紫外可见分光光度法实验.ppt

紫紫外外可可见见分分光光 光度法实验光度法实验 指导老师：马少妹 实验1 紫外吸收光谱的测绘 实验2 鉴定和识别有机化合 物中的电子跃迁类型 实验3 紫外分光光度法同时测 定维生素C和维生素E 实验4 三氯苯酚存在时苯 酚含量的紫外分光 光度法测定 实验5 紫外可见吸收光谱法 测定双组分混合物 * 1.每个实验于下个实验之前交，每人交一份。报告要书写整齐清楚。 2.报报告不可剽窃或抄袭袭他人之作，更不可造假数据。 3.报报告以A4大小纸张纸张 撰写，格式如下: 封面 : 记载实验序号、实验项目、实验日期及报告人姓名。 內容 : 按“前言实验方法及步骤实验結果 讨论结语参考文献 附录”等。 (I)在“前言”(或“绪论”)部份，扼要敘述实验目的，所使用之仪器的特性， 分析的基本原理，理论背景等，并用几句话归纳所作的实验项目及所获得 的结果。 仪器分析实验报告写法 Date (II)在”实验方法及步骤”部份则列述使用之仪器设备，试 剂与材料以及实验步骤。 (III)在“实验结果”部分，报告你们所获得的结果，这些结 果可能是经过计算或换算之后的数据，以图、表等方式呈现 ，不用把原始数据原封不动的搬出來，原始数据最好放在“ 附录”。数据的整理及计算过程要敘述清楚，同時要注意单 位，别遗落了。(IV)接下來在“讨论讨论 ”部分，就是解释释所获获 得实验结实验结 果。要把结结果融入理理论论面，讨论讨论 所得到的结结果 是不是如所预预期的，还还有这这些结结果是否符合理论论推断。讨讨 论论一下所得实验实验 結果有何功用，能夠夠回答什么样样的问题问题 ， 或者另外又产产生了什么问题问题 值值得继续继续 探讨讨。还还有探讨实验讨实验 时时有无瑕疵 Date 是否影响到实验结实验结 果的准确性? 数据的精确性、准确性、再 现现性如何? 以上等等都可以写。在“讨论讨论 ”这这部分你会指到 整理于“实验结实验结 果”中的图图表，请请注意每张图张图 表都要编编号， 并且有标题标题 ，如“图图一 K2Cr2O7的UV吸收光谱图谱图 ”。图图的 标题标题 放在图图下方，表的标题则统标题则统 一放在表的上方。若有需要 ，图表之标题底下可以补充說明获得该结果的一些实验条件 。 (V)在”结语”部分简短回顾实验的结果及心得，不要太长。 (VI)在报告中，若有引用束籍文献的話，除了在引用的地方依 次按顺序注明文献编号，如1、2之外，该文献之出处， 请在“参考文献”这里详细說明。(VII)“附录”部分，把原始数 据或其他参考资料整理在这里。(原始数据有教师的见签名) 。 ( Date 实验1 紫外吸收光谱的测绘 1目的 掌握紫外吸收光谱的绘制方法。利用吸收光谱进行化合物的 鉴定，并了解溶剂性质对吸收光谱的影响。 2原理 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， 其方法是将未知化合物的光谱与纯的已知化合物的光谱图进 行比较，两者一致就可认为它们在化学上大致是相同的。 比较光谱图的方法是将未知试样和标准样品以相同浓度配 制在相同的溶剂中，再分别测绘吸收光诸，比较两者是否一 致。 Date 也可将未知试样的吸收光谱图与标准图谱（如Sadtler紫外光诣 图相比较。有时，相同的紫外吸收光谱，并不是两种化合物完 全相同的充分证据。虽然分子结构不同，只要具有相同的发色 团，它们的最大吸收波长max相同。然而，其摩尔吸光系数 max值是有差别的。因此，必须比较两吸收光谱的max和max数 值是否一致。