紫外吸收光谱法测定苯甲酸教材

1、紫外吸收光谱法测定苯甲酸 教材 紫外吸收光谱法测定苯甲酸 紫外吸收光谱法测定苯甲酸紫外吸收光谱法测定苯甲酸紫外吸收光谱法测定苯甲酸 山梨酸和未知物 化学生物系 吴 丹 一、实 验目的 1 通过实验了解苯甲酸，山梨酸的紫外吸收特征，并利用这些 特征对未知 物进行定性鉴定。 2 通过测定有机化合物紫外吸收光谱，掌握鉴别化合物中发色 团及其化合物类型的方法。 3 掌握有机化合物结构与紫外吸收光谱之间内在联系 的规律。 二、实验原理 1 电磁波谱范围表 光谱名称 X 射线 远紫外光 紫外光 可见光 近红外光 中红外光 远红外光 微波 无线电波 波长范围 0.01,10 nm 10,200 nm 200

2、, ,400 nm , 400, ,750 nm , 0.75,2.5 ?m 2.5,5.0 ?m 5.0, 1000 ?m 0.1,100 cm 1,1000 m跃迁类型 K 和 L 层电子 中层电子 价电子 价电子 分子振动 分子振动 分子转动和低位振动 分子转动 分析方法 X 射线 光谱法 真空紫外光谱法 紫外光度法 比色及可见光度法 近红外光谱法 中红外光 谱法 远红外光谱法 微波光谱法 核磁共振光谱法 2 用紫外或可见光照射含有共轭 结构的不饱和化合物 共轭结构的不饱和化合物时，分子中的 共轭结构的不饱和化 合物 价电子会从基态向激发态跃迁，此时，电子吸收了某一波长的紫外 （ 可 见

3、） 光。能级跃迁所需的能量与被吸收的紫外 （ 可见） 光波长之间的关 系，可按下式计 算: E = hf = hc / 式中: h- 普郎克常数 ?E电子能级的能量差 （KJ?mol-1）f ， 被吸收光的频率和波长 电子跃迁主要有 ? * ，n?*, ?*, n?* 四种形式，它们跃迁所需能量大小为 : ?* , n? * ? ?* , n? * 其中 ?* 及 n?* 的跃迁能量大，吸收的光 的波长落在真空紫外部分，而 n?* 和共轭体系 ? * 跃迁能量较小，落在紫外可见光的范围内。 3 有机化 合物的紫外波谱性质 有机化合物的紫 b5E2RGbCAP 外吸收光谱具有少数几个宽的吸收带，

4、缺乏精细结 构，它只能反映分子中生 色团和助色团 （ 生色基团就是可以吸收光子而 生色基团就是可以吸收光子而 产生 跃迁的原子基团， 产生跃迁的原子基团，主要指化合物分子内能吸收紫外及可见 光的原子 基团。助色基团是指含有未成对电子的非生色基团。 基团。助色基团是 指含有未成对电子的非生色基团。当它与某一生色基 团相连时，能使该生色基团 的吸收波长位置向长波方向移动且光谱强度 团相连时， 有所增大 ） 有所增大 ） 及 附近的结构特征，而不能反映整个分子的特征。 。 因此紫外光谱可用于判别有机 化合物中发色团和助色团的种类、位 置、数目，以及区别饱和与不饱和化合物， 测定分子中共轭程度等。但

5、是仅依靠紫外光谱来推断未知化合物的结构是困难 的。 4 苯甲酸与山梨酸的性质与用途 苯甲酸别名安息香酸，白色单斜晶系片状或 针状结晶体，略带安息 香或苯甲醛气味。熔点 122.4 ?. 在 100?时迅速升华，它的 蒸气有很强 的刺激性，吸入后易引起咳嗽。苯甲酸在常温下微溶于水，石油醚， 但 溶于热水 , 水溶液呈酸性 ; 易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂 , 也溶于非挥发 性 油。对霉菌，酵母和细菌等有较好的抑制作用，因而对微生物有强烈 毒性，但对 人体毒害不明显。 苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂 防 抑菌剂和防 抑菌剂 腐剂，也可作染色和印色的媒染剂。 腐剂 苯甲酸具有

