紫外吸收光谱法鉴定未知样及测定苯酚的含量

紫外吸收光谱法鉴定未知样及测定苯酚的含量

一、实验目的

1、掌握紫外光谱法进行物质定性、定量分析的基本原理；

2、学习UV-1700型紫外--可见分光光度计的使用方法。

二、实验原理

含有苯环和共轭双键的有机化合物在紫外区有特征吸收。物质结构不同对紫外及可见光的吸收具有选择性。其中，最大吸收波长λ、摩尔吸收系数ε及吸收曲线的形状不同是进行物质定性分析的依据。本实验通过比较最大吸收波长和最大吸收波长与其所对应的吸光度的比值的一致性来鉴定化合物，我们首先从文献上查得这3种物质的紫外紫外吸收光谱数据，现如下表所列。

在紫外分光光度计上分别作3种物质水溶液（试液）的吸收光谱曲线，再由曲线上找出λmax与其对应的吸光度的比值，与表上所列数据进行对照，再比较λmax及吸光度比值是否一致，即可判断是何种物质。

由于在λmax处吸光度A有最大值，在此波长下A随浓度的变化最为明显，方法的灵敏度最大，故在紫外分光光度计上作苯酚水溶液（试液）的吸收光谱曲线，再由曲线上找出λmax，据此对物质进行定量分析。

用紫外分光光度计进行定量分析时，若被分析物质浓度太低或太高，可使透光率的读数扩展10倍或缩小10倍，有利于低浓度或高浓度的分析，其方法原理是依据朗伯-比耳定律：A=εbc。

三、仪器与试剂

（1）仪器：UV-1700型紫外-可见分光光度计；1cm石英吸收池2个；50mL 比色管5支；5mL、10mL移液管各1支；25mL容量瓶6个；100mL、

250mL烧杯各1个；吸耳球2个。

（2）试剂：苯酚标准溶液：100mg/L；待测苯酚样品溶液（未知浓度）

样品溶液：A液、B液、C液（浓度为3×10-3mol/L）

四、实验内容与步骤

1、定性分析

(1)分析溶液的配制

用移液管准确移取1mL未知液B液于25mL容量瓶中，用去离子水稀释至25mL刻度，摇匀。取5个25mL的容量瓶，用移液管分别准确加入1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL浓度为100mg/L的苯酚标准溶液，用去离子水稀释至25mL刻度，摇匀。实验数据记录于标准表中。

(2)鉴定——确定最大吸收波长

取移液管准确移取1mL未知液B液于25mL容量瓶中，用去离子水稀释至25mL刻度，摇匀。取稀释后的未知液B液，在UV-1700型紫外-可见分光光度计上，用1cm石英吸收池，去离子水作参比溶液，在200~330nm波长范围内进行扫描，绘制吸收曲线。在曲线上找出λmax1、λmax2，其所对应的吸光度的比值与对应的εmax比值进行比较，鉴定B为哪种物质。

2、定量分析

(1)标准曲线的制作

取各浓度的苯酚标准溶液，用1cm石英吸收池，去离子水作参比溶液，在选定的最大波长下，按顺序从低至高浓度依次测量各溶液的吸光度，实验数据记录于标准表中。以吸光度对浓度作图，作出标准工作曲线。

(2)定量测定样品溶液中苯酚含量

准确移取10mL待测苯酚样品溶液于25mL容量瓶中，用去离子水稀释到25mL刻度，摇匀。用1cm石英吸收池，去离子水作参比溶液，在同样条件下测定其吸光度，根据吸光度在标准工作曲线上查出样品溶液中苯酚的浓度，并计算出未知液中苯酚含量。实验数据记录于样品表中。

五、数据记录及结果分析

（1）未知样的定性分析结果

未知液B 227.00 270.00 9202.1 791.4 11.6 苯甲酸

A1=1.10425，A2=0.09497，c B=3×10-3/25=1.2×10-4 mol/L

A=ε·b·c b=1cm

故εmax1= A1/(b·c B)= 9202.1

εmax2= A2/(b·c B)=791.4

定性结果分析:从吸收曲线上可以看出,该物质210nm-270nm有强吸收，表示含有共轭双键。λmax1、λmax2、εmax1、εmax2、εmax1/εmax2等数据与标准表对照，数据与苯甲酸的数据基本接近，故未知液B液为苯甲酸。

（2）苯酚标准溶液和待测样品吸光度的测定结果

苯酚的量

1 2 3 4 5 未知（mL）

苯酚浓度

4.0000 8.0000 12.0000 16.0000 20.0000 9.8690 （mg/L）

吸光度0.623 0.1349 0.1912 0.2570 0.3273 0.1598 标准曲线：

标准曲线方程：y=0.01630x-0.00112

相关系数R2=0.99862

在标准曲线上查得未知样中苯酚的浓度（稀释后）为9.8690mg/L

故苯酚的样品液中苯酚的含量为：9.8690×2.5=24.6725（mg/L）

六、问题讨论

1.影响紫外吸收光谱的因素

①．共轭效应

共轭体系的形成使λmax红移，并且共轭体系越长，紫外光谱的最大吸收越移向长波方向。

②．超共轭效应

当烷基与共轭体系相连时，可以使波长产生少量红移。

③．溶剂效应

（1）n→π*跃迁所产生的吸收峰随溶剂极性的增加而向短波长方向移动。（2）π→π*跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增加而向长波长方向移动。

④pH值

pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变，对一些不饱和酸、烯醇、酚、及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大。如果化合物溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红移，表明该化合物为酸性物质；如果化合物溶液从中性变为酸性时，吸收峰发生蓝移，表明化合物可能为芳胺。

2. 吸收曲线的讨论：

①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称最大吸收波长λmax

②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。

③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。

④不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。

⑤在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。