对于有许多吸收峰的光谱图，还可规定几个吸收 峰的max之间的比值进行比较。通过未知试样与标准样品的光 谱图上这些吸收特征的比较，若它们完全相同，那么被鉴定物 质与标准样品可能是同一种物质，再根据其它资料进行确证。 在没有紫外吸收峰的物质中检查有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 Date 杂质苯的检查，只需测定256nm处有无苯吸收峰即可。因为在 这一波段，主成份乙醇无吸收。在绘制比较用的紫外吸收光 谱图时，必须采用相同溶剂，以排除溶剂的极性对吸收光谱 的影响。同时还应注意pH、温度等因素的影响。在实际使用 时，应注意溶剂的纯度，最好使用光谱纯等级的溶剂，否则 应事先除去溶剂中含有的杂质。 3仪器与试剂 916型紫外-可见分光光度计 容量瓶若干。 乙醇、异丙叉丙酮 （ （ () 、正已烷、氯仿、甲醇、 邻甲苯酚、盐酸0.1mol/L、 Date 氢氧化钠0.1mol/L (以上试剂均使用光谱纯，或经提纯处理) 4实验步骤 未知芳香族化合物的鉴定 A取未知试样的水溶液(用去离子水配制)； B用1cm石英液槽，以去离子水作参比溶液，在200360nm 范围内测定吸收光谱。 乙醇中杂质苯的检出 用1厘米石英液槽，以纯乙醇作参比液，在220280nm波 长范围内测绘乙醇试样的吸收光谱。 溶剂性质对吸收光谱的影响 A配制浓度为0.142gL的邻甲苯酚溶液，其溶剂是：(I)在 Date 0.1mol/L盐酸水溶液中；(II)在中性乙醇中；(III)在0.1mol/L氢 氧化钠水溶液中。 B配制浓度为5.2mgL异丙叉丙酮溶液，其溶剂分别为正己 烷、氯仿、甲醇、去离子水。 C用lcm有盖石英液槽，以相应的溶剂作参比液，测绘各溶液 在210350nm的吸收光谱。 5数据及处理 （1）记录未知化合物的吸收光谱及实验条件。确定峰值波长 ，计算峰值波长处max值，与标准光谱图进行比较，指出它可 能是什么化合物，并计算其摩尔吸光系数。 （2）记录乙醇试样的吸收光谱以及实验条件。从吸收光谱鉴 Date 别乙醇试样中是否有苯存在。 （3）记录各个邻甲苯酚溶液的吸收光谱及实验条件。比较吸 收光谱有何变化，结论如何？ （4）记录各个异丙叉丙酮溶液的吸收光谱及实验条件，比较 吸收峰的波长随溶剂极性的变化，结论如何？ 6思考题 1、试样溶液浓度过大或过小，对测量有何影响？应如何调整 ？ 2、狭缝宽度大小对吸收光谱的轮廓、峰值波长的位置及吸光 系数有何影响? 如何选择狭缝宽度？ （复旦大学化学系仪器分析实验编写组编，仪器分析实验P40） Date 实验2 鉴定和识别有机化合物中的电子跃迁类型 1实验目的 （1）熟悉有机化合物中几种主要的电子跃迁类型。 （2）了解环境对体系的影响。 2方法原理 当分了中含有两个或两个以上的生色团时，它们之间的相对 位置将会影响分子的吸收带，其一般规律如下： 1）当分子中两个生色团被一个以上的碳原子分开时，产生的 吸收等于两个生色团单独存在时的和； 2）当分子中两个生色团相邻接时，其吸收波长比只有一个生 色团时出现在较长波长处，且吸收强度增强； Date 3）当分子中两个生色团同时与一个碳原子相连时，其吸收情 况是上述1、(2)两种极端条件的中间状态。 吸收峰的位置及强度随使用的溶剂不同而异。这些影响 与溶剂的性质、吸收带的特征以及溶质的性质有关。一般说 来，随着溶剂极性的增加， n*跃迁吸收带向短波移动，而 *跃迁吸收带向长波移动。 