紫外光譜分析實驗(波譜分析技術(shù))

紫外光譜分析實驗指導(dǎo)教師：徐龍權(quán)波譜分析技術(shù)光譜分析原子光譜

1.原子吸收光譜

2.原子發(fā)射光譜分子光譜

1.紅外光譜

2.紫外光譜

3.熒光光譜原子光譜與分子光譜主要區(qū)別原子光譜圖

原子光譜與分子光譜主要區(qū)別分子光譜圖

紫外光譜紫外吸收光譜法是有機(jī)分析中一種常用的方法，具有儀器設(shè)備簡單、操作方便、靈敏度高的特點，已廣泛應(yīng)用于有機(jī)化合物的定性、定量和結(jié)構(gòu)鑒定。由于紫外吸收光譜的吸收峰通常很寬，峰的數(shù)目也很少，因此在結(jié)構(gòu)分析方面不具有十分專一性。通常是根據(jù)最大吸收峰的位置及強(qiáng)度判斷其共軛體系的類型及在結(jié)構(gòu)相似的情況下，區(qū)分共軛方式不同的異構(gòu)體。紫外光譜電子躍遷1．化合物中微量雜質(zhì)檢查利用紫外光譜法可以方便地檢查出某些化合物中的微量雜質(zhì)。例如，在環(huán)己烷中含有微量雜質(zhì)，由于環(huán)己烷在190~1100nm范圍內(nèi)無明顯吸收峰。如果在這個范圍內(nèi)有吸收，則可判定環(huán)已烷不純。2．未知樣品的鑒定用紫外光譜法鑒定未知樣品時，若有標(biāo)準(zhǔn)樣品，則把試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品用相同的溶劑，配制成相同濃度的溶液，分別測量吸收光譜，如果兩者為同一化合物，則吸收光譜應(yīng)完全一致。若無標(biāo)準(zhǔn)樣品，可與文獻(xiàn)上的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比較。在實際測定中，我們還常常利用紫外吸收峰的波長和強(qiáng)度進(jìn)行定性分析。3．定量分析應(yīng)用紫外光譜法進(jìn)行定量分析的方法很多，如標(biāo)準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)加入法、對照法、吸光系數(shù)法、混和物的定量、雙波長分光光度法。但最常用最簡單的方法就是“標(biāo)準(zhǔn)曲線法”。根據(jù)光的吸收定率：A=εbcε—吸光系數(shù)；b—吸收池液體厚度；c—溶液濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線法：如果液體厚度保持不變，即b一定，入射光波長和其他條件也保持不變，則在一定濃度范圍內(nèi)，所測得的吸光度與待測物質(zhì)的濃度成正比。配制一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在λmax處分別測定吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫座標(biāo)，相應(yīng)的吸光度A為縱座標(biāo)，繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖所示。如果測出未知濃度樣品的吸光度值，就可以從標(biāo)準(zhǔn)曲線中上查出樣品的濃度。Ac樣品濃度與溶劑的選擇:

紫外光譜法所測定的樣品通常是液態(tài)物質(zhì)。由于吸光度和濃度之間的線性關(guān)系，即朗伯—比耳定律（A=εbc），只有在稀溶液下才成立。所以，對待測物質(zhì)的濃度就要有所要求，要控制A＜1。另外，由于溶劑效應(yīng)，即某些物質(zhì)的紫外吸收光譜特性，與所采用溶劑的極性有密切的關(guān)系，溶劑的極性不同，同一化合物的紫外吸收光譜形狀、吸收峰位置不一樣。在測試前，要正確選擇溶劑。標(biāo)準(zhǔn)加入法：

實際測定中，也是利用作圖法，一般取四份相同體積的試樣，從第二份起開始分別加入不同量待測物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后定容到一定體積。設(shè)試樣中待測物質(zhì)的深度為cx，加入標(biāo)準(zhǔn)溶液后的深度分別為cx+c0、cx+2c0、cx+4c0，分別測得其吸光度分別為Ax、A1、A2、A3，以A對加入標(biāo)準(zhǔn)的濃度做外推曲線。顯然，相應(yīng)的截距所反映的吸收值正是待測物質(zhì)所引起的效應(yīng)，把曲線外延使之與橫坐標(biāo)相交，原點與交點的距離，即為所求試樣在溶液中的濃度cx。標(biāo)準(zhǔn)加入法外推曲線4．有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的推斷共軛體系的確定:

通過測定有機(jī)化合物的紫外光譜，可以確定分子中有無共軛體系及共軛的程度。如果一種化合物在210nm以上無吸收，可以認(rèn)為不含共軛體系。在210～250nm區(qū)域有較強(qiáng)吸收帶，則可能有兩個共軛雙鍵。隨著共軛體系的增加，最大吸收波長紅移，吸收強(qiáng)度增大?；プ儺悩?gòu)體的判別:

