高中化学实验三： 有机化合物的紫外-可见吸收光谱及溶剂效应
有机化合物的紫外-可见吸收光谱
O O
（共轭双键）
一些含有n电子的基团，本身没有生色功能，但当 它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，增 强生色团的生色能力，这样的基团称为助色团。
： ： ：
助色团：－NH2，－OH，－X （孤对电子）等
2
：
红移和蓝移
3
有机化合物的紫外光谱解析
了解共轭程度、空间效应、氢键等；可对饱和与不饱 和化合物、异构体及构象进行判别。 ⑴ 在200～750nm波长范围内若无吸收峰，则可能是 直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含一个双 键的烯烃等。若有低强度吸收峰(ε＝10～100 L·mol1·cm-1),（n→π跃迁），则可能含有一个简单非共轭且 含有n电子的生色团，如羰基。 ⑵ 若在250～300 nm波长范围内有中等强度的吸收峰 则可能含苯环。
滴定剂与待 测物均吸收
产物吸收
Vsp
Vsp
24
8.5.4 络合物组成的测定
1. 摩尔比法: 固定cM ,改变cR
A
1:1 1.0 2.0
3:1 3,0 c(R)/c(M)
25
2. 等摩尔连续变化法:
M:R=1:1
cM + cR = c(常数）
M:R=1:2
0.5 cM/c cM/c
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4
6
电荷转移吸收光谱
分子中金属离子轨道上的电荷吸收光能后转移到 配体的轨道上，或按反方向转移，这种跃迁称为电 荷转移跃迁，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。 本质上属于分子内氧化还原反应 ε一般都较大(104左右)，适于微量金属的检测 例：Fe3＋与SCN－形成血红色配合物，在490 nm处 有强吸收峰。其实质是发生了如下反应： [Fe3＋－SCN-]2＋ ＋hν= [Fe2＋－SCN]2＋
有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂的影响
有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂的影响
一．实验目的和要求
1．了解双光束紫外-可见分光光度计的仪器构造和使用。
2．学习紫外吸收光谱的绘制方法。
3．了解溶剂的性质对同一种物质的吸收光谱的影响。
二．实验原理
苯具有环状共轭体系，在紫外区有三个吸收谱带：E1带、E2带和B带，这些吸收带都是π→π*电子跃迁产生的。
当苯环上的氢被助色团取代后，苯的吸收光谱会发生变化：E2吸收带向长波方向移动，复杂的B吸收带变得简单化。
溶剂对紫外吸收光谱的吸收峰的波长、强度及形状都可能产生影响，这种现象被称为溶剂效应。
造成这种影响的原因是溶剂和溶质间形成氢键，也可能是由于溶剂的偶极作用使溶质的极性增强。
三．仪器与试剂
仪器：TU-1901双光束紫外-可见分光光度计，1 cm石英吸收池。
试剂：邻甲苯酚，HCl， NaOH，无水乙醇。
四．实验内容与步骤
1．溶剂性质对吸收光谱的影响
配制浓度为12.5 mg L-1的邻甲苯酚溶液，其溶剂分别为（a）无水乙醇；（b）0.1 mol L-1HCl；（c）0.1 mol L-1NaOH，
摇匀。
用1 cm石英吸收池，以相应的溶剂作参比，绘制各溶液在200－400 nm范围内的吸收光谱。
五．数据处理
1．记录各邻甲苯酚溶液的吸收光谱。
2．找出各邻甲苯酚溶液的吸收光谱的最大吸收波长，并与邻甲苯酚－无水乙醇溶液的吸收峰进行比较。
六．思考题
1．产生紫外光谱的电子跃迁有那些类型？2．影响紫外吸收光谱的因素有哪些？。
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响
七、思考题： 1.试样溶液浓度过大或过小，对测量有何影响？应如何调整？ 2. εmax 值的大小与哪些因素有关？ 紫外可见分光光度仪（北京普析通用仪器 UVWIN5）使用说明： 1、先开外设计算机，将干燥剂从样品室取出，盖好样品室盖，开启光度计电源， 10 秒钟后，开启计算机电源。 2、从计算机桌面上启动光度计应用程序 UVWIN5 图标，仪器自检（自检时不要
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响 3
枣庄学院化学化工与材料科学学院仪器分析实验教案
黄薇
