2022年实验1、紫外可见光谱实验报告 .pdf

一、实验目的1、学会使用UV-2550 型紫外 -可见光分光光度计。2、掌握紫外可见分光光度计的定量分析方法。3、学 会 利 用紫 外可 见 光谱 技 术 进行 有机 化 合 物特 征和 定量 分 析的方法。二、实验原理基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性建立起来的分析测定方法称为紫外 可见吸收光谱法或紫外可见分光光度法。紫外可见吸收光谱是由分子外层电子能级跃迁产生，同时伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁，因此吸收光谱具有带宽。紫外可见吸收光谱的定量分析采用朗伯-比尔定律， 被测物质的紫外吸收的峰强与其浓度成正比，即：其中 A 是吸光度， I、I0分别为透过样品后光的强度和测试光的强度，为摩尔吸光系数，b 为样品厚度，c 为浓度。紫 外吸收光谱是由于分 子中 的电子跃迁产生的。按分子轨道理论，在有机化合物分子中这种吸收光谱取决于分子中成键电子的种类、电子分布情况，根据其性质不同可分为3 种电子：（1）形成单键的电子；（2）形成不饱和键的电子； （ 3）氧、氮、硫、卤素等杂原子上的未成键的n 电子。图 1. 基团中的 ， ，n 成键电子当它们吸收一定能量E 后，将跃迁到较高的能级，占据反键轨道。分子内部结构与这种特定的跃迁是有着密切关系的，使得分子轨道分为成键 轨道、反键*轨道、成键轨道、反键* 轨道和 n 轨道，其能量由低到高的顺序为：n* 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页2图 2.分子轨道中的能量跃迁示意图仪器原理是光源发出光谱，经单色器分光，然后单色光通过样品池，达到检测器，把光信号转变成电信号，再经过信号放大、模/数转换，数据传输给计算机，由计算机软件处理。三、仪器与溶液准备1、UV-2550 型紫外可见分光光度计2、1cm 石英比色皿一套3、UVprobe 电脑软件4、配置好的10 g/mL 、15 g/mL 、 20 g/mL 以及未知浓度的甲基紫溶液，甲基红溶液5、仪器的基本构成：紫外可见分光光度计的基本结构如下：光源 单色器 吸收池 检测器 信息处理与显示系统四、实验步骤1、打开电源，开启紫外可见分光光度计上的开关，打开电脑上的UVprobe 软件，让其自检，约5min 后，对仪器相关参数设置。设置波长范围为400-200nm ，高速检测，间隔为0.5nm 。2、空白对比实验。取一定量的蒸馏水装进1cm 石英比色皿至2/3，在 Win-UV主显示窗口下，单击所选图标“ 基线 ” 以扫描蒸馏水的测定吸收曲线。3、取一定浓度的的水杨酸溶液，装进石英比色皿中放到紫外可见分光光度计中，获得波长-吸收曲线，读取最大吸收的波长数据和吸光度。得到其标准图谱。4、同样的方法测定一定浓度的水杨醛溶液，获得波长-吸收曲线，读取最大吸收的波长数据和吸光度。得到其标准图谱。5、同样的方法测定未知溶液，获得波长-吸收曲线，读取最大吸收的波长数据和吸光度。得到其图谱。6、数据处理和分析。7、结果与讨论。五、实验数据处理样品精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页31实验数据记录将实验数据用excel 作图可得到水杨酸和水杨醛的紫外可见分光波谱图，分别如图3 和图 4. 图 3 实验 1 水杨酸的紫外可见分光波谱图图 4 实验 2 水杨醛的紫外可见分光波谱图图 5 实验 3 未知溶液的紫外可见分光波谱图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页42.实验数据处理由 实验3 所 得 的 可 见分 光波 谱图 可知 ，该 溶液 的最 大吸 收波 长为245nm，对比图3、图 4，该溶液为水杨酸溶液。, 将波长为580nm 时不同浓度的甲基紫溶液的吸光度列出如表1。表 1，所测溶液最大吸光度数据溶液名称溶液浓度（mg/mL ）最大吸收波长（nm）最大吸光度水杨酸X 245 0.86137 水杨醛Y 284 0.59283 未知X+3 245 0.98170 通过公式Lamber-Beer( 朗伯 -比耳 )定律： A= bc 可知，同一物质吸收值与浓度呈正比，又已知未知物质浓度比已知物质浓度大3.0mg/ml ，得：X/(X+3)=0.86137/0.98170 算得 X=21.634mg/ml 六、分析与讨论1、从实验结果中可得，所测的未知样品为水杨酸溶液，且其浓度为21.634mg/mL。2、从水杨酸及水杨醛的结构中可看出，在max处的吸收峰为共轭体系的吸收，由于水杨醛的共轭体系较大，所以甲基紫的max比甲基红的max要大。七、思考题根据物质吸收曲线，思考如何利用紫外吸收光谱做定性分析？答 ：紫外吸收光谱为有机化合物的定性分析提供了有用的信息。其方法是将未知试样和标准品以相同浓度配制在相同的溶剂中，在分别测绘吸收光谱，比较二者是否一致也可将未知试样的吸收光谱与标准图谱，如萨特勒紫外吸收光谱图相比较，如果吸收光谱完全相同，则一般可以认为两者是同一种化合物。但是，有机化合物在紫外区的吸收峰较少，有时会出现不同的结构，只要具有相同的生色团，它们的最大吸收波长max相同， 然而其摩尔吸光系数或比吸光系数错误 ! 未找到引用源。值是有差别的因此需利用max和max处的或错误 ! 未找到引用源。等数据作进一步比较。在 没有紫外吸收光谱峰 的物质 中 检查含高吸光系数的杂质是紫外吸收光谱的重要用途之一。如乙醇中杂质苯的检查，只需测定256 nm 处有无苯的吸收峰即可。因为在这一波段，主成分乙醇无吸收峰。在 测绘比较用的紫外吸 收光谱 图 时，应首先对仪器的波长准确性进行检查和校正。还必须采用相同的溶剂，以排除溶剂的极性对吸收光谱的影响。同时还应注意pH 值、温度等因素的影响。在实际应用时，应注意溶剂的纯度。但 应注意紫外可见吸收光谱对无机元素的定性分析应用较少。它主要适用于不饱和有机化合物，尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。在配合红外光谱、核磁共振谱、质谱等进行定性鉴定和结构分析中，是一个十分有用的辅助方法。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页