紫外吸收光譜法測(cè)定苯甲酸[教材]

1、紫外吸收光譜法測(cè)定苯甲酸 教材 紫外吸收光譜法測(cè)定苯甲酸紫外吸收光譜法測(cè)定苯甲酸紫外吸收光譜法測(cè)定苯甲酸紫外吸收光譜法測(cè)定苯甲酸 山梨酸和未知物 化學(xué)生物系 吳 丹 一、實(shí) 驗(yàn)?zāi)康?1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解苯甲酸，山梨酸的紫外吸收特征，并利用這些 特征對(duì)未知 物進(jìn)行定性鑒定。 2 通過(guò)測(cè)定有機(jī)化合物紫外吸收光譜，掌握鑒別化合物中發(fā)色 團(tuán)及其化合物類型的方法。 3 掌握有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與紫外吸收光譜之間內(nèi)在聯(lián)系 的規(guī)律。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1 電磁波譜范圍表 光譜名稱 X 射線 遠(yuǎn)紫外光 紫外光 可見(jiàn)光 近紅外光 中紅外光 遠(yuǎn)紅外光 微波 無(wú)線電波 波長(zhǎng)范圍 0.01,10 nm 10,200 nm 200,

2、 ,400 nm , 400, ,750 nm , 0.75,2.5 ?m 2.5,5.0 ?m 5.0, 1000 ?m 0.1,100 cm 1,1000 m躍遷類型 K 和 L 層電子 中層電子 價(jià)電子 價(jià)電子 分子振動(dòng) 分子振動(dòng) 分子轉(zhuǎn)動(dòng)和低位振動(dòng) 分子轉(zhuǎn)動(dòng) 分析方法 X 射線 光譜法 真空紫外光譜法 紫外光度法 比色及可見(jiàn)光度法 近紅外光譜法 中紅外光 譜法 遠(yuǎn)紅外光譜法 微波光譜法 核磁共振光譜法 2 用紫外或可見(jiàn)光照射含有共軛 結(jié)構(gòu)的不飽和化合物 共軛結(jié)構(gòu)的不飽和化合物時(shí)，分子中的 共軛結(jié)構(gòu)的不飽和化 合物 價(jià)電子會(huì)從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，此時(shí)，電子吸收了某一波長(zhǎng)的紫外 （ 可 見(jiàn)）

3、 光。能級(jí)躍遷所需的能量與被吸收的紫外 （ 可見(jiàn)） 光波長(zhǎng)之間的關(guān) 系，可按下式計(jì) 算：E = hf = he / 入式中：h-普郎克常數(shù)？E 電子能級(jí)的能量差（KJ?mol-1） f ,入一被吸收光的頻率和波長(zhǎng) 電子躍遷主要有（7 ?c* , n ?c*, n ?n *,n?n *四種形式，它們躍遷所需能量大小為：7 ?7 * , n? 7* ? n ?n * , n? n * 其中 7 ?7 * 及 n?7 * 的躍遷能量大,吸收的光 的波長(zhǎng)落在真空紫外部分,而 n? 7*和共軛體系n ?n *躍遷能量較小，落在紫外可見(jiàn)光的范圍內(nèi)。3有機(jī)化合物的紫外波譜性質(zhì) 有機(jī)化合物的紫 b5E2RGb

4、CAP外吸收光譜具有少數(shù)幾個(gè)寬的吸收帶，缺乏精細(xì)結(jié) 構(gòu)，它只能反映分子中生 色團(tuán)和助色團(tuán) （ 生色基團(tuán)就是可以吸收光子而 生色基團(tuán)就是可以吸收光子而 產(chǎn)生 躍遷的原子基團(tuán)， 產(chǎn)生躍遷的原子基團(tuán)，主要指化合物分子內(nèi)能吸收紫外及可見(jiàn) 光的原子 基團(tuán)。助色基團(tuán)是指含有未成對(duì)電子的非生色基團(tuán)。 基團(tuán)。助色基團(tuán)是 指含有未成對(duì)電子的非生色基團(tuán)。當(dāng)它與某一生色基 團(tuán)相連時(shí)，能使該生色基團(tuán) 的吸收波長(zhǎng)位置向長(zhǎng)波方向移動(dòng)且光譜強(qiáng)度 團(tuán)相連時(shí)， 有所增大） 有所增大）及 附近的結(jié)構(gòu)特征，而不能反映整個(gè)分子的特征。 。 因此紫外光譜可用于判別有機(jī) 化合物中發(fā)色團(tuán)和助色團(tuán)的種類、位 置、數(shù)目，以及區(qū)別飽和與不飽和化

