可见、紫外吸收光谱法.doc

可见、紫外吸收光谱法研究溶液中的化学反应一、 实验目的1、 掌握UV-1100型分光光度计的使用方法；2、 了解UV-1100型分光光度计的构造；3、 用UV-1100型分光光度计分析丙酮溶液。二、 实验原理本仪器有波长扫描测量方式；定波长测量方式；动力学测量方式等性能。其中波长扫描测量方式；定波长测量方式所遵循的是郎伯-比尔定律。动力学测量方式所遵循的原理见物理化学动力学部分。三、 仪器与药品仪器 UV-1100型紫外-可见分光光度计药品 丙酮溶液四、 实验步骤1、 了解仪器结构分光光度计主机由光源、单色器、样品室、检测系统、电机驱动、计算机接口、电源等部分组成。其中单色器采用凹面全息光栅分光，确保仪器具有较小的杂散光和高度简便的特点。2、将仪器与电脑结合，进行分光光度计控制功能自检；波长扫描测量方式；定波长测量方式；动力学测量方式；定量分析测量方式；图谱处理。五、思考题1、郎伯-比尔定律的内容是什么？解：当一束平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶质吸收了光能，光的强度就要减弱。溶液的浓度c愈大，液层厚度b愈厚，入射光愈强，则光被吸收的愈多，光强度的减弱也愈显著。A = - T = I0/I=abc式中：A 为吸光度；T为透光度，T= I0/I；I0为入射光强度；I为透射光强度。比例常数a为吸收系数，A为量纲为一的量，通常b以cm为单位，如果c以g/L为单位，则a的单位为L/gcm。如c以mol/L为单位，则此时的吸收系数称为摩尔吸收系数，用符号k表示，单位为L/molcm。于是上式可表示为：A=kbc以上两式都是朗伯比尔定律的数学表达式。2、仪器在自检中须注意哪些问题？解：首先开机应先预热30分钟再进行仪器自检；自检前，应检查样品室内是否有挡光物，有挡光物，仪器不能正常运行；自检过程中，不得打开样品室盖，否则自检出错。3、仪器的主要功能有哪些？解：分光光度计控制功能自检；波长扫描测量方式；定波长测量方式；动力学测量方式；定量分析测量方式；图谱处理。4、丙酮溶液在270nm间有强吸收带吗？如果没有，最可能是什么有机物的吸收带？解：丙酮溶液在270nm间有弱的吸收带，因为在饱和有机化合物分子中含有酸、酯、内酯和内酰胺等结构单元，羰基的吸收一般在200205nm。但是，当分子中的双键与羰基共轭时，其吸收带显著增强。例如： CH2=CH-COCH3 ;六、可见、紫外吸收光谱法的应用可见、紫外吸收光谱法不仅可以用来对物质进行定性分析及结构分析，而且可以进行定量分析及测定某些化合物的物理化学数据等，在化工、轻工、药物的应用方面也挺多。1、有机化合物的定性鉴定将外知纯化合物的吸收光谱特征，如吸收峰的数目、位置、相对强度以及吸收峰的形状(极大、极小和拐点)，与已知纯化合物的吸收光谱进行比较。为了便于比较，吸收光谱常以 lgA对作图， 此时朗伯比尔定律可写成lgA=lgk+lg bc式右边只有k随波长变化。因此，即使浓度c和吸收池厚度b不同，也只使吸收曲线上下移动，并不影响形状。若未知化合物和纯已知化合物的吸收光谱非常一致，则可认为就是同一种化合物。但是，由于大多数有机化合物的紫外可见光谱比较简单，谱带宽且缺乏精细结构，特征性不明显，而且很多生色团的吸收峰几乎不受分子中其它非吸收基团的影响，因此，仅依靠紫外光谱数据来鉴定未知化合物具有较大的局限性，必须与其他方法如红外光谱法、核磁共振波谱法等相配合，才能对未知化合物进行准确的鉴定。2、有机化合物的结构分析紫外吸收光谱虽然不能对一种化合物作出准确鉴定，但对化合物中官能团和共轭体系的推测与确定却是非常有效的。一般有以下规律：(1)在220280nm范围内无吸收，可推断化合物不含苯环、共轭双键、醛基、酮基、溴和碘(饱和脂肪族溴化物在220210 nm有吸收)。(2)在210250nm有强吸收，表示含有共轭双键，如在260nm、300nm、330nm左右有高强度吸收峰，则化合物含有35个共轭键。(3)在270300nm区域内存在一个随溶剂极性增大而向短波方向移动的弱吸收带，表明有羟基存在。(4)在约260nm处有具有振动精细结构的弱吸收带则说明有苯环存在。(5)如化合物有许多吸收峰，甚至延伸到可见光区，则可能为多环芳烃。3、同分异构体和顺反异构体的判别。例如，在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间位阻大，苯环与侧链双键共平面性差，不易产生共轭；反式空间位阻小，双键与苯环在同一平面上，容易产生共轭。因此，反式的最大吸收波长max =295 nm(max= 7000)，而顺式的最大吸收波长max =280 nm(max= 13500) 采用紫外光谱法，还可以测定某些化合物的互变异构现象。例如，乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式间的互变异构：在极性溶剂中，最大吸收波长max =272 nm(max= 16)，说明该峰由n*跃迁引起，所以在极性溶剂中，该化合物应以酮式存在。相反，在非极性的正己烷中，出现max =243nm的强峰；这说明在非极性溶剂中，形成了分子内氢键，故以烯醇式为主。4、定量分析它不仅对那些本身在紫外-可见光区有吸收的无机和有机化合物进行定量分析，而且利用许多试剂可与非吸收物质反应产生紫外和可见光区有强烈吸收的产物，即“显色反应”，从而对非吸收物质进行定量测定。该法灵敏度可达10-410-5mol/L,甚至于可达10-610-7mol/L；准确度好，相对误差在1%3%范围内，如果操作得当，则误差往往可减少到百分之零点几；而且操作容易、简单。其依据是朗伯-比尔定律，即物质在一定波长处的吸光度与它的浓度呈线性关系。因此，通过测定溶液对一定波长入射光的吸光度，就可求出溶液中物质浓度和含量。由于最大吸收波长max 处的摩尔吸收系数max最大，通常都是测量max 的吸光度，以获得最大灵敏度。同时，吸收曲线在最大吸收波长处常常是平坦的，使所得数据能更好的符合比尔定律。5、在药物中的应用大部分药物都是有机物,能够在紫外区产生吸收峰,所以紫外分光光度法是有机药物的分析测定的首选方案。在通过对药物定性分析，通过与标准样品分子比较光谱的一致性，比较最大吸收波长和吸收系数的一致性及吸收度比值的一致性；来分析药物的成分。6、其它方面的应用用于测定某些化学和物理数据，如物质的相对分子质量、络合物的络合比及稳定常数以及氢键的强度等。在这里着重介绍如何用紫外、可见分光光度法测定物质的氢键强度。n*吸收带在极性溶剂中比在非极性溶剂中的波长短一些。在极性溶剂中，分子间形成了氢键，实现 n*跃迁时，氢键也随之断裂；此时，物质吸收的光能，一部分用以实现 n* 跃迁，另一部分用以破坏氢键（即氢键的键能）。而在非极性溶剂中，不可能形成分子间氢键，吸收的光能仅为实现n* 跃迁，故所吸收的光波的能量较低，波长较长。由此可见，只要测定同一化合物在不同极性溶剂中