实验1、紫外可见光谱实验报告.doc

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一、实验目的
学会使用UV-2550型紫外-可见光分光光度计。
掌握紫外—可见分光光度计的定量分析方法。
学会利用紫外可见光谱技术进行有机化合物特征和定量分析的方法。
二、实验原理
基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性建立起来的分析测定方法称为紫外—可见吸收光谱法或紫外—可见分光光度法。紫外—可见吸收光谱是由分子外层电子能级跃迁产生，同时伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁，因此吸收光谱具有带宽。紫外—可见吸收光谱的定量分析采用朗伯-比尔定律，被测物质的紫外吸收的峰强与其浓度成正比，即：

其中A是吸光度，I、I0分别为透过样品后光的强度和测试光的强度，ε为摩尔吸光系数，b为样品厚度，c为浓度。
紫外吸收光谱是由于分子中的电子跃迁产生的。按分子轨道理论，在有机化合物分子中这种吸收光谱取决于分子中成键电子的种类、电子分布情况，根据其性质不同可分为3种电子：（1）形成单键的σ电子；（2）形成不饱和键的π电子；（3）氧、氮、硫、卤素等杂原子上的未成键的n电子。

图1.基团中的σ，π，n成键电子
当它们吸收一定能量ΔE后，将跃迁到较高的能级，占据反键轨道。分子内部结构与这种特定的跃迁是有着密切关系的，使得分子轨道分为成键σ轨道、反键σ*轨道、成键π轨道、反键π*轨道和n轨道，其能量由低到高的顺序为：σ<π<n<π*<σ*。

图2.分子轨道中的能量跃迁示意图
仪器原理是光源发出光谱，经单色器分光，然后单色光通过样品池，达到检测器，把光信号转变成电信号，再经过信号放大、模/数转换，数据传输给计算机，由计算机软件处理。
三、仪器与溶液准备
UV-2550型紫外—可见分光光度计
1cm石英比色皿一套
UVprobe电脑软件
配置好的10μg/mL、15μg/mL、20μg/mL以及未知浓度的甲基紫溶液，甲基红溶液
仪器的基本构成：
紫外可见分光光度计的基本结构如下：
光源→单色器→吸收池→检测器→信息处理与显示系统
样品

四、实验步骤
1、打开电源，开启紫外—可见分光光度计上的开关，打开电脑上的UVprobe软件，让其自检，约5min后，对仪器相关参数设置。设置波长范围为400-200nm，高速检测，间隔为0.5nm。
2、空白对比实验。取一定量的蒸馏水装进1cm石英比色皿至2/3，在Win-UV主显示窗口下，单击所选图标“基线”以扫描蒸馏水的测定吸收曲线。
3、取一定浓度的的水杨酸溶液，装进石英比色皿中放到紫外—可见分光光度计中，获得波长-吸收曲线，读取最大吸收的波长数据和吸光度。得到其标准图谱。
4、同样的方法测定一定浓度的水杨醛溶液，获得波长-吸收曲线，读取最大吸收的波长数据和吸光度。得到其标准图谱。
5、同样的方法测定未知溶液，获得波长-吸收曲线，读取最大吸收的波长数据和吸光度。得到其图谱。
6、数据处理和分析。
7、结果与讨论。
五、实验数据处理
1．实验数据记录
将实验数据用excel作图可得到水杨酸和水杨醛的紫外可见分光波谱图，分别如图3和图4.

图3实验1水杨酸的紫外可见分光波谱图

图4实验2水杨醛的紫外可见分光波谱图

图5实验3未知溶液的紫外可见分光波谱图

2.实验数据处理
由实验3所得的可见分光波谱图可知，该溶液的最大吸收波长为245nm，对比图3、图4，该溶液为水杨酸溶液。,
将波长为580nm时不同浓度的甲基紫溶液的吸光度列出如表1。
表1，所测溶液最大吸光度数据
溶液名称溶液浓度（mg/mL）最大吸收波长（nm）最大吸光度水杨酸X2450.86137水杨醛Y2840.59283未知X+32450.98170通过公式Lamber-Beer(朗伯-比耳)定律：A=εbc可知，同一物质吸收值与浓度呈正比，又已知未知物质浓度比已知物质浓度大3.0mg/ml，得：X/(X+3)=0.86137/0.98170
算得X=21.634mg/ml

六、分析与讨论
1、从实验结果中可得，所测的未知样品为水杨酸溶液，且其浓度为21.634mg/mL。
2、从水杨酸及水杨醛的结构中可看出，在λmax处的吸收峰为共轭体系的吸收，由于水杨醛的共轭体系较大，所以甲基紫的λmax比甲基红的λmax要大。
七、思考题
根据物质吸收曲线，思考如何利用紫外吸收光谱做定性分析？
答：紫外吸收光谱为有机化合物的定性分析提供了有用的信息。其方法是将未知试样和标准品以相同浓度配制在相同的溶剂中，在分别测绘吸收光谱，比较二者是否一致也可将未知试样的吸收光谱与标准图谱，如萨特勒紫外吸收光谱图相比较，如果吸收光谱完全相同，则一般可以认为两者是同一种化合物。但是，有机化合物在紫外区的吸收峰较少，有时会出现不同的结构，只要具有相同的生色团，它们的