5、合物， 測(cè)定分子中共軛程度等。但 是僅依靠紫外光譜來(lái)推斷未知化合物的結(jié)構(gòu)是困難 的。 4 苯甲酸與山梨酸的性質(zhì)與用途 苯甲酸別名安息香酸，白色單斜晶系片狀或 針狀結(jié)晶體，略帶安息 香或苯甲醛氣味。熔點(diǎn) 122.4 ?. 在 100?時(shí)迅速升華，它的 蒸氣有很強(qiáng) 的刺激性，吸入后易引起咳嗽。苯甲酸在常溫下微溶于水，石油醚， 但 溶于熱水 , 水溶液呈酸性 ; 易溶于醇、醚、丙酮等有機(jī)溶劑 , 也溶于非揮發(fā) 性 油。對(duì)霉菌，酵母和細(xì)菌等有較好的抑制作用，因而對(duì)微生物有強(qiáng)烈 毒性，但對(duì) 人體毒害不明顯。 苯甲酸及其鈉鹽可用作乳膠、牙膏、果醬或其他食品的抑菌劑 防 抑菌劑和防 抑菌劑 腐劑，也可作染色

6、和印色的媒染劑。 腐劑 苯甲酸具有環(huán) 狀共軛結(jié)構(gòu)，在波長(zhǎng) 228nm 和 272nm 處有 E 吸收帶和 B 吸收帶 ( 芳香族化合物 的特征吸收 ; 芳香族化合物的特征吸收 ) 芳香族化合物的特征吸收 山梨酸 (2，4- 己二烯酸 ) 無(wú)色針狀結(jié)晶或白色結(jié)晶性粉末，無(wú)嗅或稍 帶刺激性臭味。分子量 112.13 。熔點(diǎn) 132-135?。沸點(diǎn) 228?(分解) 。微溶于 水。溶于有機(jī)溶劑。對(duì)光、熱 穩(wěn)定，但在空氣中長(zhǎng)期放置易被氧化著色。 用途: 化妝品防腐劑。屬有機(jī)酸類防腐 劑。添加量一般在0.5,以下。防腐活性與溶液pH值有密切關(guān)系。當(dāng)溶液pH值為 4時(shí)，離解率為 14, ，當(dāng) pH 值為

7、6 時(shí)，離解率即高達(dá) 94, 。因此通常在酸性范圍內(nèi) (pH值4.0-5.5)使用。在pH值為8以下防腐和殺毒作用穩(wěn)定，毒性低，我們常用 其鉀鹽作為食品防食品防腐劑。腐劑山梨酸CH3-CH=CH-CH=CH-COOHta , B -不飽和羰基結(jié)構(gòu)，在波 長(zhǎng)250 nm處有n ? n *躍遷plEanqFDPw的K吸收帶。利用紫外吸收光譜鑒定有機(jī)物，其主要依據(jù)是化合物的吸收光 譜特 征，如吸收曲線的形狀，吸收峰數(shù)目以及各吸收峰波長(zhǎng)及摩爾吸收系數(shù) 等。 一般來(lái)說(shuō)同一化合物濃度不同時(shí)，光吸收曲線形狀相同， 一般來(lái)說(shuō)同一化合物濃 度不同時(shí)，光吸收曲線形狀相同，最大吸收 波長(zhǎng)不變，只是相應(yīng)的吸光度大小不

