苯酚与苯酚钠紫外吸收曲线的制作及其含量的测定

当一分子吸收外来辐射后，其能量变化 为： E＝ E转+ E振+ E电子
当发生电子能级跃迁时，不可避免地发生振动能级和转动能级之间的跃迁， 所得到的一系列谱线彼此间波长间隔很小，连在一起呈带状，称带状光谱。
二. 分子吸收光谱
1. 转动能级的能量差：小于0.05 eV，跃迁产生吸收光谱位于远红 外区，远红外光谱或分子转动光谱 2. 振动能级的能量差约为：0.05～1 eV，跃迁产生的吸收光谱位 于红外区，红外光谱或分子振动光谱 3. 电子能级的能量差较大1 ～ 10 eV，电子跃迁产生的吸收光谱 在紫外－可见光区，紫外－可见光谱或分子的电子光谱
2. 测定标样最大吸收波长处的吸光度，以标液浓度为横坐标以吸 光度为纵坐标制作标准曲线，并得到标准曲线方程。
3. 从标准曲线上找出测得的未知样的吸光度所对应的横坐标浓度， 即为未知样的浓度。
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2. 制作苯酚标准曲线
分别吸取苯酚标准溶液0mL，1.0mL，2.0mL，3.0mL，4.0mL，5.0mL于6只25mL容 量瓶中，用蒸馏水定容，最终浓度为0ug/mL， 0.5ug/mL， 1.0ug/mL， 1.5ug/mL， 2.0ug/mL， 2.5ug/mL，以蒸馏水为参比，测定最大吸收波长λmax处的吸光度。
E

E2

E1

h

h
c

一般为1～10eV，吸收或发射的能量都是h的整数倍，故各条 谱线的波长(或频率)差别较大，呈线状分开，所以原子光谱是不 连续性的线状光谱。
二. 分子吸收光谱
1. 分子光谱产生的机理与原子光谱很相似
M + h → M *
基态
激发态
E1 （△E） E2
M +热
M + 荧光或磷 光
2.吸光质点形式不变
亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱
a. 6.36×10-6 mol/L b. 1.27×10-4 mol/L c. 5.97×10-4 mol/L
单体 max= 660 nm 二聚体 max= 610 nm
离解、络合、缔合会破坏线性关系
应控制条件(酸度、浓度、介质等)
3.稀溶液
浓度增大，分子之间作用增强，折射率发生偏移。所测吸光度为0.15-1.0或
荧光光谱
2. 分子光谱与原子光谱有许多不同之处。
原子光谱是由一条条谱线组成的，谱线的数目较少，间隔较大。而分子 光谱，谱线的数目很多，且较密集，呈带状光谱。这是由于分子的能级分布 比较复杂。对原子而言，只有电子相对于原子核的运动。
二. 分子吸收光谱
物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （3）分子本身绕其重心的转动。
原子的激发态不稳定，它只能以极短的时间处于这种状态，约10-8-10-5s后， 便要恢复原状，即跃迁回基态，而把多余的能量用发光的方式放射出来。同时， 发生其他能级间的跃迁，放出其他波长的光。将这些不同波长的光记录下来， 便得到一条条谱线，这就是原子发射光谱。
一. 原子吸收光谱
原子吸收光谱跃迁前后两个能级的能量差遵守严格的量子规则
二、紫外光谱法基本原理
1.物质的吸收曲线及定性分析
物质分子的能级是千差万别的，内部各种能级的间隔也不相同，所以物质对光 的选择性吸收可反映分子内部结构的差异，可以根据吸收曲线的形状和最大吸 收波长的位置，对物质定性分析。
A
B
max (A) max (B)
二、紫外光谱法基本原理
2.物质的吸收曲线及定量分析
有四种跃迁所需能量ΔΕ大小顺序为：n→π* < π→π* < n→σ* < σ→σ*
R带杂原子的孤对电子发生n→π* 跃迁，吸收相对较弱；
K带是二个或二个以上π键共轭时，π电子向π * 反键轨道跃迁；
E带包括E1和E2带，是苯环上三个双键共轭体系中的π电子向π*反键轨道跃迁；
B带苯环π→π* 跃迁和苯环振动的重叠引起，吸收相对较弱
环境仪器分析实验之紫外光谱法
苯酚与苯酚钠紫外吸收曲线的制作及其含量的测定
王春燕 二〇一九年四月
一、实验目的
1. 了解紫外-可见分光光度计的基本原理，并学会使用紫外-可 见分光光度计；
2. 分别使用UV6100型和TU-1810型紫外-可见分光光度计制作紫 外吸收曲线，并进行比较；
3. 熟练运用UV6100型和TU-1810型紫外-可见分光光度计制作苯 酚吸收的标准曲线，并确定苯酚的含量；
E

