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1、紫外光谱的绘制及定量测定,一 实验目的,了解紫外可见吸收光谱产生的 原理。 熟悉紫外可见光谱仪的使用。 掌握某种物质的紫外可见光谱的 绘制,计算未知样品的浓度。,通常化学键键能为167.4 kJ/mol，对应的光波长应为：,分子所能吸收的光子的能量是固定，只有与分子的两个能级之间能量差完全一致的光子能量，才能够被分子吸收。,二 实验原理,Wavelength (nm) Major range Wavelength (nm) Subrange 50 X-rays,Figure 3-3. The electromagnetic spectrum. The environmentally inter
2、esting ranges are shown.,50 350 800,Ultraviolet,200 280 320 350 800,Infrared,UV-C UV-B UV-A,Violet Red,Thermal IR,Visible,.,.,.,4,000 (4m ) 100,000 (100 m ),二 实验原理,电子通常从基态轨道被激发到能量最低的空轨道，对于大多数的有机分子，主要有如下四种类型的激发 ： 1. *跃迁，指电子从轨道向反键轨道(*)的跃迁，此种跃迁主要包括烷烃。 2. n*，指杂原子上未共用的n电子跃迁到反键轨道(*)上，例如当醇、胺、醚类分子吸收光子时，可发生此
3、种跃迁。,电子激发的类型：,二 实验原理,3.*，指电子从成键的轨道跃迁到反键的轨道(*)，当烯烃、醛类、酯类、取代苯类分子吸收光子时，发生此种电子跃迁。 4. n* ，指杂原子上未共用的n电子跃迁到反键的轨道(*)，常见于醛类、酮类、酯类等分子的电子跃迁。,电子激发的类型：,二 实验原理,* 激发,能量,能量,n* 激发,能量,* 激发,能量,n* 激发,二 实验原理,n*跃迁所需要的能量较低，近紫外与可见光区的光能即可激发，如丙酮的n*跃迁吸收峰max=280 nm。 因为*跃迁所需要的光处于远紫外区，在仪器测定上存在困难，所以n*跃迁、*跃迁和n*跃迁是紫外-可见吸收光谱中所常见的，但是
4、这3种跃迁的吸收强弱不同，*跃迁是强吸收，摩尔吸光系数在104左右，n*跃迁是中强吸收，摩尔吸光系数在102左右，而n*跃迁是弱吸收，摩尔吸光系数在101的数量级。,n*跃迁,二 实验原理,如果分子具有共轭键，就是说分子具有两个成键的轨道，两个反键的*轨道，由于能级最高的成键轨道和能级最低的*轨道之间的能量差比乙烯的轨道和*轨道之间的能量差要小，电子容易激发，所以共轭双烯的吸收带在近紫外区，例如丁二烯max = 217 nm。,一般来说，分子的共轭程度越强，分子的光吸收越向长波方向移动，这是一个比较带有共性的规律。通常将吸收峰向长波移动的现象称为红移，向短波移动的现象称为紫移。,共轭键,红移、
5、紫移,二 实验原理,电子激发的所需要的光能基本上只与发生激发的两个分子轨道的性质有关系。所以，某些官能团，例如C=O双键，在不同的分子中几乎总是吸收同一波长的光，也就是说，在紫外-可见光谱中的同一位置出峰，通常将这样的孤立官能团称为发色团。 常见的发色团如C=O，N=N，NO2等，有些发色团吸收的光在远紫外区，例如C=C，CC，Cl，OH等。,发色团 (Chromophore),二 实验原理,有些官能团，当它们被引入某化合物中的共轭体系时，它们可以使原体系的电子吸收带向长波方向移动，并使吸收程度增加，这种官能团叫助色团，例如Cl，OH，NH2等。,助色团(Auxochrome),二 实验原理,
6、A 为吸光度; I0 波长为的入射光的强度; I 波长为的透射光的强度； 是物质对波长为的光的摩尔吸光系数； C 浓度； b 表示光程(光通过的距离)；,朗伯-比耳定律,二 实验原理,1.试剂:丙酮，蒸馏水。 2.仪器介绍：CARY100系列紫外可见光谱仪：美国瓦里安公司生产，双光束、Czerny-Turner（双）单色器，所有光学元件均采用石英涂层，光学系统严格密封，保护光学元件的同时降低仪器杂散光。波长范围：190900nm；带宽：0.24nm可调；光度范围：3.7Abs。氘灯产生紫外光，钨灯产生可见光。 容量瓶，移液管，比色皿等。,三、试剂及仪器介绍,四、基本操作及实验重要步骤,1 .
7、配制标准溶液系列 取丙酮5ml稀释到50ml,母液,再配制一系列标准溶液和未知样品 。 （从母液中取2ml，3ml, 4ml，5ml，6ml 稀释到50ml） (0.04mol/L, 0.06mol/L, 0.08mol/L, 0.10mol/L, 0.12mol/L) 2. 扫描丙酮的最大吸收峰 3. 分别测标准溶液的吸光度，绘制标准曲线 4 .测定未知样品的吸光度，计算其浓度, 比色皿一定要干净，使用完毕，立即用蒸馏水或有机溶液冲洗干净，并用柔软清洁的纱布把水渍擦净，以防表面光洁受损，影响正常使用。 供试品溶液的吸收读在0.30.7之间为宜，在此范围误差较小。 设定的参数不恰当易得到不良的结果或图谱，如狭缝太宽使吸收值降低，分辨率下降；狭缝太窄则出现过大的噪音，使读数不准确。 。 测定时注意样品室门应关紧，否则引入过多的杂散光，使吸收度读数下降。,五、注意事项,六、数据处理,1.丙酮的最大吸收峰: nm 2. 系列标准浓度的吸光度值，绘成 浓度-吸光度曲线 3. 列出未知样品的吸光度值，在曲线上找出对应浓度值。,（1）配制标准样品系列浓度是否准确。 （2）标准曲线一定要做好。 （3）选择同一比色皿。,七、实验成败的关键,1.根据紫外特征基团的光谱图，推断物质所含官能基团； 2.归纳己知化合物中相同基团出现的波长范围。,八、思考题,