實驗一--紫外吸收光譜法

1、實驗紫外吸收光譜法UV、實驗目的1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繪的方法3了解不同溶劑對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電子的躍遷而產(chǎn)生的。紫外吸收光譜的波長范圍是100-400nm,其中100-200nm為遠紫外區(qū)，200-400nm為近紫外區(qū),一般的 紫外光譜是指近紫外區(qū)。有機分子中可以躍遷的電子有：電子，電子和n電子。躍遷的類型有：*，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。也就是說紫外光譜只適用于分析分子中具有不飽和結構的化合物。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圖紫外光譜主要通過譜帶位置和吸收強度提供有機分子的結構信息，紫外光譜很寬，吸收強度常用最大吸收波長處的摩爾系數(shù)表示，由n*躍遷產(chǎn)生的吸收帶稱為R帶，特征是吸收波長較長，270-300nm,吸收強度弱。由*躍遷產(chǎn)生的吸收帶稱為K帶，特點是吸收強度強，吸收波長與共軛體系的大小密 切相關，一般每增加一個雙鍵大約紅移 30nm。作為有機化合物結構解析四大光譜之一，紫外吸收光譜具有方法簡單、儀器普及率高、操作簡便，紫外吸收光譜吸收強度大檢出靈敏度高，可進行定性、定 量分析的特點。

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)上三個共軛體系中的*躍遷產(chǎn)生的，E1帶和E2帶屬強吸收峰帶，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。當苯環(huán)上有助色基團如一 OH、一 Cl等取代基時，由于n-n共軛， 使E2吸收帶向長波長方向移動，但一般在 210nm左右。同時，n-n共軛還能 引起苯吸收的精細結構消失。溶劑極性對紫外光譜的影響較復雜，主要可分為兩類：對吸收強度和精細結構的影響。在非極性溶劑中，尚能觀察到振動躍遷的精細結構。 但假設改為 極性溶劑后，由于溶劑和溶質(zhì)的分子作用

4、力增強，使譜帶的精細結構變得模糊, 以致完全消失成為平滑的吸收譜帶。對最大吸收波長入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，吸收波長向短波方向移動，即發(fā)生藍移。而在n-n*遷的情況下激發(fā)態(tài)的極性比基態(tài)強，溶劑使激發(fā)態(tài)的能級降低的比基態(tài)多，當溶劑極性增大使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、無水乙醇、去離子水四、實驗步驟在室溫條件下，以正己烷、三氯甲烷氯

5、仿、無水乙醇和去離子水為溶劑， 在紫外光譜200-400nm波長范圍內(nèi)掃描測定苯的紫外吸收光譜；1 配制溶液：取5只分別標為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 測定溶液：從200-400nm對混合溶液進行波長掃描，得到吸收光譜。3 分析圖樣：觀察各吸收譜的曲線，分析不同溶劑對苯的吸光度的影響。五、實驗結果極性順序：正己烷V苯V三氯甲烷V無水乙醇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(nm)圖五在不同溶劑下苯的紫外吸收光譜圖

6、實驗結果分析：1譜圖在250-300nm范圍內(nèi)有中等強度的吸收帶并呈現(xiàn)精細結構，同時 在200nm附近有強吸收帶，說明溶劑中含有苯。苯的紫外吸收在205-210nm處有 一個強吸收帶即 呂帶，苯環(huán)上三個共軛雙鍵的 n n躍遷特征吸收帶，在240-270 處有一個較弱的吸收帶即B帶，nn與苯環(huán)振動引起的。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，說明有機物 的紫外吸收曲線的形狀反響了有機物的結構，不會因為溶劑的改變而改變。3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。這是因為

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，引起n n吸收帶的遷移。4苯在非極性溶劑中的最大波長小于其在極性溶劑中的最大波長，在nn*躍遷中，激發(fā)態(tài)的極性大于基態(tài)，因此，當使用極性大的溶劑時，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，所以吸收波長向長波移動，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，所以吸收波長向長波移動。即發(fā)生 紅移。可能是實驗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，對吸光度測量值有何影響？ 答：當溶液濃度小于 L 的稀溶液時，吸光度與濃度不成線性關系，但與折 射率 n 關系密切， 在高濃度時， 由于折射率隨濃度的升高而增大， 因此會偏離比 爾定律。2對已經(jīng)初步確認的化合物純品，再設計一個實驗方案，對未知物作進一 步鑒定。答：對于已經(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純品， 或 具有類似官能團。反之如果出