3仪器和试剂 916型紫外-可见分光光度计；石英比色皿2个。 （1）2.010-3mol/L碘甲烷，溶剂：己烷。 （2）2.010-3mol/L碘甲烷，溶剂：甲醇。 （3）1.010-2mol/L丙酮，溶剂：水。 Date （4）1.010-2mol/L 2，5-己二酮，溶剂：水。 （5）2.510-2mol/L亚异丙基丙酮，溶剂：己烷。 （6）2.510-2mol/L甲基酮，溶剂：水。 （7）6.610-5mol/L亚异丙基丙酮，溶剂：己烷。 （8）6.610-5mol/L亚异丙基丙酮，溶剂：水。 （9）4.010-3mol/L苯，溶剂：甲醇。 （10）3.110-4mol/L苯酚，溶剂：甲醇。 （11）3.110-4mol/L苯酚钠，溶剂：甲醇。 Date 4实验步骤 （1）仔细阅读仪器操作说明书，开启仪器。 （2）用与该溶液对应的溶剂为参照，分别测定上述11种溶液 在200-650nm范围内的吸收光谱曲线。记录其最大吸收波长max 和吸光波A (注意：手拿比色皿时，只接触毛玻璃一侧)。 （3）一滴纯苯在比色皿的底部，并且盖上盖子，让其自然挥 发，以空气为参照，测定气态苯的吸收光谱曲线，记录max和 吸光波A。 5数据处理 （1）计算11种溶液的摩尔吸收系数max； （2）用列表形式总结所测试样的max、max及吸收带的跃迁类 型。 Date 6问题讨论 （1）指出碘甲烷在水和己烷中测定时，最大吸收波长相差多少 ？ （2）为什么在紫外-可见光区常用水、甲醇和已烷为溶剂测定 吸收光谱曲线？ （3）分别指出亚异基丙酮中，n*和*跃迁吸收带， 并说明理由。 （4）试推测0.1mol/L 2,5,8-三壬酮和2-烯5,8-壬二酮的紫外 吸收光谱曲线。 （5）共轭作用如何影响亚异丙酮的光谱？推测l-戊烯-1,5二烯 和1,3,5-己三烯的光谱曲线。 Date （6）气态苯和溶液中苯的吸收曲线有何个同？为什么？ （7）助色团NH2将如何影响苯胺？质子化作用后，产生的苯 胺阳离子将如何改变这种影响？ （高等教育出版社 赵文宽等编，仪器分析实验） Date 实验3 同时测定维生素C和维生素E 2实验目的 掌握在紫外区中同时测定个双组分体系抗坏血酸(维生素C) 和-生育酚(维生索E)的实验方法。 2仪器和试剂 916型紫外-可见分光光度计； ，石英比色皿2只，容量瓶移和 液管若干。抗坏血酸（AR）：0.0132gL在无水乙醇中(7.50 l0-5mol/L)；-生育酚(维生素E)：0.0488g/L在无水乙醇中； 无水乙醇；未知溶液：在无水乙醇中含有抗杯血酸和-生育酚 溶液。 Date 3实验原理 在同一溶液中同的测定双组分的原理已在第五章中介绍过。抗 坏血酸称为“水溶性”维生素，-生育酚称为“脂溶性”维生素。但 是，它们二者都溶解于无水乙醇从而能够在紫外区测定，因为 抗坏血酸缓慢地氧化成为脱氢抗坏血酸，所以必须每天制备新 鲜的溶液。-生育酚比较稳定。抗坏血酸和-生育酚起抗氧剂作 用，即它们在一定时间内能防止油脂酸败。两者结合一起的效 果超过单独添加使用时的效果，因为它们在抗氧化性能方面是“ 协同的”。由于这个原因，它们对于防护各种食品油脂氧化是一 种有效的组合试剂。 Date 4操作步骤 制备抗坏血酸标准溶液：分别取抗坏血酸贮备液2，3，4和 5ml于25mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，以同样的方 法制备-生育酚的标准溶液，将2，3，4和5mL-生育酚贮备 溶液稀释到25mI。