h

hc

近紫外：200 ~ 400 nm；近红外：750 ~ 2500 nm 可见光： 400 ~ 750 nm，人眼所能感觉到的波长范围
光谱学基础知识
2. 物质的基本性质
原子或分子中的电子，总是处在某一种运动状态之中。 每一种状态具有一定的能量，对应一定的能级。 电子如果吸收了外来辐射的能量，就可以一个较低能量的能级跃迁到另一 个能量较高的能级。
透光率为10%-70%，物质浓度的测量误差最小。
二、紫外光谱法基本原理
4.吸收曲线的特点：
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为 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. 比较在不同溶剂下吸收曲线的变化。
二、紫外光谱法基本原理
UV——分子外层价电子能级的跃迁（电子能谱），可用于结构鉴定和 定量分析；电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁；带状光谱。
二、紫外光谱法基本原理
1.物质对光的选择性吸收
物质对可见光中某些特定波长的光选择性吸收，使得他们呈现出特征的颜色。
实验安排：
实验一 苯酚和苯酚钠紫外吸收曲线的制作及其含量的测定
（紫外吸收光谱法）
实验二 聚苯乙烯的红外光谱测定与谱图分析
（红外吸收光谱法）
实验三 火焰原子吸收法铜含量的测定
（原子吸收光谱法）
实验四 高效液相色谱仪的结构认识及基本操作
（高效液相色谱法）
光谱学基础知识
吸收光谱学研究的课题是光与物质相互作用过程的有关问题。 1. 光的基本性质
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。
三、仪器结构与原理
紫外-可见分光光度计的结构示意图
Hale Waihona Puke Baidu
单色器
吸收池
检测器
四、实验原理
苯酚在稀硫酸中几乎不电离，以分子形式存在，在氢氧化钠溶 液中以苯酚钠形式存在。分别以稀硫酸和氢氧化钠溶液为介质，制 作这两种溶液的吸收曲线，即为苯酚和苯酚钠的吸收曲线。由于氢 基上氢的电离，生成苯酚负离子中氧的供电性很强，与苯环的共轭 增强，使紫外吸收曲线发生红移。
R带
R带
五、实验内容及步骤
五、实验内容及步骤
（四）实验步骤
1. 吸收曲线制作
准 确 称 取 苯 酚 水 溶 液 5.00 mL 于 2 只 100 mL 容 量 瓶 中 ， 分 别 用 0.05 mol/L H2SO4,0.1mol/L NaOH稀释至刻度，并以0.05 mol/L H2SO4,0.1mol/L NaOH 作空白， 在210-400nm，以5nm为间隔，以UV6100和TU1810型紫外-可见分光光度计测定溶液的 吸光度，找出R吸收并找出R吸收带最大吸收波长λmax。
3. 测定未知样品中苯酚的吸光度
以蒸馏水为参比，测定未知样最大吸收波长λmax处的吸光度。
六、数据处理
1. 用紫外-可见分光光度计测量扫描得到苯酚在H2SO4和NaOH溶液中 的吸收光谱图，标出两条曲线R带的最大吸收峰位置，并指出从 苯酚（H2SO4溶液）到苯酚钠（NaOH溶液中）是蓝移还是红移？
单光束
单色器
单色器 单 色 器
吸收池 吸收池
吸收池
检测器
双光束
检测器
双波长
四、实验原理
有机化合物的紫外—可见吸收光谱
在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、有形成双键的π电子、有未成键 的孤对n电子。
HC O
s
Hp
n
s*
p*
E K
R
E,B
n
p
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要
3. 吸收光谱的种类
原子吸收光谱和分子吸收光谱 紫外吸收光谱和红外吸收光谱
一. 原子吸收光谱
在无外来作用时，原子中各电子都尽可能的处于最低能级，能量最低(基态)。 当有外来因素的激发时，它的一个电子或几个电子就可能跃迁到较高能级上 去(激发态)。
原子处于基态 光、电等
激发态
当一连续频率的辐射照射单原子时，它将吸收不同波长的光而从基态跃迁 到较高的能级，将这些不同波长的光用谱板记录下来便得到一条条谱线，这就是 原子吸收光谱。
（一）仪器型号
UV6100型和TU-1810型紫外-可见分光光度计
（二）实验内容
苯酚与苯酚钠紫外吸收曲线的制作及其含量的测定
（三） 实验试剂
H2SO4水溶液：0.05mol/L NaOH水溶液：0.1mol/L； 苯酚储备液：准确称取0.2500g苯酚，用二次蒸馏水溶解，移入 100mL容量瓶中定容；然后吸取10mL于另一只100mL容量瓶中，稀 释至100mL，此苯酚标液浓度0.250mg/mL;
依据：朗伯-比耳定律
吸光度： A = bc 透光度：-lgT = bc
当液层厚度为定值时，吸光度A与 样品浓度呈正比例关系。通常测定
最大吸收波长λmax处的吸光度，
建立标准曲线，标定未知样浓度。
二、紫外光谱法基本原理
3.物质的吸收曲线及定量分析
朗伯-比尔定律的适用条件：
1.单色光 应选用max处或肩峰处测定，灵敏度高