实验一 紫外吸收光谱法

实验一紫外吸收光谱法（UV）

一、实验目的

1．了解紫外吸收光谱法的原理

2．掌握紫外吸收光谱仪的操作以及测绘的方法

3．了解不同溶剂对紫外吸收光谱的影响

二、基本原理

紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm, 其中100-200nm 为远紫外区，200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。有机分子中可以跃迁的电子有：σ电子，π电子和n电子。跃迁的类型有：σ→σ*，n →σ*，π→π *，n→π *。既然一般的紫外光谱是指近紫外区，即200-400nm，那么就只能观察π→π *和n→π *跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。

紫外光谱主要通过谱带位置和吸收强度提供有机分子的结构信息，紫外光谱很宽，吸收强度常用最大吸收波长处的摩尔系数表示，由n→π*跃迁产生的吸收带称为R带，特征是吸收波长较长，270-300nm，吸收强度弱。由π→π *跃迁产生的吸收带称为K带，特点是吸收强度强，吸收波长与共轭体系的大小密切相关，一般每增加一个双键大约红移30nm。

作为有机化合物结构解析四大光谱之一，紫外吸收光谱具有方法简单、仪器普及率高、操作简便，紫外吸收光谱吸收强度大检出灵敏度高，可进行定性、定量分析的特点。

苯的特征吸收带为184nm（E1），204nm(E2)，254nm(B)。E1带、E2带和B 带式苯环上三个共轭体系中的π→π*跃迁产生的，E1带和E2带属强吸收峰带，

在230—270nm范围内的B带属弱吸收带，其吸收峰常随苯环上取代基的不同而发生位移。当苯环上有助色基团如—OH、—Cl等取代基时，由于n→π共轭，使E2吸收带向长波长方向移动，但一般在210nm左右。同时，n→π共轭还能引起苯吸收的精细结构消失。

溶剂极性对紫外光谱的影响较复杂，主要可分为两类：①对吸收强度和精细结构的影响。在非极性溶剂中，尚能观察到振动跃迁的精细结构。但若改为极性溶剂后，由于溶剂和溶质的分子作用力增强，使谱带的精细结构变得模糊，以致完全消失成为平滑的吸收谱带。②对最大吸收波长（λmax）的影响。n →σ*和n→π*跃迁的分子都含有非键的n电子，基态极性比激发态大，因此基态能够与溶剂之间产生较强的氢键，能量下降较大，而激发态能量下降较小，故跃迁能量增加，吸收波长向短波方向移动，即发生蓝移。而在π→π*跃迁的情况下激发态的极性比基态强，溶剂使激发态的能级降低的比基态多，当溶剂极性增大使π→π*跃迁所需能量减小发生红移。

三、仪器与试剂

1．仪器：紫外吸收光谱仪（TU-1901）、1cm石英比色皿、容量瓶（50mL）2．试剂：苯、正己烷、三氯甲烷、无水乙醇、去离子水

四、实验步骤

在室温条件下，以正己烷、三氯甲烷（氯仿）、无水乙醇和去离子水为溶剂，在紫外光谱200-400nm波长范围内扫描测定苯的紫外吸收光谱；

1．配制溶液：取5只分别标为1，2，3，4的50mL容量瓶。各加入0.025mL 苯，分别用正己烷、三氯甲烷、乙醇和去离子水定容至50ml，摇匀。

2．测定溶液：从200-400nm对混合溶液进行波长扫描，得到吸收光谱。

3．分析图样：观察各吸收谱的曲线，分析不同溶剂对苯的吸光度的影响。

五、实验结果

极性顺序：正己烷＜苯＜三氯甲烷＜无水乙醇＜水

图一以正己烷为溶剂苯的紫外吸收光谱图

图二以三氯甲烷为溶剂苯的紫外吸收光谱图

图三以乙醇为溶剂苯的紫外吸收光谱图

图四以去离子水水为溶剂苯的紫外吸收光谱图

图五在不同溶剂下苯的紫外吸收光谱图

实验结果：

不同溶剂对苯的吸收峰有一定的影响，使其吸收峰发生移动（红移或蓝移），本实验结果发现随着溶剂极性的增强，苯的吸收峰发生蓝移，而正确的应该是发生红移，红移的波长在1-2nm，具体原因详见结果分析。同时，溶剂对苯的吸收强度也有一定的影响。

实验结果分析：

（1）谱图在250-300nm范围内有中等强度的吸收带并呈现精细结构，同时在200nm附近有强吸收带，说明溶剂中含有苯。苯的紫外吸收在205-210nm处有一个强吸收带即E

带，苯环上三个共轭双键的π→π*跃迁特征吸收带，在240-270

2

处有一个较弱的吸收带即B带，π→π*与苯环振动引起的。

（2）苯在不同溶剂中得到的紫外吸收曲线形状大体是相同的，说明有机物的紫外吸收曲线的形状反应了有机物的结构，不会因为溶剂的改变而改变。

（3）苯在正己烷溶剂中260nm附近的最大吸光度小于其在三氯甲烷、乙醇

和水溶剂中的最大吸光度。说明了最大吸光系数受溶剂的影响，在极性溶剂中随

极性的增大而减小。这是因为溶质和溶剂常形成氢键，或溶剂的偶极使溶质的极性增强，引起π-π*吸收带的迁移。

（4）苯在非极性溶剂中的最大波长小于其在极性溶剂中的最大波长，在π-π*跃迁中，激发态的极性大于基态，因此，当使用极性大的溶剂时，由于溶剂与溶质的相互作用，使基态和激发态的能量都降低，但激发态的能量降低更多，因此的π、π*能量差变小，所以吸收波长向长波移动，即发生红移。

（5）在极性溶剂中，随着极性的增大，苯B带的最大吸收波长变化不明显。理论上溶剂的极性越大，π、π*能量差越小，所以吸收波长向长波移动，即发生红移。由于正常的红移波长在1-2nm，所以可能是溶剂的纯度不够、仪器的灵敏度和配制过程中的误差等原因造成的。