取代基及溶剂对紫外光谱的影响.doc

太原理工大学材料科学与工程学院取代基及溶剂对紫外光谱的影响实验报告系 别：材料学系专业班级：高分子材料与工程0701班实 验 人：李永懋、马斌、苏天、陶刚、任文彦、王宇凤、王楠、吴赛、杨刚、杨克、姚松、张远伟、张妍兰、赵妍指导教师：郭清萍实验时间：2010年5月一、目的要求1 学习有机化合物结构与其紫外光谱之间的关系2 了解不同极性溶剂对有机化合物紫外光谱吸收带位置、形状及强度的影响3 学习紫外可见分光光度计的使用方法二、基本原理有机化合物紫外光谱是由分子中价电子（、）或未成键电子（n）跃迁产生的。电子跃迁主要有*、n*、n*、*四种类型。根据跃迁类型吸收带又有K带、B带、R带等。只有*共轭的分子出现K带，吸收强度最强。B吸收带是芳香族化合物光谱的特征吸收带，属*跃迁，当芳环上联接一个发色基团时，可观察到B带，吸收强度居中。单个发色基团的n*跃迁的谱带叫R带，吸收强度最弱。苯在230270之间出现的精细结构是其特征吸收峰中心在254nm附近，其最大吸收峰常随苯环上不同的取代基而发生位移。溶剂对紫外吸收光谱的影响较为复杂。一般来说，改变溶剂的极性会引起吸收带波长发生变化。极性溶剂对n*跃迁的影响使n*跃迁发生蓝移（即紫外吸收带的最大吸收波长想短波方向移动）。极性溶剂对*跃迁的影响是使*跃迁发生红移（即紫外吸收带的最大吸收波长向长波方向移动）。三、仪器与试剂1仪器UV1901型紫外可见分光光度计带盖石英吸收池（1cm）10mL具塞比色管：3支5mL具塞比色管：10支1mL吸量管：6支0.1mL吸量管：2支2试剂苯、乙醇、环己烷、氯仿、丁酮、异亚丙基丙酮、正己烷HCl（0.1mol/L）、NaOH（0.1mol/L）苯的环己烷溶液（1+250）甲苯的环己烷溶液（1+250）苯酚的环己烷溶液（0.3g/L）苯甲酸的环己烷溶液（0.8gL）苯胺的环己烷溶液（1+3000）苯酚的水溶液（0.4g/L）异亚丙基丙酮的水溶液（0.4g/L）异亚丙基丙酮的氯仿溶液（0.4g/L）异亚丙基丙酮的正己烷溶液（0.4g/L）四、实验步骤1苯以及苯的一取代物得吸收光谱测绘（1）在石英吸收池中，先加入环己烷，再加入两滴苯，加盖，用手心温热吸收池下方片刻，在分光光度计上，相对石英吸收池，从220300nm进行波长扫描，得到吸收光谱。（2）在4个5mL具塞比色管中，分别加入苯、甲苯、苯酚、苯胺的环己烷溶液0.5mL，用环己烷稀释至刻度，摇匀。在带盖的石英稀释池中，相对环己烷从220320nm进行波长扫描，得到吸收光谱。观察各吸收光谱的图形，找出其max，并算出各取代基使max红移了多少nm。2溶剂的性质对紫外吸收光谱的影响（1）溶剂的极性对n*跃迁的影响：在3个5mL的具塞比色管中，各加入0.02mL丁酮，分别用水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。用石英吸收池，相对各自的溶剂，从220350nm进行波长扫描，得到吸收光谱。比较他们的max的变化。（2）溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响：在两个5mL的具塞比色管中，各加入0.50mL苯酚的水溶液分别用HCl（0.1mol/L）、NaOH（0.1mol/L）溶液稀释到刻度，摇匀。用石英吸收池，相对水，从220350nm进行波长扫描，得到吸收光谱。比较他们的max的变化。苯的紫外吸收光谱（溶剂：环己烷）甲苯的紫外吸收光谱（溶剂：环己烷）苯酚的紫外吸收光谱（溶剂：环己烷）苯胺的紫外吸收光谱（溶剂：环己烷）五、实验结果分析1上面四个图形，根据各自的紫外吸收光谱，苯、甲苯、苯酚、苯胺的max分别是256nm、262 nm、272 nm和284 nm，即甲基、羟基和羧基对苯环的影响，使其max分别红移了6 nm、16 nm、28 nm。2以下三个图形，根据各自的紫外光谱，分别以水、乙醇、氯仿作溶剂，得到的丁酮的紫外吸收光谱其max分别是268 nm、274 nm、272 nm，由于丁酮的紫外吸收光谱是由n*跃迁产生的，故而根据实验结果可知，极性溶剂使紫外吸收带的最大吸收波长想短波方向移动，极性溶剂对n*跃迁的影响使n*跃迁发生蓝移。丁酮的紫外吸收光谱（溶剂：水）丁酮的紫外吸收光谱（溶剂：乙醇）丁酮的紫外吸收光谱（溶剂：氯仿）3以下两个图形分别是酸性和碱性条件下，以水作溶剂得到的苯酚的紫外吸收光谱。根据谱图，二者所得的分别是270nm和288nm，可知，酸性条件下苯酚紫外吸收光谱发生蓝移，峰的强度增加；碱性条件下苯酚紫外吸收光谱发生红移，峰的强度减弱。酸性条件下苯酚水溶液的紫外吸收光谱碱性条件下苯酚水溶液的紫外吸收光谱六、思考题1分子中那类电子的跃迁将会产生紫外吸收光谱？答：紫外光谱的产生是由于分子在入射光的作用下，发生了价电子的跃迁，使分子中的价电子由基态E0跃迁到激发态E1。2极性溶剂对跃迁和跃迁的吸收峰会产生什么影响？答：由于受到溶剂极性的影响，将使溶质的吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化。这是因为溶剂分子和溶质分子间可能形成氢键，或极性溶剂分子的偶极使溶质分子的极性增强，因而在极性溶剂中 * 跃迁所需能量减小，吸收波长红移（向长波长方向移动）；而在极性溶剂中， n * 跃迁所需能量增大，吸收波长兰移（向短波长方向移动）。 极性溶剂不仅影响溶质吸收波长的位移，而且还影响吸收峰吸收强度和它的形状，如苯酚的吸收带，在不同极性溶剂中，其强度和形状均受到影响；在非极性溶剂正庚烷中，可清晰看