6、环 状共轭结构，在波长 228nm 和 272nm 处有 E 吸收带和 B 吸收带 ( 芳香族化合物 的特征吸收 ; 芳香族化合物的特征吸收 ) 芳香族化合物的特征吸收 山梨酸 (2，4- 己二烯酸 ) 无色针状结晶或白色结晶性粉末，无嗅或稍 带刺激性臭味。分子量 112.13 。熔点 132-135?。沸点 228?(分解) 。微溶于 水。溶于有机溶剂。对光、热 稳定，但在空气中长期放置易被氧化着色。 用途: 化妆品防腐剂。属有机酸类防腐 剂。添加量一般在 0.5, 以下。防 腐活性与溶液 pH值有密切关系。当溶液 pH值为 4时，离解率为 14,，当pH 值为 6时，离解率即高达 94,

7、。因此通常在酸性范围内 (pH值4.0-5.5) 使用。 在pH值为 8以下防腐和杀毒作用稳定，毒性低，我们常用 其钾盐作为食品防 食品防 腐剂。 腐剂 山梨酸 CH3-CH=CH-CH=CH-CO，O具H有 ，-不饱和羰基结构，在波 长250 nm 处有 ?* 跃迁 p1EanqFDPw的K 吸收带。 利用紫外吸收光谱鉴定有机物，其主要依据是化合物的吸收光 谱特 征，如吸收曲线的形状，吸收峰数目以及各吸收峰波长及摩尔吸收系数 等。 一般来说同一化合物浓度不同时，光吸收曲线形状相同， 一般来说同一化合物浓 度不同时，光吸收曲线形状相同，最大吸收 波长不变，只是相应的吸光度大小不 同。 波长不变

8、，只是相应的吸光度大小不同。 本实验将通过测定苯甲酸、山梨酸 及未知物的紫外吸收光谱，根据 它们的紫外吸收光谱特征鉴定未知物是苯甲酸还 是山梨酸。 三、实验技能 1 、容量瓶的使用 、 (1) 使用前检漏 : 加水至标线附 近，盖好瓶塞后，左手用食指按住塞子，其余手指拿住瓶颈标线以上部 分，右手 指尖托住瓶底，将瓶倒立 分钟 倒立 2 分钟 转动瓶塞 180?，再倒立 倒立 分钟， 如不漏水，将瓶直立，转动瓶塞 转动瓶塞 ? 2 分钟 分钟，如不漏可使用。 (使用 中，玻璃塞不应放在桌面上，以免玷污，操作时可用一手 分钟 的食指和中指夹瓶 塞的扁头，当操作结束后随手将瓶盖盖上，也可用橡皮筋或细

9、绳将瓶塞 系在瓶颈 上)。 (2) 洗涤: 一般先用自来水洗，最后用蒸馏水水洗 3 次备用。 (3) 定量稀释 溶液 : 用移液管移取一定体积的溶液于容量瓶中，加水至距标线约加水至距标线约 1cm 处，等 1,2 分钟 分钟，使 加水至距标线约 处 , 分钟 附在瓶颈内壁的溶 液流下后，再用滴管滴加水至弯液面下缘与标线相切，然后盖上瓶塞， 左手用食 指按住塞子，其余手指拿住瓶颈标线以上部分，右手指尖托住瓶底，将容量瓶倒 转，使气泡上升到顶，使瓶振荡，正立后再次倒转进行振荡，如此反复 15,20 次以 上，使 瓶内溶液混合均匀。 2 、移液管的使用 、 (1) 洗涤 (2) 润洗 使用前用吸 水

10、纸将尖端内外的水除去 吸水纸将尖端内外的水除去，然后用待吸液润洗三次 : 左 手持洗耳球，右手 吸水纸将尖端内外的水除去 拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管尖插入约溶液 1,2cm，将待吸液吸至球部 吸至球部 1/4 吸至球部 处，移 出，荡洗，弃去 (切记从尖口放出 从尖口放出 , 应保持上管口和食指干燥 )。 从尖 口放出 (3) 移液 : 左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管 尖插入约溶液 ,2cm ， 移液管管尖插入约溶液 1, 移液管管尖插入约溶液 将待吸 液吸至标线以上，迅速移去洗耳球，同时用 DXDiTa9E3d 右手食指堵住管口，左手改拿盛待吸液 的容器