8、 同。 波長(zhǎng)不變，只是相應(yīng)的吸光度大小不同。 本實(shí)驗(yàn)將通過(guò)測(cè)定苯甲酸、山梨酸 及未知物的紫外吸收光譜，根據(jù) 它們的紫外吸收光譜特征鑒定未知物是苯甲酸還 是山梨酸。 三、實(shí)驗(yàn)技能 1、容量瓶的使用 、 (1) 使用前檢漏 : 加水至標(biāo)線附 近，蓋好瓶塞后，左手用食指按住塞子，其余手指拿住瓶頸標(biāo)線以上部 分，右手 指尖托住瓶底，將瓶倒立 分鐘 倒立 2 分鐘 轉(zhuǎn)動(dòng)瓶塞 180?，再倒立 倒立 分鐘， 如不漏水，將瓶直立，轉(zhuǎn)動(dòng)瓶塞 轉(zhuǎn)動(dòng)瓶塞 ? 2 分鐘 分鐘，如不漏可使用。 (使用 中，玻璃塞不應(yīng)放在桌面上，以免玷污，操作時(shí)可用一手 分鐘 的食指和中指夾瓶 塞的扁頭，當(dāng)操作結(jié)束后隨手將瓶蓋蓋上，也

9、可用橡皮筋或細(xì)繩將瓶塞 系在瓶頸 上) 。 (2) 洗滌 : 一般先用自來(lái)水洗，最后用蒸餾水水洗 3 次備用。 (3) 定量稀釋 溶液: 用移液管移取一定體積的溶液于容量瓶中，加水至距標(biāo)線約 加水至距標(biāo)線 約1cm處，等1,2分鐘 分鐘，使 加水至距標(biāo)線約 處,分鐘 附在瓶頸內(nèi)壁的溶 液流下后，再用滴管滴加水至彎液面下緣與標(biāo)線相切，然后蓋上瓶塞，左手用食指按住塞子，其余手指拿住瓶頸標(biāo)線以上部分，右手指尖托住瓶底，將容量瓶倒 轉(zhuǎn)，使氣泡上升到頂，使瓶振蕩，正立后再次倒轉(zhuǎn)進(jìn)行振蕩，如此反復(fù)15,20 次以上，使 瓶?jī)?nèi)溶液混合均勻。 2、移液管的使用 、 (1) 洗滌 (2) 潤(rùn)洗 使用前用吸 水紙

10、將尖端內(nèi)外的水除去 吸水紙將尖端內(nèi)外的水除去，然后用待吸液潤(rùn)洗三次 :左 手持洗耳球，右手 吸水紙將尖端內(nèi)外的水除去 拇指和中指拿住標(biāo)線以上部分，將 移液管管尖插入約溶液1,2cm，將待吸液吸至球部 吸至球部1/4吸至球部 處，移 出，蕩洗，棄去 (切記從尖口放出 從尖口放出 , 應(yīng)保持上管口和食指干燥 ) 。 從尖 口放出 (3) 移液: 左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住標(biāo)線以上部分，將移液管管 尖插入約溶液 ,2cm ， 移液管管尖插入約溶液 1, 移液管管尖插入約溶液 將待吸 液吸至標(biāo)線以上，迅速移去洗耳球，同時(shí)用 DXDiTa9E3d右手食指堵住管口，左手改拿盛待吸液 的容器。然后，將

11、移液管往上提起， 使之離開(kāi)液面，并將原深入溶液部分沿容器內(nèi)部輕轉(zhuǎn) 兩圈，以除去管壁上的溶 液。使容器傾斜 度，其內(nèi)壁與移液管尖緊貼，同時(shí)右手食指微 容器傾斜 45 度 容 器傾斜 微松動(dòng)，使液面緩慢下降，直到管內(nèi)溶液的彎月面與標(biāo)線相切，這時(shí)應(yīng)立 即用食指按緊管 口，停留 1 5秒左右，移開(kāi)待吸液容器，左手改拿接受溶液的容 器，并將接受容器傾斜，使 秒 內(nèi)壁緊貼移液管尖，成 45 度左右，然后放松右手 食指，使溶液自然順壁流下，待液面下降 度 到管尖后，等 15秒左右，移出移液 管。(除特別注明，管尖殘留溶液不吹入接受容器中 )。 秒 3 . 9100 型紫外可見(jiàn) 分光光度計(jì)操作規(guī)范 型紫外可見(jiàn)

