紫外光谱分析实验

1、紫外光谱分析实验二、【实验目的要求】通过实验了解苯的B吸收带精细结构及其在不同溶剂中精细结构的变化;利用紫外光谱法对分析纯环已烷、 正已烷进行纯度检验；测量样品中苯的浓度。要求同学掌握紫外光谱仪的仪器基本构造及分析原理；利用所学过的紫外光谱知识，解释苯在不同形态下 的B吸收带精细结构变化；对分析纯环已烷、正已烷的纯度的检验，及可能含有的杂质是什么；设计出合 理的方法测出样品中苯的浓度。三、【实验原理】紫外吸收光谱法是有机分析中一种常用的方法，具有仪器设备简单、操作方便、灵敏度高的特点，已广泛 应用于有机化合物的定性、定量和结构鉴定。由于紫外吸收光谱的吸收峰通常很宽，峰的数目也很少，因此在结构分

2、析方面不具有十分专一性。通常是 根据最大吸收峰的位置及强度判断其共轭体系的类型及在结构相似的情况下，区分共轭方式不同的异构体。1 .化合物中微量杂质检查利用紫外光谱法可以方便地检查出某些化合物中的微量杂质。例如，在环己烷中含有微量杂质苯，由于苯 有一 B吸收带，吸收波长在220270nm范围，而环己烷在此处无明显吸收峰。因此，根据在220270 nm 处有苯的粗细结构吸收带，即可判断环己烷中是否有微量杂质苯存在。未知样品的鉴定用紫外光谱法鉴定未知样品时，若有标准样品，则把试样和标准样品用相同的溶剂，配制成相同浓度的溶 液，分别测量吸收光谱，如果两者为同一化合物，则吸收光谱应完全一致。若无标准样

3、品，可与文献上的 标准谱图进行比较。在实际测定中，我们还常常利用紫外吸收峰的波长和强度进行定性分析。例如，烟碱（尼古丁）在0.1N硫 酸中最大吸收峰波长入max为260纳米，百分吸光系数=343。如果某化合物在相同条下测得的入max和 与 烟碱的数据一致，则该化合物结构与烟碱结构就基本相同。定量分析应用紫外光谱法进行定量分析的方法很多，如：a.标准曲线法、b.对照法、c.吸光系数法、d.混和物的 定量、e.双波长分光光度法。但最常用最简单的方法就是标准曲线法。根据光的吸收定率：A=bc-吸光系数；b-吸收池液层厚度；c-溶液浓度如果液层厚度保持不变，即b一定，入射光波长和其他条件也保持不变，则

4、在一定浓度范围内，所测得的 吸光度与待测物质的浓度成正比。配制一系列浓度的标准溶液，在入max处分别测定吸光度。以标准溶液 的浓度为横座标，相应的吸光度A为纵座标，绘出标准曲线，如图所示。标准幡如果测出未知浓度样品的吸光度值，就可以从标准曲线中上查出样品的浓度。4 .有机化合物分子结构的推断1）共轭体系的确定通过测定有机化合物的紫外光谱，可以确定分子中有无共轭体系及共轭的程度。如果一种化合物在210nm 以上无吸收，可以认为不含共轭体系。在210250nm区域有较强吸收带，则可能有两个共轭双键。例如: 1，3 丁二烯的入max为217nm，emax为21.000。如果在260350nm区域有强

5、吸收带，表示有三至五 个共轭双键。例如：葵五烯有五个共轭双键，其入max为335nm，emax为118.000。随着共轭体系的增 加，最大吸收波长红移，吸收强度增大。2）互变异构体的判别某些有机化合物在溶液中存在互变异构体，利用它们紫外吸收光谱的特点，可以进行判别。例如，乙酰乙 酸乙酯存在酮式和烯醇式两种异构体。HiCH2 IICc C2Hsh3cocHe HOcc2h5朋式毋潭式I,酮式异构体孤立羰基，不存在共轭体系，在近紫外区无强的吸收，只是在吸收波长272nm（max=16）处 有弱吸收，由n-n*跃迁引起；烯醇式异构体具有共轭体系，故在近紫外有较强的吸收，吸收峰波长在243 纳为（ma

6、x=16.000）。3）顺反异构体的判别当有机化合物分子空间构型不同时，其紫外吸收光谱也不一样。通常反式异构体的吸收峰波长比顺式异构 体的吸收峰波长要长，吸收强度要大。利用这种判别，可以鉴别顺反异构体。例如：1, 2-二苯乙烯的顺反 两种异构体入max和emax不一样。4）样品浓度与溶剂的选择紫外光谱法所测定的样品通常是液态物质。由于吸光度和浓度之间的线性关系，即朗伯-比耳定律（A=ebc）， 只有在稀溶液下才成立。所以，对待测物质的浓度就要有所要求，一般用量：1cm池子，约3ml溶液，样 品量0.1100mg。另外，由于溶剂效应，即某些物质的紫外吸收光谱特性，与所采用溶剂的极性有密切的 关系

7、，溶剂的极性不同，同一化合物的紫外吸收光谱形状、吸收峰位置不一样。在测试前，要正确选择溶 剂。即记录吸收波长时，应注明所用溶剂，在把一种未知物的吸收光谱与已知化合物吸收光谱进行比较时， 要使用相同溶剂。溶剂除了对吸收波长有影响外，还影响吸收强度和精细结构。例如B吸收带的精细结构在非极性溶剂中较 清楚，但在极性溶剂中则较弱，有时消失而出现一个宽峰。苯酚的B吸收带就是这样一个例子。苯酚的精 细结构在非极性溶剂庚烷中清晰可见，而在极性溶剂乙醇中则完全消失而呈现一宽峰。因此，在溶解度允 许范围内，应选择极性较小的溶剂。另外，溶剂本身有一定的吸收带，如果和溶质的吸收带有重叠，将妨 碍溶质吸收带的观察。四

8、、【仪器与试剂】1 .仪器：Lambda 35型紫外分光光度计（美国PE）；容量瓶10ml，25ml，移液管1ml，2ml，5ml试剂：苯；环己烷（优级纯和分析纯）；正已烷（分析纯和优级纯）；3 .紫外分光光度计的构造原理LAMBDA 35型紫外-RJ见分光光度计由光源（钨丝灯或氘灯，根据波长而变换使用）发出的光经入口狭缝及反射镜反射至石英棱镜或光栅，色散后经过出口狭缝而得到所需波长 的单色光束。然后由反射镜反射至由马达转动的调制板及扇形镜上。当调制板以一定转速旋转时，时而使 光束通过，时而挡住光束，因而调制成一定频率的交变光束。之后扇形镜在旋转时，将此交变光束交替地 投射到参比溶液（空白溶液

9、）及试样溶液上，后面的光电倍增管接受通过参比溶液及为试样溶液所减弱的交 变光通量，并使之转变为交流信号。此信号经适当放大并用解调器分离及整流。然后以电位器自动平衡此 两直流信号的比率，并为记录器所记录而绘制吸收曲线。现代仪器在主机中装有微处理机或外接微型计算 机，控制仪器操作和处理测量数据，组装有屏幕显示、打印机和绘图仪等。任何一种分光光度计，基本上 都是由五部分组成。即光源、单色器、样品吸收池、检测器、记录系统。五、【实验步骤】同学们通过所学的紫外光谱知识，设计出合理方法步骤对正已烷进行纯度检验，及其杂质含量的测定。六、【数据处理】同学根据设计的实验方法及测量数据，得出正已烷中苯的浓度。七、【问题讨论】1