某些有機(jī)化合物在溶液中存在互變異構(gòu)體，利用它們紫外吸收光譜的特點，可以進(jìn)行判別。例如，乙?；宜嵋阴ゴ嬖谕胶拖┐际絻煞N異構(gòu)體。如圖：4．有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的推斷酮式異構(gòu)體孤立羰基，不存在共軛體系，在近紫外區(qū)無強(qiáng)的吸收，只是在吸收波長272nm處有弱吸收，由n→π*躍遷引起；烯醇式異構(gòu)體具有共軛體系，故在近紫外有較強(qiáng)的吸收，吸收峰波長在243納為。4．有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的推斷順反異構(gòu)體的判別：

當(dāng)有機(jī)化合物分子空間構(gòu)型不同時，空間位阻也不同，其紫外吸收光譜也不一樣。通常反式異構(gòu)體的吸收峰波長比順式異構(gòu)體的吸收峰波長要長，吸收強(qiáng)度要大。利用這種判別，可以鑒別順反異構(gòu)體。1,2-苯乙烯（順式）1,2-苯乙烯（反式）溶劑效應(yīng)溶劑效應(yīng)，即某些物質(zhì)的紫外吸收光譜特性，與所采用溶劑的極性有密切的關(guān)系，溶劑的極性不同，同一化合物的紫外吸收光譜形狀、吸收峰位置不一樣。在測試前，要正確選擇溶劑。即記錄吸收波長時，應(yīng)注明所用溶劑，在把一種未知物的吸收光譜與已知化合物吸收光譜進(jìn)行比較時，要使用相同溶劑。溶劑除了對吸收波長有影響外，還影響吸收強(qiáng)度和精細(xì)結(jié)構(gòu)。例如B吸收帶的精細(xì)結(jié)構(gòu)在非極性溶劑中較清楚，但在極性溶劑中則較弱，有時消失而出現(xiàn)一個寬峰。苯酚的精細(xì)結(jié)構(gòu)在非極性溶劑庚烷中清晰可見，而在極性溶劑乙醇中則完全消失而呈現(xiàn)一寬峰。因此，在溶解度允許范圍內(nèi)，應(yīng)選擇極性較小的溶劑。另外，溶劑本身有一定的吸收帶，如果和溶質(zhì)的吸收帶有重疊，將妨礙溶質(zhì)吸收帶的觀察。紫外分光光度計的構(gòu)造原理任何一種分光光度計，基本上都是由五部分組成。即光源、單色器、樣品吸收池、檢測器、記錄系統(tǒng)。實驗?zāi)康模?．了解苯的各吸收帶待征；2．利用紫外光譜進(jìn)行化合物純度檢驗；3．了解溶劑對紫外吸收的影響；4．利用紫外光譜進(jìn)行化合物結(jié)構(gòu)鑒定；5．定量分析高錳酸鉀深度。實驗要求要求同學(xué)掌握紫外光譜儀的儀器基本構(gòu)造及分析原理；利用所學(xué)過的紫外光譜知識，解釋苯各吸收帶產(chǎn)生的原因；對分析純環(huán)已烷純度的檢驗，及判斷可能含有哪種類型雜質(zhì)；了解溶劑對紫外光譜影響；了解化合物結(jié)構(gòu)對紫外吸收的影響。利用掌握利用紫外光譜知識進(jìn)行定量分析。3．定量分析原理應(yīng)用紫外光譜法進(jìn)行定量分析的方法很多，如標(biāo)準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)加入法、對照法、吸光系數(shù)法、混和物的定量、雙波長分光光度法。但最常用最簡單的方法就是“標(biāo)準(zhǔn)曲線法”。根據(jù)光的吸收定率：A=εbcε—吸光系數(shù)；b—吸收池液體厚度；c—溶液濃度儀器與試劑

1．儀器：Lambda35型紫外-可見分光光度計（美國PE）；容量瓶1000ml，100ml，移液管10ml2．試劑：苯（分析純）；環(huán)己烷（分析純）；0.25mg/ml高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液；0.1μg/ml苯酚乙醇和正庚烷溶液；0.1μg/ml對二甲苯、間三甲苯、鄰二甲苯溶液實驗步驟

1．掃描苯蒸氣的紫外吸收光譜；2．掃描環(huán)已烷的紫外吸收光譜；3．掃描苯酚在不同溶劑中的紫外吸收光譜；4．掃描二甲苯三種同分異構(gòu)體的紫外吸收光譜；5．定量分析高錳酸鉀濃度高錳酸鉀溶液標(biāo)準(zhǔn)系列的配制利用0.25mg/ml的高錳酸鉀準(zhǔn)溶液配制高錳酸鉀溶液標(biāo)準(zhǔn)系列，濃度分別為：

0.01、0.02、0.03、0.04、0.05（mg/ml）然后測其最大吸收處的吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，測量樣品吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線中查出其濃度。

標(biāo)準(zhǔn)加入法溶液的配制：取4個100ml容量瓶，分別加入10ml樣品，然后加入標(biāo)準(zhǔn)溶液，使標(biāo)準(zhǔn)在溶液中濃度分別為：

0、0.01、0.02、0.04（mg/ml）然后測量其最大吸收處的吸光度值，做外推曲線，查出樣品濃度。數(shù)據(jù)處理