mg/L)
5
装置と測定について
紫外可視分光計のしくみ
D2 ランプ (UV)
スリット
回折格子
W ランプ (VIS)
対照
検出部
ビームスプリッター
試料
測定について
スペクトルデータ
対照＝溶媒
検出部
A
試料＝溶質＋溶媒
nm
溶媒、セル、機器などの外的因子に影響されない
ベースライン補正
検出部
溶媒
補正
A
A
溶媒
nm
nm
溶媒の選択
・溶解性
・測定波長領域に吸収がない
・溶質と相互作用しない
・揮発性が低い
セルの種類
ガラスセル：可視部用（370nm以上の波長領域）
プラスチック製セル：可視部用（370nm以上の波長領域）
石英セル：紫外、可視部用。高価で破損しやすいので注意して使用する
C
A
A
B
C
D
B
：一般用、低沸点溶媒にはふたをする
：希薄溶液用
：吸光度が大きい場合
：液量が少ない場合
D
セルのとり扱い
①手で持つ時はすりガラスの面を持つ
②セルホルダーに収めるときも、透過面に指紋や異物のつかないように
注意する
③試料を入れるときは、まずセルを蒸留水で洗い、次いで試料溶液で2
～3回共洗いした後、セルに約６割の高さ（約3mL）まで入れる
④吸収セルの外側が濡れたときはキムワイプで拭う
⑤使用後、内容物が分かっているうちに洗浄する
（通常は用いた溶媒、水に不溶の場合はアルコール、アセトンで洗う）

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