《紫外实验讲义》word版

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1、实验五紫外光谱法定性分析实验一、实验目的1．了解U-3010紫外可见分光光度计的构造、原理及使用方法。2．了解紫外光谱法在定性分析中的应用。3．掌握查阅紫外标准谱图的方法。二、仪器与试剂仪器：U-3010紫外可见分光光度计1cm石英吸收池试剂：苯环己烷0.016mol/L丙酮正己烷溶液0.021mol/L丙酮甲醇溶液0.025mol/L丙酮水溶液5.0×10-5mol/L苯酚甲醇溶液4.9×10-5mol/L对溴苯胺甲醇溶液7.3×10-5mol/LC4H6O甲醇溶液（K带）0.015mol/LC4H6O甲

2、醇溶液（R带）0.1mol/LNaOH溶液0.1mol/LHCl溶液三、实验内容1．检查仪器波长及分辨率2．环己烷的纯度检验3．氢键强度测定4．溶液酸碱性对紫外光谱的影响5．鉴定有机化合物结构四、实验原理及步骤1．检查仪器波长及分辨率（1）基本原理紫外可见分光光度计在使用前或使用一定时间后，需对光度计的波长标尺进行必要的检查与校正，以保证测试结果的准确可靠。利用苯蒸气紫外光谱的B吸收带进行波长校正和分辨率检查，是实验室中常用的一种简便可行的方法。苯蒸气在（230～270）nm间的B吸收带为苯的特征谱带，它以

3、中等强度吸收和明显的振动精细结构为特征。将实验测得的苯蒸气的紫外光谱与苯蒸气的标准紫外光谱图相对照，据此可判断所用仪器的波长精度及分辨率。（2）实验步骤①于干燥洁净的1cm石英吸收池中，滴入一滴液态苯，盖上池盖，稍停片刻，待苯蒸气在吸收池中饱和后，放入样品光路，参比光路放入空吸收池，测定苯蒸气在（200～350）nm间的吸收光谱。②将测得的苯蒸气的紫外吸收光谱与苯蒸气的标准紫外光谱图相对照，以检验所用仪器的波长精度及分辨率。2．己烷的纯度检验（1）基本原理检验某一化合物中是否有杂质的主要依据是根据其光谱特征

4、的不同来判断。可分为下述两种情况：①如果某一化合物在一定波长范围内无吸收，而杂质在该波长范围具有特征吸收，则可根据杂质吸收带的特征，即吸收峰的形状、波长及摩尔吸光系数等来检查该化合物中是否含有该杂质。②如果某一化合物与杂质在某一波长范围内均产生吸收，则可根据它们各自吸收光谱特征的不同以及该化合物吸收光谱曲线是否改变而确定杂质的有无。（2）实验步骤①于1cm石英吸收池中，加入约2/3高度的分析纯环己烷，以空气为参比，测其在（200～350）nm间的紫外吸收光谱。②根据所测吸收光谱的特征，判断出环己烷中可能存在

5、的杂质。注：石英吸收池在使用前，需先用甲醇或乙醇清洗3次，然后再用待测试液清洗3次。3．氢键强度测定（1）基本原理当溶质分子和溶剂分子缔合生成氢键时，溶质的吸收光谱特征将有明显改变。例如，羰基化合物n→π*跃迁所产生R带的λmax在很大程度上取决于所使用的溶剂。对于同一含羰基的化合物，它在极性溶剂和非极性溶剂中R带的的λmax值是有所区别的。在极性溶剂中，溶剂和羰基氧原子的n电子形成氢键，使n轨道能级降低而趋向稳定化。当n电子实现n→π*跃迁时，需要增加一定的能量来克服氢键的键能。而在非极性溶剂中，由于未形

6、成氢键，也就无须破坏氢键，因而实现n→π*跃迁需要较少的能量。两者跃迁的能量差正好与氢键的键能相当，也就是与氢键的强度相当，据此，可用下式计算出溶质在极性溶剂中所形成的氢键强度。式中，EH为氢键强度（J/mol），Ep、λp为在极性溶剂中跃迁的能量（J）及波长（cm），En、λn为在非极性溶剂中跃迁的能量（J）及波长（cm），N为阿佛加德罗常数（6.02×1023），h为普朗克常数（6.62×10-34J·S），c为光速（3×1010cm/s）。（2）实验步骤①测定丙酮在正己烷、甲醇和水中的紫外吸收光谱于1

7、cm石英吸收池中，加入约2/3高度的0.016mol/L丙酮正己烷溶液，以空气为参比，记录其在（200～350）nm间的紫外吸收光谱，并测出R带的λmax，即λn；然后用同样的方法，分别测出0.021mol/L丙酮甲醇溶液和0.025mol/L丙酮水溶液中R带的λmax（甲醇）和λmax（水），即λp和λ′p。②数据处理将所测数据λn、λp和λ′p分别带入上式中，计算出丙酮在甲醇和在水中生成的氢键强度。4.溶液酸碱性对紫外光谱的影响（1）基本原理在测定酸性、碱性或两性物质时，溶液的酸碱性对其紫外光谱的影响很

8、大。因此，在紫外光谱分析中，有时可利用不同pH条件下光谱变化的规律，测定分子结构中的酸性或碱性基团。例如，苯酚在碱性介质中，可转化为酚盐负离子，即苯酚分子中OH基团上的氧原子含有两对孤对电子，与苯环π电子形成p－π共轭。当形成酚盐负离子时，氧原子上的孤对电子增加到三对，使p－π共轭作用进一步增强，因而导致吸收带红移，吸收强度增加，若再加入酸，吸收峰又回到原处，苯酚－苯酚盐的相互转化可用以确定化合物中是否有羟基与苯