1．根据苯的吸收光谱分析确定苯的吸收谱线（列出的苯的吸收光谱图） 最大吸收波长：苯在紫外区有三个吸收带 π→π* 180-184nm π→π* π→π* 200-204nm 230-270nm ε=47000-60000 （远紫外意义不大） ε=8000 ε=204 （在远紫外末端也不常用） （弱吸收带，苯环的精细结构或苯带，常用
实验二 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响 4
枣庄学院化学化工与材料科学学院仪器分析实验教案
黄薇
开启样品室盖） 。 3、参数设置：激活光谱扫描窗口，选择主菜单光谱扫描功能，选择【测量】菜 单下的【参数设置】子菜单，可打开设置窗口，选择需要测量的参数。选择测定 波长范围：300-250nm 4、基线校正：紫外光度计的一项校正功能，在吸光度或透光率扫描测光方式下， 空白溶液或溶剂执行校正。在光谱扫描之前，进行基线校正，再更改完扫描参数 后，也必须进行基线校正。 5、附件设置：选择主菜单光谱扫描功能选择【测量】菜单下的【附件】子菜单， 可打开附件设置窗口，点击“位置”，将相应的样品池选择为红色标记●，从而设 置当前样品池的位置。如果设置选择为空白样品（●在空白位置） ，则在进行基线 校正时，系统会自动切换到此样品池进行校正。 6、 光谱扫描： 将样品倒入比色皿中， 同上操作， 设置选择为样品 （●在样品位置） ， 选择主菜单光谱扫描功能选择【测量】菜单下的【开始】子菜单，即可开始光谱 扫描。 7、图形处理：选择【图形】菜单下的相应子菜单，即可进行相应图形处理。例 如峰值检出：选择【图形】菜单下的【峰值检出】子菜单即可；选择【图形】菜 单下的【读屏幕】子菜单即可读出图形中相应的数据。 8、文件保存：想保存扫描文件，选择【文件】菜单下的【保存】子菜单，在弹 出的保存窗口中输入要保存的文件名，然后点击【确定】按钮即可。 9、导出数据：主要指测量数据，选择【文件】菜单下的【导出数据】子菜单， 通过【导出类型】对导出的文件类型进行选择，在【导出文件】编辑框中输入要 导出的文件名，或点击其右侧的“…”的按钮对文件进行选择。设置完成后，点击 【导出】按钮系统会按照设置的内容将说有的数据导出到指定的文件中。 10、测量结束后，样品室中取出比色皿，洗净放好，退出光度计应用程序，依 次关闭计算机和光度计电源， 样品室中放入干燥剂， 盖好防尘罩， 填写使用记录， 关好水、电、门。
有机化合物的紫外吸收光谱实验报告
有机化合物的紫外吸收光谱实验报告实验目的：1. 了解有机化合物紫外吸收光谱的基本原理以及使用方法。
2. 掌握实验操作的基本技能，正确操作分光光度计。
3. 通过实验，了解有机化合物的分子结构与紫外吸收光谱之间的关系，为分析有机分子结构提供基础。
实验原理：有机化合物的紫外吸收光谱可以为有机分子结构的研究提供很大的帮助。
在紫外光谱中，通常对于各种功能团体都存在特定的波长范围的吸收峰。
通过分析有机化合物在特定波长的紫外吸收峰的大小以及形状，我们就能够推断出分子中存在的功能团体。
实验步骤：1. 准备实验所需物品：分光光度计、苯甲酸溶液、四乙酸酯溶液、环己酮溶液等。
2. 打开分光光度计，调试好仪器，使其能夠正常工作。
3. 取一定量苯甲酸溶液，加入分光光度计比色皿中，并做好参照物质的设置。
4. 按照波长扫描模式，设定扫描范围，并进行扫描。
5. 记录下吸收峰的最大吸收波长及吸光度值，并对红外光谱进行分析解释。
6. 重复上述实验步骤，分别对于四乙酸酯溶液和环己酮溶液进行的操作。
7. 对实验结果进行分析，分别阐明各个实验组操作中存在的异同之处，并对每种化合物的分子结构和吸收峰进行解释。
实验结果分析：通过实验，我们得到了三种不同有机化合物的紫外吸收光谱，并对各个实验组操作中存在的异同之处进行了分析。
对于苯甲酸、四乙酸酯和环己酮这三种化合物，它们的特定吸收峰分别对应的波长区间如下：1. 苯甲酸：250nm至270nm2. 四乙酸酯：270nm至290nm3. 环己酮： 230nm至255nm可以看出，这三种化合物的吸收峰波长的区间是不同的，这表现出不同化合物分子结构之间的差异。
我们还可以通过分析各个吸收峰的峰值和峰形，来推断出分子中存在的官能团体，这也有利于我们理解化合物分子结构和有机分子之间的结构相互关系。
结论：通过实验，我们对于有机化合物的紫外吸收光谱有了更深入的了解。
通过观察分析不同化合物的吸收峰，我们可以推断出分子结构中所存在的官能团体以及它们在分子中位置的不同，从而为分析有机分子结构和进行有机合成提供帮助。
有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂性质对吸收光谱的影响【精品-ppt】
