实验-紫外可见吸收光谱法-苯的紫外光谱的测定与分析

PAGEPAGE15实验紫外—可见分子吸收光谱法的应用—苯的紫外光谱的测定与分析一、实验目的1、掌握如何利用紫外分子吸收光谱仪进行定性和定量分析；2、掌握双光束紫外—可见（UV—VIS）分光光度计的使用。二、实验原理许多有机化合物在一定能量的电磁辐射下伴随着价电子能级的跃迁。根据量子理论：基态原子发生跃迁所吸收的能量是既定的，即满足ΔE=E1-E0=hv时,才能产生跃迁。产生各种跃迁所需的能量为：ΔE电子≈1～20eV；ΔE振动≈ΔE电子×（1/10～1/100）≈0.01～2eV；ΔE转动≈ΔE震动×（1/10～1/100）≈1×10-4～0.02eV,紫外可见光波长范围为:λ可见=800nm～200nm.(常用的波长分析范围。因为200nm～10nm为真空紫外区，主要是CO2、O2等对这波长范围的谱线有严重的吸收，导致干扰分析测定，所以要求在真空中进行测定)。相对的能量为6.2eV～1.6eV，其能量可以满足部分电子能级跃迁的需要。此外，在电子能级跃迁中也伴随着相应的振动和转动能级的变化（ΔE电子>ΔE震动>ΔE转动），若是仪器的分辨能力不高，则使三种谱线（或精密结构）密集在一起，则使打印出来的图谱的峰宽变宽（在仪器分辨能力一定时，溶剂由极性到非极性也可使这些精密结构消失）。利用分子中生色基团对特定谱线的吸收可进行定性分析，利用浓度与吸收值成正比（即朗伯—比尔定律）可进行定量分析。进行定性分析时，一般用的是比较法，把待分析的未知化合物的谱图与纯的已知物的谱图或标准谱图（如萨勒特光谱图等）进行比较；也可以用有机化合物吸收波长的经验规则的计算值进行分析。但应该注意的是：相同的紫外吸收光谱不能充分地证明两种化合物是完全相同。因为只要有相同的发色基团，而分子结构就算不同，它们的最大吸收波长λmax仍然相同。所以紫外—可见光谱图在分析未知化合物时只是提供有可能的基团结构信息，常和NMR、MS和IR（即四谱）联用，使得分析更为准确、可靠。苯有三个吸收带，分别为：E1带(180nm，εmax=6×104L·cm-1·mol-1)、E2带（204nm，εmax=8×10L·cm-1·mol-1）和B带（255nm，εmax=200L·cm-1·mol-1），都是n→n*的跃迁.在分析的时候可以大致进行判定.本实验主要研究苯的B带.三、仪器与试剂1、仪器UV-2100型双光束紫外可见分光光度计（附1cm的石英比色皿）2、试剂0.1mol/l苯储备溶液环己烷(A.R.)无水乙醇（AR）四、实验步骤通电之前检查样品室，拿出硅胶袋，样品室除比色皿架外，不应有其他物体。打开主机电源开关，预热仪器。仪器预热30分钟后，打开计算机，点击桌面UV-2100操作软件图标，进入紫外可见分光光度计仪器自检画面，点击开始，启动自检程序。自检运行大约三分钟后，全部自检项目“OK”，出现“自检完成，您可以进行测量了”的对话框，按下【确定】键，即可开始正常测量工作。未知物的光谱图扫描（定性分析测定）：选择工具栏中的[光谱]项，进入光谱扫描测量后，首先点击【参数】项，根据光度、光谱、动力学等测量方法设定相应的测量参数。设置好参数后，将参比池和样品池都加入参比液（无水乙醇或环己烷），盖好样品室盖。按下显示窗【Baseline【命令按钮，自动校正仪器基线（注意：此工作只需要在第一次测量时进行，只要不改变参比溶液和测量波长范围的情况下，只需校准一次）。在样品池中加入样品液（苯标液），单击【测量】命令按钮。即可进行测量运行测量完成后，点击工具栏上的【尺标】，或者点击图谱右侧的【样品数据】即可观察数据。选择合适的波长为定量步骤测定浓度用，其波长为（nm）。6、浓度的测量（定性分析测定）：a、苯标准样品(,溶剂为环己烷或乙醇)的制备：取四个10mL的容量瓶，用吸量管分别取0mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL的0.1mol/l苯储备溶液，用环己烷（A.R.）或乙醇定容至刻度。b、待测样品的制备:取三个10mL的容量瓶，用吸量管分别取0.6mL、0.9mL、1.2mL的0.1mol/l苯储备溶液，用环己烷（A.R.）或乙醇（A.R.）定容至刻度。C、选择工具栏中的[定量]项，进入定量测量界面，点击【参数】项，首先选择测量方法为单波长标准曲线法，选择零点插入，根据定性分析测的的波长，设定测量波长。根据标准样品个数，设定标准样品数（0浓度除外）。参数设定完毕后点击确定，退出。先在参比池及第一个样品池中都加入参比液，点击下方工具栏中的【调节零点】。取出第一个样品池中的参比液，将苯标准样品液依次放入样品池中，点击测量，并填入相应的标准样品号，并记录读数。点击下方工具栏的【样品/标样】键，切换至未知试样测量界面，将未知样依次放入样品池中，点击测量，并记录读数。7、测量工作完毕，取出比色皿清洗干净[最好用乙醇清洗]，擦干，放回盒子.关闭主机电源，退出计算机运行程序，关闭计算机，最后罩上仪器防尘罩。8、做好仪器使用情况登记。五、注意事项开机时，应确认试样室光路上无遮挡物，并开机预热30分钟以上再测试。不要在仪器上方倾倒测试样品，以免样品污染仪器表面，损坏仪器。一定要将比色皿外部所沾样品擦拭干净，才能放进比色皿架进行测定不允许用酒精、汽油、乙醚等有机溶剂擦拭仪器开启除湿机，注意防潮。六、数据处理根据所打印的数据和谱图进行分析，并计算出被测试样苯的浓度，以mol/L表示（苯的分子量为78.11；比重为0.88）。七、