實(shí)驗(yàn)一--紫外吸收光譜法

1、實(shí)驗(yàn)紫外吸收光譜法UV、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解紫外吸收光譜法的原理2 掌握紫外吸收光譜儀的操作以及測(cè)繪的方法3了解不同溶劑對(duì)紫外吸收光譜的影響二、根本原理紫外吸收光譜是由于分子中價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的。紫外吸收光譜的波長(zhǎng)范圍是100-400nm,其中100-200nm為遠(yuǎn)紫外區(qū)，200-400nm為近紫外區(qū),一般的 紫外光譜是指近紫外區(qū)。有機(jī)分子中可以躍遷的電子有：電子，電子和n電子。躍遷的類(lèi)型有：*，n *，*，n*。既然一般的紫外光譜是指近紫外區(qū)，即200-400nm,那么就只能觀察*和n *躍遷。也就是說(shuō)紫外光譜只適用于分析分子中具有不飽和結(jié)構(gòu)的化合物。fi-n*握|1D 恭 Vilra耳 AVi

2、tiifa » 亠 二 Z K IK 丄I* Z »JOOJW400A K (am)電子能般及電子就遷示倉(cāng)圖紫外光譜主要通過(guò)譜帶位置和吸收強(qiáng)度提供有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)信息，紫外光譜很寬，吸收強(qiáng)度常用最大吸收波長(zhǎng)處的摩爾系數(shù)表示，由n*躍遷產(chǎn)生的吸收帶稱為R帶，特征是吸收波長(zhǎng)較長(zhǎng)，270-300nm,吸收強(qiáng)度弱。由*躍遷產(chǎn)生的吸收帶稱為K帶，特點(diǎn)是吸收強(qiáng)度強(qiáng)，吸收波長(zhǎng)與共軛體系的大小密 切相關(guān)，一般每增加一個(gè)雙鍵大約紅移 30nm。作為有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)解析四大光譜之一，紫外吸收光譜具有方法簡(jiǎn)單、儀器普及率高、操作簡(jiǎn)便，紫外吸收光譜吸收強(qiáng)度大檢出靈敏度高，可進(jìn)行定性、定 量分析的特點(diǎn)。

3、苯的特征吸收帶為 184nm E1，204nm(E2), 254nm(B)。E1 帶、E2 帶和 B 帶式苯環(huán)上三個(gè)共軛體系中的*躍遷產(chǎn)生的，E1帶和E2帶屬?gòu)?qiáng)吸收峰帶，在230270nm范圍內(nèi)的B帶屬弱吸收帶，其吸收峰常隨苯環(huán)上取代基的不同而 發(fā)生位移。當(dāng)苯環(huán)上有助色基團(tuán)如一 OH、一 Cl等取代基時(shí)，由于n-n共軛， 使E2吸收帶向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，但一般在 210nm左右。同時(shí)，n-n共軛還能 引起苯吸收的精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。溶劑極性對(duì)紫外光譜的影響較復(fù)雜，主要可分為兩類(lèi)：對(duì)吸收強(qiáng)度和精細(xì)結(jié)構(gòu)的影響。在非極性溶劑中，尚能觀察到振動(dòng)躍遷的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 但假設(shè)改為 極性溶劑后，由于溶劑和溶質(zhì)的分子作用

4、力增強(qiáng)，使譜帶的精細(xì)結(jié)構(gòu)變得模糊, 以致完全消失成為平滑的吸收譜帶。對(duì)最大吸收波長(zhǎng)入max的影響。n和n-n躍遷的分子都含有非鍵的n電子，基態(tài)極性比激發(fā)態(tài)大，因此基態(tài)能夠 與溶劑之間產(chǎn)生較強(qiáng)的氫鍵，能量下降較大，而激發(fā)態(tài)能量下降較小，故躍遷能 量增加，吸收波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)，即發(fā)生藍(lán)移。而在n-n*遷的情況下激發(fā)態(tài)的極性比基態(tài)強(qiáng)，溶劑使激發(fā)態(tài)的能級(jí)降低的比基態(tài)多，當(dāng)溶劑極性增大使n-n躍遷所需能量減小發(fā)生紅移7T*三、儀器與試劑1 儀器：紫外吸收光譜儀TU-1901、1cm石英比色皿、容量瓶50mL2 試劑：苯、正己烷、三氯甲烷、無(wú)水乙醇、去離子水四、實(shí)驗(yàn)步驟在室溫條件下，以正己烷、三氯甲烷氯

