一、实验目的

①学习利用紫外吸收光谱鉴定物质纯度的原理和方法;

②熟练紫外-可见分光光度计的操作。

二、实验原理

许多有机物在紫外区有特征吸收光谱,从而可用来进行有机物的鉴定及结构分析(主要用于鉴定有机物的官能团)。 此外,还可对同分异构体进行鉴别,对具有π 键电子及共轭双键的化合物特别灵敏,在紫外光区有极强烈的吸收谱。 该法在有机物分析中主要可进行如下分析:纯度检查;未知样的鉴定;互变异构体的判别;分子结构的推测;定量测定。

例如,与饱和烃化合物明显不同的是,具有p 键电子的共轭双键化合物、芳香烃化合物等,在紫外光谱区都有很强烈吸收,具有摩尔吸光系数ε 可达104 ~105数量级。 利用这一特性,可以很方便地检验纯饱和烃化合物中是否含有共轭双键化合物、芳香烃等杂质。 从图4-7 乙醇的紫外吸收光谱图可以看出,由于乙醇中含有微量苯,故在波长230 ~270 nm 处出现B 吸收带(曲线2),而纯乙醇在该波长范围内不出现苯的B 吸收带(曲线1)。 因此,可利用物质的紫外吸收光谱的不同,检验物质的纯度。

图4-7　紫外光谱曲线

1—纯乙醇;2—苯(乙醇为溶剂)

图4-8 是蒽醌和邻苯二甲酸酐的分子结构,由于在蒽醌分子结构中的双键共轭体系大于邻苯二甲酸酐,因此,蒽醌的吸收带红移比邻苯二甲酸酐大,且吸收带形状及其最大吸收波长各不相同,由此得到鉴定,其紫外吸收光谱见图4-9。

图4-8　蒽醌与邻苯二甲酸酐分子结构

三、仪器及试剂

1)仪器

TU-1901 紫外-可见分光光度计(北京普析)。

2)试剂与材料

无水乙醇、无水甲醇、正庚烷、苯、蒽醌、邻苯二甲酸酐均为分析纯;1 cm 石英比色皿。

四、实验步骤

1)溶液的配制

(1)苯的正庚烷溶液

图4-9　紫外光谱曲线(www.daowen.com)

1—蒽醌;2—邻苯二甲酸酐(甲醇为溶剂)

100 mL 容量瓶注入10 μL 苯,用正庚烷稀释至刻度,摇匀。

(2)苯的乙醇溶液

100 mL 容量瓶注入10 μL 苯,用无水乙醇稀释至刻度,摇匀。

(3)蒽醌甲醇溶液(0.1 mg/L)

称取10 mg 蒽醌用甲醇溶解定容于100 mL 容量瓶中,摇匀,得100 mg/L 蒽醌甲醇储备液。 再移取0.1 mL 蒽醌甲醇储备液于100 mL 容量瓶中,甲醇定容,得0.1 mg/L 蒽醌甲醇溶液。

(4)邻苯二甲酸酐甲醇溶液(0.1 mg/L)

称取10 mg 邻苯二甲酸酐用甲醇溶解定容于100 mL 容量瓶中,摇匀,得100 mg/L 邻苯二甲酸酐甲醇储备液。 再移取0.1 mL 邻苯二甲酸酐甲醇储备液于100 mL 容量瓶中,甲醇定容,得0.1 mg/L 邻苯二甲酸酐甲醇溶液。

2)测定条件设置

按照仪器使用说明调节仪器至正常状态,设定仪器扫描波长在200 ~400 nm。

3)测定

扫基线(对参比溶液调零)。 用待测试液洗涤石英比色皿3 次,装入待测试液至比色皿容积的2/3 ~4/5,将比色皿放入比色皿架,盖好盖板,分别扫描无水乙醇、苯的乙醇溶液、苯的正庚烷溶液、0.1 mg/L 蒽醌甲醇溶液、0.1 mg/L 邻苯二甲酸酐甲醇溶液的紫外吸收光谱图,记录待测物紫外吸收光谱。

五、数据处理

①记录实验条件,保存实验资料。

②通过紫外吸收光谱的对比,说明检验物质纯度的可行性。

③与萨特勒(Sadtler)紫外标准图谱对照,检查测得的苯、蒽醌、邻苯二甲酸酐的峰值吸收波长λmax是否与标准图谱一致。

六、思考题

①如何利用紫外吸收光谱进行物质纯度检查?

②在紫外光谱区饱和烷烃为什么没有吸收峰?

③为什么紫外吸收光谱可用于物质纯度检查?