实验一--紫外吸收光谱法.pdf

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1、实验一 紫外吸收光谱法（UV）一、实验目的 1了解紫外吸收光谱法的原理 2掌握紫外吸收光谱仪的操作以及测绘的方法 3了解不同溶剂对紫外吸收光谱的影响 二、基本原理 紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。紫外吸收光谱的波长范围是 100-400nm,其中 100-200nm 为远紫外区，200-400nm 为近紫外区,一般的紫外光谱是指近紫外区。有机分子中可以跃迁的电子有：电子，电子和 n 电子。跃迁的类型有：*，n *，*，n *。既然一般的紫外光谱是指近紫外区，即 200-400nm，那么就只能观察 *和 n *跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。紫外光谱

2、主要通过谱带位置和吸收强度提供有机分子的结构信息，紫外光谱很宽，吸收强度常用最大吸收波长处的摩尔系数表示，由 n *跃迁产生的吸收带称为 R 带，特征是吸收波长较长，270-300nm，吸收强度弱。由 *跃迁产生的吸收带称为 K 带，特点是吸收强度强，吸收波长与共轭体系的大小密切相关，一般每增加一个双键大约红移 30nm。作为有机化合物结构解析四大光谱之一，紫外吸收光谱具有方法简单、仪器普及率高、操作简便，紫外吸收光谱吸收强度大检出灵敏度高，可进行定性、定量分析的特点。苯的特征吸收带为 184nm（E1），204nm(E2)，254nm(B)。E1 带、E2 带和 B带式苯环上三个共轭体系中的

3、 *跃迁产生的，E1 带和 E2 带属强吸收峰带，在 230270nm 范围内的 B 带属弱吸收带，其吸收峰常随苯环上取代基的不同而发生位移。当苯环上有助色基团如OH、Cl 等取代基时，由于 n 共轭，使 E2 吸收带向长波长方向移动，但一般在 210nm 左右。同时，n 共轭还能引起苯吸收的精细结构消失。溶剂极性对紫外光谱的影响较复杂，主要可分为两类：对吸收强度和精细结构的影响。在非极性溶剂中，尚能观察到振动跃迁的精细结构。但若改为极性溶剂后，由于溶剂和溶质的分子作用力增强，使谱带的精细结构变得模糊，以致完全消失成为平滑的吸收谱带。对最大吸收波长（max）的影响。n *和 n*跃迁的分子都含

4、有非键的 n 电子，基态极性比激发态大，因此基态能够与溶剂之间产生较强的氢键，能量下降较大，而激发态能量下降较小，故跃迁能量增加，吸收波长向短波方向移动，即发生蓝移。而在*跃迁的情况下激发态的极性比基态强，溶剂使激发态的能级降低的比基态多，当溶剂极性增大使*跃迁所需能量减小发生红移。三、仪器与试剂 1仪器：紫外吸收光谱仪（TU-1901）、1cm 石英比色皿、容量瓶（50mL）2试剂：苯、正己烷、三氯甲烷、无水乙醇、去离子水 四、实验步骤 在室温条件下，以正己烷、三氯甲烷（氯仿）、无水乙醇和去离子水为溶剂，在紫外光谱 200-400nm 波长范围内扫描测定苯的紫外吸收光谱；1配制溶液：取 5

5、只分别标为 1，2，3，4 的 50mL 容量瓶。各加入 0.025mL苯，分别用正己烷、三氯甲烷、乙醇和去离子水定容至 50ml，摇匀。2测定溶液：从 200-400nm 对混合溶液进行波长扫描，得到吸收光谱。3分析图样：观察各吸收谱的曲线，分析不同溶剂对苯的吸光度的影响。五、实验结果 极性顺序：正己烷苯三氯甲烷无水乙醇水 图一 以正己烷为溶剂苯的紫外吸收光谱图 图二 以三氯甲烷为溶剂苯的紫外吸收光谱图 图三 以乙醇为溶剂苯的紫外吸收光谱图 图四 以去离子水水为溶剂苯的紫外吸收光谱图 图五 在不同溶剂下苯的紫外吸收光谱图 实验结果分析：（1）谱图在 250-300nm 范围内有中等强度的吸收

6、带并呈现精细结构，同时在 200nm 附近有强吸收带，说明溶剂中含有苯。苯的紫外吸收在 205-210nm 处有一个强吸收带即 E2带，苯环上三个共轭双键的*跃迁特征吸收带，在 240-270处有一个较弱的吸收带即 B 带，*与苯环振动引起的。（2）苯在不同溶剂中得到的紫外吸收曲线形状大体是相同的，说明有机物的紫外吸收曲线的形状反应了有机物的结构，不会因为溶剂的改变而改变。（3）苯在正己烷溶剂中 260nm 附近的最大吸光度小于其在三氯甲烷、乙醇和水溶剂中的最大吸光度。说明了最大吸光系数受溶剂的影响，在极性溶剂中随极性的增大而减小。这是因为溶质和溶剂常形成氢键，或溶剂的偶极使溶质的极性增强，引

7、起-*吸收带的迁移。（4）苯在非极性溶剂中的最大波长小于其在极性溶剂中的最大波长，在-*跃迁中，激发态的极性大于基态，因此，当使用极性大的溶剂时，由于溶剂与溶质的相互作用，使基态和激发态的能量都降低，但激发态的能量降低更多，因此的、*能量差变小，所以吸收波长向长波移动，即发生红移。（5）在极性溶剂中，随着极性的增大，苯 B 带的最大吸收波长变化不明显。理论上溶剂的极性越大，、*能量差越小，所以吸收波长向长波移动。即发生红移。可能是实验误差或仪器的精度影响。六、思考题 1配制试样溶液浓度的大小，对吸光度测量值有何影响？答：当溶液浓度小于 0.01mol/L 的稀溶液时，吸光度与浓度不成线性关系，但与折射率 n 关系密切，在高浓度时，由于折射率随浓度的升高而增大，因此会偏离比尔定律。2对已经初步确认的化合物纯品，再设计一个实验方案，对未知物作进一步鉴定。答：对于已经初步确定的化合物纯品，可以将未知物与纯品一起做他们的吸光光谱比较，如果吸光光谱图相近，就可以推断该未知物中含有该化学纯品，或具有类似官能团。反之如果出来的曲线完全不同，说明为两种不同的物质。3在本实验中是否可用去离子水来代替各溶剂作参比溶液，为什么？答：不行，因为有的溶剂本身在紫外光谱区也有一定的吸收波长范围，参比溶液是为了使不受到溶剂吸收的干扰，所以测定时应该选用纯溶剂作空白。