11、。然后，将移液管往上提起， 使之离开液面，并将原深入溶液部分沿容器内部轻转 两圈，以除去管壁上的溶 液。使容器倾斜 度，其内壁与移液管尖紧贴，同时右手食指微 容器倾斜 45 度 容 器倾斜 微松动，使液面缓慢下降，直到管内溶液的弯月面与标线相切，这时应立 即用食指按紧管 口，停留 15 秒左右，移开待吸液容器，左手改拿接受溶液的容 器，并将接受容器倾斜，使 秒 内壁紧贴移液管尖，成 45 度左右，然后放松右手 食指，使溶液自然顺壁流下，待液面下降 度 到管尖后，等 15 秒左右，移出移液 管。 (除特别注明，管尖残留溶液不吹入接受容器中 )。 秒 3 . 9100 型紫外可见 分光光度计操作规

12、范 型紫外可见分光光度计操作规范 ? 开机 关好样品室门，打开 仪器电源开头，预热 10 分钟。将左边紫外灯开关打开，并将后背 的扳手打到 “UV”处。 ? 测量 A 调节波长旋钮，使波长显示窗显示所需波长值。 B 将挡光 板、装有空白液和样品的比色皿 (注意: 拿住比色皿的毛玻璃面，四面透光的石 英 比色皿应拿斜对角 ;比色皿内的溶液面高度约为比色皿高度的 2/3 不应低于 25 毫米 且每 次量相当 ; 比色皿的透光部分表面不能有指印、溶液痕迹 ;用镜头纸擦比色皿 时，应按一 个方向从上往下擦。 )放入样品室中 (注意: 不要硬塞以免刮伤比色皿， 比色皿不能放在 仪器面板上 ) ，关闭样品

13、室门。 C 拉动拉手将挡光板置于光路 中，按 0%键，等待显示 T:0.0%;A:3.000( 理论值为 ?) D 拉动拉手将空白液置于光 路中，按 100%键，等待显示 T:100.0%;A:0.000 E 拉动拉手将待测溶液置于光路 中，则显示器上显示样品的吸光度值。 ? 关机 测量完毕，先检查样品室内是否有 溶液洒落，若有应将溶液用滤纸擦干后再关好样品 室门，关闭仪器电源开关，拔 下插头。特别强调实验完毕，比色皿应用自来水与蒸馏水冲 洗干净，以免染色。 四、实验仪器与试剂 1 仪器 UV,9100 紫外可见分光光度计 容量瓶 (50ml) 烧杯 (250ml) 洗耳球 玻璃比色皿 (1c

14、m) 洗瓶 吸量管(1ml, 2ml, 5ml, 10ml) 2试剂山梨酸 苯甲酸 乙醇 未知物 五、实验内容 1 配制溶液 取 10 mg 苯甲酸，用乙醇 溶解，移入 100 mL容量瓶中，用乙醇定容 ( 实验室已配好 实验室已配好) 。吸取 该溶液 0.50 mL ，用乙醇稀释至 25 mL ，此溶 实验室已配好 液浓度 RTCrpUDGiT 为 2 10-3 mg?mL-1。 同上方法分别配制浓度为 2 10-3 mg?mL-1 的山梨酸 及未知物的乙醇溶液。 2 测定和纪录 用 1cm 比色皿，以乙醇为参比 乙醇为参 比，在波长 210-310 nm 的范围，分别 乙醇为参比 测定苯甲

15、酸、山梨酸和未知 物三种溶液的紫外吸收光谱。 表 1 苯甲酸吸收曲线的测定 波长 (nm) 吸光 度(A) 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 波长 (nm) 吸光 度(A) 310 从吸收曲线上确定苯甲酸的最大波长 max = ? nm 表 2 山梨酸吸收曲线的测定 波 长 (nm) 吸光 度 (A) 210 220 230 240 250 260 270 280 2905PCzVD7HxA300 310 波长 (nm) 吸光 度(A) 从吸收曲线上确定山梨酸的最大波长 max = ? nm 表 3 未知物吸收曲线的测定 波长 (nm) 200 210