以无水乙醇作为参比调得320-220nm的吸 收光谱。将四个抗坏血酸的光谱绘在同一个图上。同样，将 四个-生育酚的光谱绘在同一个图上。按同样方法测定未知溶 液的吸收光谱。 5数据处理 （1）绘制抗坏血酸和-生育酚的标准曲线：选择每种物质的 最大吸收波长(对于抗坏血酸约为246nm，对于-生育酚约 Date 为292nm)，以吸光度对浓度作图。 （2）计算抗坏血酸和-生育酚在最大吸收波长（246nm和 292nm）时的摩尔吸光系数：即标准曲线图的斜率。 （3）计算未知物中抗坏血酸和-生育酚的浓度：根据吸光度的 加和性，联立方程解求得。 6思考题 （1）多组分同时测定的波长选择的原则是什么？是否先要找 出各组分的线性范围？ （2）进行多组分同时测定的准确度与哪些因素有关？ （DT索耶，W.R.海纳曼, J.M.毕比 著, ） Date 实验4 三氯苯酚存在时苯酚含量的紫外分光光度法测定 1目的：掌握等吸光度测量法消除干扰的原理及实验方法。 2原理：分光光度法测定多组份混合物时，通过解联立方程 式，可求出各组份含量。然而，对吸收光谱相互重叠的两组 份混合物，若只要测定其中其一组份含量，可利用等吸光度 测量法达到目的。 对含有N和M两组份的试样，设它们 的吸收光谱相互重叠，如图6-1。如 要求测定M组份含量而消除N组份的 干扰，则可从N的吸收光谱上选择 两个波长1、2，在这两波长处N组 份具有相等的吸光度 Date 即对N来说，不论其浓度是多少，ANA1A2=0。这样， 就可从这两个波长测得M的吸光度差值AM确定M组份的含量。 因为AM与M的浓度呈线性关系。这个方法就是等吸光度测定 法。由上可见，所选得的波长必须满足两个基本条件：在这 两波长处，干扰组份应具有相同的吸光度即AN等于零； 在这两波长处，待测组份的吸光度差值AM足够大。 为了选择有利于测量的1、2，应先分别测绘它们单一组份时 的吸收光谱，再用作图法确定1和2。在待测组份M的吸收峰处 或其附近选择一测定波长2，作一垂直于X轴的直线，交于干 扰组份N的吸收光谱上的某一点，再从此点画一平行于X轴的直 线，在组份N的吸收光谱上便可得到一个或几个交点， Date 交点处的波长可作为参比波长1。当1有几个位置可供选择时 ，所选择的1应能获得较大的待测组份的吸光度差值。 本实验中，2，4，6三氯苯酚水溶液和苯酚水溶液的吸收光 谱相互重叠，要求测定2，4，6三氯苯酚存在下苯酚的含量 。 3仪器与试剂 916型紫外-可见分光光度计； ，石英比色皿2只，容量瓶25毫 升7个，吸量管5毫升2支，烧杯25毫升2个。 苯酚水溶液(0.250g/L)：称取25.0毫克苯酚，用去离子水溶解 ，在容量瓶中稀释至100毫升，摇匀。2，4，6三氯苯酚水 溶液(0.10gL)：称取l0毫克2，4，6三氯苯酚，用去离子水 溶解，在100毫升容量瓶中稀释至刻度，摇匀。 Date 4实验步骤 （1）苯酚系列标准溶液的配制：取五个25毫升容量瓶，分别 加入1.00，2.00，3.00，4.00， 5.00毫升浓度为0.250克升的苯酚水溶液，用去离子水稀释 至刻度，摇匀。 （2）苯酚水溶液及2，4，6三氯苯酚水溶液吸收光谱的绘 制：分别用苯酚水溶液(30.0mg/L)及2，4，6三氯苯酚水溶 液(20.0mg/L)，在220-350nm波长范围，以去离子水作参比溶 液，用紫外分光光度计测绘它们的吸收光谱。得到两条吸收 光谱绘于同一坐标上，选择合适的1及2。