高中化学实验三： 有机化合物的紫外-可见吸收光谱及溶剂效应

实验三：有机化合物的紫外-可见吸收光谱及溶剂效应
一、实验目的
1、了解紫外-可见分光光度法的原理及应用范围。

2、了解紫外-可见分光光度计的基本构造及设计原理。

3、了解苯及衍生物的紫外吸收光谱及鉴定方法。

4、观察溶剂对吸收光谱的影响。

二、实验原理
紫外-可见分光光度法是光谱分析方法中吸光测定法的一部分。

1、紫外-可见吸收光谱的产生
紫外可见吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。

这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。

分子内部的运动分为价电子运动、分子内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心的转动。

因此分子具有电子能级、振动能级和转动能级。

通常电子能级间隔为1至20eV，这一能量恰落在紫外与可见光区。

每一个电子能级之间的跃迁，都伴随着分子的振动能级和转动能级的变化，因此，电子跃迁的吸收线就变成了内含有分子振动和转动精细结构的较宽的谱带。

芳香族化合物的紫外光谱的特点是具有由π→π*跃迁产生的3个特征吸收带。

例如，苯在184nm附近有一个强吸收带，ε=68000；在204nm处有一较弱的吸收带，ε=8800；在254nm附近有一个弱吸收带，ε=250。

当苯处在气态时，这个吸收带具有很好的精细结构。

当苯环上带有取代基时，则强烈地影响苯的3个特征吸收带。

2、紫外-可见光谱分析法的应用
1）化学物质的结构分析；
2）有机化合物分子量的测定；
3）酸碱离解常数的测定；
4）标准曲线法测定有机化合物的含量；
5）络合物中配位体/金属比值的测定；
6）有机化合物异构物的判别等。

3、紫外-可见分光光度计的基本构造
三、实验仪器与试剂
仪器：Cary500紫外-可见-近红外分光光度计
比色管（带塞）：5mL10支，10mL3支；
移液管：1mL6支，0.1mL2支
试剂：苯、乙醇、环己烷、正己烷、氯仿、丁酮
溶液：HCl(0.1mol•L-1)，NaOH(0.1 mol•L-1)，苯的环己烷溶液（1：250），甲苯的环己烷溶液（1：250），苯的环己烷溶液（0.3g•L-1），苯甲酸的环己烷溶液（0.8g •L-1），苯酚的水溶液（0.4 g•L-1）。

四、实验内容与步骤
1、分光光度计的操作步骤
（1）将待测样品倒入石英比色皿中，置于仪器液体样品测试附件内。

安装完毕后开启仪器及联用电脑。

（2）待电脑进入Win98操作界面后，打开Scan操作系统，进入setup界面，开始测试设定如下：
●在Cary选项栏中，设定X Mode, Mode: Nanometers；扫描范围：start800nm、
stop200nm。

●在options选项栏中，设定Auto lamps off。

●在Auto Store 选项栏中，选择Storage off。

然后点击确定，完成测试参数设定。

放入空白样，点击Scan操作界面左侧Baseline，进行基线扫描。

（3）打开样品池顶盖，取出空白样，放入待测样品，关闭样品池顶盖。

进入setup操作界面，确定扫描范围，在Baseline选项栏中选择Baseline correction，然后点击确定，完成样品测试设定。

点击Scan操作界面上部Start，进行待测样品的基线校正扫描。

（4）测试完毕后，保存吸收曲线数据，关闭光谱仪，取出样品。

2、取代基对苯吸收光谱的影响：
在5个5mL带塞比色管中，分别加入0.5mL苯、甲苯、苯酚、苯甲酸的环己烷溶液，用环己烷溶液稀释至刻度，摇匀。

用带盖的石英吸收池，环己烷作参比溶液，在紫外区进行波长扫描，得出4种溶液的吸收光谱。

3、溶剂对紫外吸收光谱的影响：
溶剂极性对n→π*跃迁的影响：在3mL带塞比色管中，分别加入0.02mL 丁酮，然后分别用水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。

用1cm石英吸收池，将各自的溶剂作参比溶液，在紫外区作波长扫描，得到3种溶液的紫外吸收光谱。

4、溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响：
在两个5mL带塞比色管中，各加入苯酚的水溶液0.5mL，分别用HCl和NaOH 溶液稀释至刻度，摇匀。

用石英吸收池，以水作参比溶液，绘制两种溶液的紫外吸收光谱。

五、数据处理
1、比较苯、甲苯、苯酚和苯甲酸吸收光谱，计算各取代基使苯的最大吸收波长红移了多少nm。

解释原因。

2、比较溶剂和溶液酸碱性对吸收光谱的影响。

六、思考题
1、本实验中需要注意的事项有哪些？
2、为什么溶剂极性增大，n→π*跃迁产生的吸收带发生紫移，而π→π*跃迁产生的吸收带则发生红移？。