5、仿、無(wú)水乙醇和去離子水為溶劑， 在紫外光譜200-400nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描測(cè)定苯的紫外吸收光譜；1 配制溶液：取5只分別標(biāo)為1, 2, 3, 4的50mL容量瓶。各參加mL苯, 分別用正己烷、三氯甲烷、乙醇和去離子水定容至50ml,搖勻。2 測(cè)定溶液：從200-400nm對(duì)混合溶液進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，得到吸收光譜。3 分析圖樣：觀察各吸收譜的曲線，分析不同溶劑對(duì)苯的吸光度的影響。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果極性順序：正己烷V苯V三氯甲烷V無(wú)水乙醇V水圖四以去離子水水為溶劑苯的紫外吸收光譜圖2.0-2002252752.5-烷醇水 烷甲乙子 己氯水離 -IE二比-*250波長(zhǎng)(nm)圖五在不同溶劑下苯的紫外吸收光譜圖

6、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1譜圖在250-300nm范圍內(nèi)有中等強(qiáng)度的吸收帶并呈現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)，同時(shí) 在200nm附近有強(qiáng)吸收帶，說(shuō)明溶劑中含有苯。苯的紫外吸收在205-210nm處有 一個(gè)強(qiáng)吸收帶即 呂帶，苯環(huán)上三個(gè)共軛雙鍵的 n n躍遷特征吸收帶，在240-270 處有一個(gè)較弱的吸收帶即B帶，nn與苯環(huán)振動(dòng)引起的。2苯在不同溶劑中得到的紫外吸收曲線形狀大體是相同的，說(shuō)明有機(jī)物 的紫外吸收曲線的形狀反響了有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，不會(huì)因?yàn)槿軇┑母淖兌淖儭?苯在正己烷溶劑中260nm附近的最大吸光度小于其在三氯甲烷、乙醇 和水溶劑中的最大吸光度。說(shuō)明了最大吸光系數(shù)受溶劑的影響，在極性溶劑中隨 極性的增大而減小。這是因?yàn)?/p>

7、溶質(zhì)和溶劑常形成氫鍵，或溶劑的偶極使溶質(zhì)的極 性增強(qiáng)，引起n n吸收帶的遷移。4苯在非極性溶劑中的最大波長(zhǎng)小于其在極性溶劑中的最大波長(zhǎng)，在nn*躍遷中，激發(fā)態(tài)的極性大于基態(tài)，因此，當(dāng)使用極性大的溶劑時(shí)，由于溶劑與溶 質(zhì)的相互作用，使基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能量都降低，但激發(fā)態(tài)的能量降低更多，因此 的n n*量差變小，所以吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波移動(dòng)，即發(fā)生紅移。5在極性溶劑中， 隨著極性的增大， 苯 B 帶的最大吸收波長(zhǎng)變化不明顯。 理論上溶劑的極性越大，n n*量差越小，所以吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波移動(dòng)。即發(fā)生 紅移?？赡苁菍?shí)驗(yàn)誤差或儀器的精度影響。六、思考題1配制試樣溶液濃度的大小，對(duì)吸光度測(cè)量值有何影響？ 答：當(dāng)溶液濃度小于 L 的稀溶液時(shí)，吸光度與濃度不成線性關(guān)系，但與折 射率 n 關(guān)系密切， 在高濃度時(shí)， 由于折射率隨濃度的升高而增大， 因此會(huì)偏離比 爾定律。2對(duì)已經(jīng)初步確認(rèn)的化合物純品，再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)未知物作進(jìn)一 步鑒定。答：對(duì)于已經(jīng)初步確定的化合物純品， 可以將未知物與純品一起做他們的吸 光光譜比擬， 如果吸光光譜圖相近， 就可以推斷該未知物中含有該化學(xué)純品， 或 具有類(lèi)似官能團(tuán)。反之如果出