在选择的波长1及 2处，再用2，4，6三氯苯酚溶液复测其吸光度是否 Date 相等。（3）苯酚水溶液的标准曲线绘制及未知试样溶液的测 定：在所选择的测定波长及2及参比波长1处，用去离子水作 参比溶液，分别测定苯酚系列标准溶液中含有2，4，6三氯 苯酚的未知试样溶液的吸光度。 5数据及处理 （1）在同一坐标上绘制苯酚水溶液及2，4，6三氯苯酚水溶 液的吸收光谱，并选择合适的测定波长2及参比波长1。 （2）求出系列标准溶液在两波长处吸光度的差值A2-1。以 A2-1为纵坐标，苯酚水溶液的浓度C为横坐标，绘制标准曲 线。由未知试样溶液的A2-1值，从标准曲线上求得未知试 样溶液中苯酚的浓度(mgL)。 Date 6思考题 （1）本实验与普通的分光光度法有何异同? （2）如需测定未知试样溶液中苯酚及2，4，6三氯苯酚两 组份的含量，应如何设计实验?测量波长要如何选择？ （复旦大学化学系仪器分析实验编写组编，仪器分析实验P25） Date 实验5 紫外吸收光谱法测定双组分混合物 实验目的 掌握用解联立方程组的方法，同时测定吸收光谱互相 重叠的双组分体系的实验方法 实验原理 各组组分的吸收曲线线互有重叠，可根据朗伯-比尔定律 及吸光度的加合性原则则，通过过适当的数学处处理来进进 行测测定。具体方法：在a和b的最大吸收波长长1及2 处处，分别测别测 定混合物的吸光度A1、A2，然后解联联 立方程组组，求得出各组组分的含量。如下图： Date 图 两组分吸收光谱 （I：吸收光谱不重叠；II ：二组分吸收光谱重叠） Date 在1处： 在2处： 式中： A1、A2为混合液a+b在1、2处吸光度； A1a、A2a是混合溶液中组分a在1、2处吸光度； A1b、A2b是混合溶液中组分b在1、2处吸光度。 首先要从已知浓度的各单独组分吸收光谱中获得： 如何求呢 Date 联立求解式（1）和（2）组成的方程组可求得Ca、Cb。 采用此法可求得两种以上组分的含量。 仪器和试剂 916型紫外-可见分光光度计（澳大利亚GBC公司）；石英比 色皿2只（1cm）；容量瓶（50ml）和移液管若干。 0.020mol/L KMnO4 、0.020mol/L K2Cr2O7 的贮备溶液（其 中都含有H2SO4 0.5mol/L、 KIO4 2g/L） 操作步骤 制备标准溶液：分别取KMnO4贮备液于50mL容量瓶 中，稀释成浓度为0.0001，0.0002，0.0003，0.0004 ，0.0005 mol/L；以同样的方法制备K2Cr2O7的标准溶 液，浓度为0.0003，0.0006，0.0009，0.0012， 0.0015 mol/L。 Date 测量波长的选择：以水作为参比液，分别对KMnO4 K2Cr2O7的标准溶液进行（350-625nm）扫描.（见下图） 测定KMnO4 、K2Cr2O7标液及样品在测量波长处的 吸光度。(1.在445nm测K2Cr2O7标液、样品、 KMnO4 标液的吸光度。2.在545nm测KMnO4标液、样品、 K2Cr2O7 标液的吸光度) 数据处理 （1）绘制KMnO4和K2Cr2O7的标准曲线：以吸光度对浓度作图 （见下图） （2）计算KMnO4和K2Cr2O7在波长（440nm和545nm）时的摩尔 吸光系数，即标准曲线图的斜率。见下图 （3）计算样品中KMnO4和K2Cr2O7的浓度：根据吸光度的加和 性，联立方程解求得。 Date 0.0 0.25 0.5 0.75 1.0 1.25 1.5 1.75 2.0 2.25 Abs 390.0 4