芳香族化合物紫外吸收光谱的测定

实 验 指 导 书

实验项目： 芳香族化合物紫外吸收光谱的测定 所属课程: 实验化学3-2 课程代码: CA393 面向专业: 化学 学院(系): 化学化工学院 实 验 室: 基础化学实验中心 代号: 11101

2007 年 2 月 18 日

一、 实验目的 1. 熟悉芳香族化合物紫外吸收光谱的特征吸收谱带、精细结构及溶剂效应。 2. 了解紫外-可见分光光度计的原理与结构。 二、 实验内容 1. 溶液的配制 苯-环己烷： 取1滴苯于刻度试管中，用环己烷稀释至10mL为母液，取5滴母液 于另一刻度试管中，用环己烷稀释至10mL为测试液。 苯酚-环己烷：称取10mg苯酚，溶解在10mL环己烷中为母液，取10滴母液于另一刻度试管中，用乙醇稀释至10mL为测试液。 苯酚-乙醇： 称取10mg苯酚，溶解在10mL乙醇中为母液，取10滴母液于另一刻 度试管中，用乙醇稀释至10mL为测试液。 苯甲酸-乙醇：称取10mg苯甲酸，溶解在10mL乙醇中为母液，取10滴母液于另一刻度试管中，用乙醇稀释至10mL为测试液。 2、按操作要求，打开紫外-可见分光光度计、计算机和操作软件，等待仪器自检完成并工作状态稳定。 3、在200~400nm范围内，以相应溶剂作参比溶液，分别扫描苯-环己烷、苯酚-环己烷、苯酚-乙醇、苯甲酸-乙醇的吸收光谱，并保存。 4、实验结束后，按操作步骤关闭软件、计算机和光度计。 三、 实验示意图 紫外－可见分光光度计组件结构示意图如下图所示： 光源 单色器 吸收池 检测器 信号指示

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四、 实验用主要仪器设备、消耗品 仪器设备名称 紫外-可见分光光度计 石英比色皿 移液管 容量瓶 规格 消耗品名称 规格 五、 实验原理及原始计算数据、所应用的公式 分子中的电子总是处在某一种运动状态中，每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。当这些电子吸收了外来辐射的能量，就从一个能量较低的能级跃迁到一个能量较高的能级。但是由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂，分子吸收光谱也就比较复杂。在分子内部除了电子运动状态外，还有核间的相对运动，即核的振动和分子绕着重心的转动。由量子力学计算可知，振动能和转动能是不连续的，即具有量子化的性质。一个分子吸收了外来辐射之后，它的能量变化ΔE为其振动能变化ΔEV、转动能变化ΔEr以及电子运动能量变化ΔEe之总和，即：EEVErEe，ΔEe最大，一般在1～20eV之间。由于电子能级的跃迁而产生的吸收光谱位于紫外到可见光区。 由于各种物质分子内部结构的不同，分子的能级千差万别，各种能级之间的间隔也互不相同，这样就决定了它们对不同波长光线的选择吸收。如果改变通过某一吸收物质的入射光波长，并记录该物质在每一波长处的吸光度（A），然后以波 - 3 -

长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，就得到该物质的吸收光谱或吸收曲线。某物质的吸收光谱反映了它在不同的光谱区域内吸收能力的分布情况，这可从波形、波峰强度、位置及其数目看出来，从而为研究物质的内部结构提供了重要的信息。 在有机分子中各种能级的高低顺序是： n**；几种可能的跃迁包括：→*；→*；→*；n→*；→*；n→*六种（见图6-1）。由于与成键和反键轨道有关的四种跃迁：→*；→*；→*和n→*所产生的吸收谱多位于真空紫外区。只有n→*和→*跃迁的能量较小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，是紫外－可见吸收光谱研究的重点区域。 芳香族化合物的特征吸收是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭体系跃迁而产生的两个强吸收带，分别位于185nm和204nm，称为E1和E2吸收带。在230-270nm处有一系列的较弱吸收带，称为精细结构吸收带，也称为B带，这是由于→*跃迁和苯环振动的重叠而引起的，其精细结构常用来辨认芳香族化合物，但当苯环上有取代基时，复杂的B吸收带会简单化。 有些溶剂（特别是极性溶剂）会和溶质发生相互作用，因此会对吸收带的波长、强度和形状产生影响。 六、 实验数据记录 七、 实验结果计算及曲线 1）苯-环己烷：苯在210nm处有强吸收，是由于苯环环状共振体跃迁所产生，同时，在250-280nm处有精细结构B带。 2）苯酚-环己烷：苯酚中有-OH助色基团，共轭体系产生红移，吸收峰在220nm处，且吸收强度增加。 - 4 -

3）苯酚-乙醇：乙醇为极性溶剂，使E带红移，并使B带不明显。 4）苯甲酸-乙醇：-COOH为吸电子基团，使吸收带蓝移。 八、 对实验结果和实验中某些现象的分析讨论 紫外－可见光谱应用于结构分析主要是用于确定一些化合物的构型和构象，如可根据顺反异构体或互变异构体分子结构上的不同，通过紫外－可见光谱上吸收峰位置和强度的变化来进行判别。 紫外－可见分光光度法应用于无机元素的定性分析较少，而在有机化合物的定性鉴定和结构分析中，由于紫外—可见光谱较简单，特征性不强，该法的应用也有一定的局限性。但是它适用于不饱和有机化合物．尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。此外，可配合红外光谱、核磁共振波谱法和质谱法进行定性鉴定和结构分析．因此它仍不失为是一种有用的辅助方法。 实验精确度 % 九、 实验方法指示及注意事项 每更换一种测试溶液时，需用待测溶液或参比液将石英比色皿润洗三次，避免残留组分的干扰 十、 尚待解决的问题 - 5 -

十一、 对学生的要求 1. 文献调研 2. 对目标对象样品的背景知识了解 十二、 参考文献 《实验化学》（上、下） 备注 实验设计者： 孟庆华 首开实验时间：2007.2 编写人：孟庆华 编写时间：2007.2

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