12、分光光度計(jì)操作規(guī)范 ? 開(kāi)機(jī) 關(guān)好樣品室門，打開(kāi) 儀器電源開(kāi)頭，預(yù)熱 10 分鐘。將左邊紫外燈開(kāi)關(guān)打開(kāi)，并將后背 的扳手打到“UV處。？測(cè)量A調(diào)節(jié)波長(zhǎng)旋鈕，使波長(zhǎng)顯示窗顯示所需波長(zhǎng)值。B將擋光板、裝有空白液和樣品的比色皿 (注意: 拿住比色皿的毛玻璃面，四面透光的石 英 比色皿應(yīng)拿斜對(duì)角 ;比色皿內(nèi)的溶液面高度約為比色皿高度的 2/3 不應(yīng)低于 25 毫米 且每 次量相當(dāng) ; 比色皿的透光部分表面不能有指印、溶液痕跡 ;用鏡頭紙擦比色皿 時(shí)，應(yīng)按一 個(gè)方向從上往下擦。 )放入樣品室中 (注意: 不要硬塞以免刮傷比色皿， 比色皿不能放在 儀器面板上 ) ，關(guān)閉樣品室門。 C 拉動(dòng)拉手將擋光板置于

13、光路 中，按 0%鍵，等待顯示 T:0.0%;A:3.000( 理論值為 ?) D 拉動(dòng)拉手將空白液置于光 路中，按 100%鍵，等待顯示 T:100.0%;A:0.000 E 拉動(dòng)拉手將待測(cè)溶液置于光路 中，則顯示器上顯示樣品的吸光度值。 ?關(guān)機(jī) 測(cè)量完畢，先檢查樣品室內(nèi)是否有 溶液灑落，若有應(yīng)將溶液用濾紙擦干后再關(guān)好樣品 室門，關(guān)閉儀器電源開(kāi)關(guān)，拔 下插頭。特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)完畢，比色皿應(yīng)用自來(lái)水與蒸餾水沖 洗干凈，以免染色。四、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑1儀器UV,9100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 容量瓶(50ml)燒杯 (250ml) 洗耳球 玻璃比色皿 (1cm) 洗瓶 吸量管 (1ml, 2ml, 5ml

14、, 10ml) 2 試劑 山梨酸 苯甲酸 乙醇 未知物 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1配制溶液 取10 mg苯甲酸，用乙醇 溶解，移入100 mL容量瓶中，用乙醇定容(實(shí)驗(yàn)室已配好 實(shí)驗(yàn)室已配好)。吸取 該溶液 0.50 mL ，用乙醇稀釋至 25 mL ，此溶 實(shí)驗(yàn)室已配好 液濃度 RTCrpUDGiT 為2X 10-3 mg?mL-1。 同上方法分別配制濃度為 2X 10-3 mg?mL-1的山梨酸 及未知物的乙醇溶液。 2 測(cè)定和紀(jì)錄 用 1cm 比色皿，以乙醇為參比 乙醇為參 比，在波長(zhǎng) 210-310 nm 的范圍，分別 乙醇為參比 測(cè)定苯甲酸、山梨酸和未知 物三種溶液的紫外吸收光譜。表1苯甲酸吸收曲線的測(cè)定 波長(zhǎng)(nm)吸光度(A)200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 波長(zhǎng)(nm)吸光 度(A) 310 從吸收曲線上確定苯甲酸的最大波長(zhǎng)入max = ? nm表2山梨酸吸收曲線的測(cè)定 波長(zhǎng)(nm)吸光 度(A) 210 220 230 240 250 260 270 280 290 5pczvd7Hxa300 310波長(zhǎng)(nm)吸光度(A)從吸收曲線上確定山梨酸的最大波長(zhǎng)入max=? nm 表3未知物吸收曲線的測(cè)定 波長(zhǎng)