溶解在10 mL环己烷中
另一刻 度试管
用环己烷 稀释至10 mL
测试液
母液 测试液
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溶 剂 性 质 对 吸 收 光 谱 的 影 响
有 机 化 合 物 的 紫 外 吸 收 光 谱 及
在线答疑： wy-fxhx@ gshengjx@
大
学
3.苯酚-乙醇的配制
通 用
化
称取10 mg苯酚
大
学
通
用
106.5 问题讨论
化
学
（1）分子中哪类电子跃迁无法测得其紫外吸收光谱？
实 验
（2）为什么极性溶剂有助于n→π*跃迁向短波方向
技 术
移动？而使π→π*跃迁向长波方向移动？
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在线答疑： wy-fxhx@ gshengjx@
溶 剂 性 质 对 吸 收 光 谱 的 影 响
绘制 吸收光谱
确定 峰值波长
溶 剂 性 质 对 吸 收 光 谱 的 影 响
有 机 化 合 物 的 紫 外 吸 收 光 谱 及
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（四） 苯-环己烷、苯酚-环己烷
苯酚-乙醇、苯甲酸-乙醇
用1 cm石英比色皿
以相应溶剂做参比
（五）
溶 剂 性 质 对 吸 收 光 谱 的 影 响
有 机 化 合 物 的 紫 外 吸 收 光 谱 及
在线答疑： wy-fxhx@ gshengjx@
大 学 通 用 化 学 实 验 技 术
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（3）芳香族化合物的特征吸收是由苯环结构中的三个乙烯的环 状共轭体系π→π*跃迁而产生的两个强吸收带，分别位于185 nm和 204 nm，称为E1和E2吸收带。在230～270 nm处有一系列较弱的吸收 带，由π→π*跃迁和苯环的振动相重叠引起的，称为B带。R带是与 双键相连接的杂原子（例如C＝O、C＝N、S＝O等）上未成键电子的 孤对电子n→π*跃迁的结果。
有机化合物的吸收光谱及溶剂的影响
有机化合物的吸收光谱及溶剂的影响一、目的要求1．学习有机化合物结构与其吸收光谱之间的关系。
2．了解溶剂的性质对吸收光谱的影响。
3．学习紫外-可见分光光度计的使用方法。
三、原理1、紫外吸收光谱的产生紫外吸收光谱法是由于物质吸收了一定波长的紫外光引起分子中价电子能级跃迁而形成的一种分析方法。
不同物质分子中电子类型、分布和结构不同，紫外光谱就不同，因此紫外光谱可用于定性和结构分析。
有机分子中有几种不同性质的价电子：形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及氧、氮等杂原子所含的未成键的n电子。
可能产生的主要电子跃迁以及所需能量大小持续如下：σ→σ*>n→σ*≥π→π*>n→π*其中，σ→σ*、n→σ*和孤立双键的π→π*跃迁所需能量较大，吸收带波长较短，一般出现在远紫外区（10~200 nm），在普通的紫外可见分光光度计的检测范围（200~1000 nm）之外。
共轭效应所形成的大π键各能级间距离较近，使π→π*跃迁能量下降，吸收带向长波方向移动到仪器检测范围内。
所以紫外吸收光谱研究的重点是共轭体系中π→π*和与双键相连接的杂原子（C=O、C=N、S=O等）上未成键的孤对电子的n→π*跃迁的结果。
紫外吸收光谱是带状光谱，吸收带的位置用吸收强度最大处的波长，即最大吸收波长（λmax）表示，吸收带的强度用该波长处的摩尔吸收系数（кmax）表示。
分子中有些吸收带已被指认，其中由共轭体系中π→π*产生的吸收带称为K带，其特点是吸收强度大，кmax在104 L•mol-1•cm-1左右，λ随着共轭体系中双键数增加而增大，在217~280 nm范max围内变化；n→π*产生的吸收带称为R带，是弱吸收带，кmax<100 L•mol-1•cm-1；在芳香族化合物中，环状共轭体系的π→π*产生E、E2和B三个1吸收带，其中E2和B带的吸收波长大于200 nm，能被仪器所检测。
2、溶剂对紫外吸收光谱的影响影响紫外吸收光谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。
有机化合物的紫外吸收光谱和溶剂效应
有机化合物的紫外吸收光谱和溶剂效应一、实验目的1．学习有机化合物的结构与其紫外光谱之间的关系；2．了解不同极性对有机化合物紫外吸收带位置、性状及强度的影响；3．学习紫外-可见分光光度计的使用方法。
二、实验原理影响有机化合物紫外吸收光谱的因素，有内因和外因两个方面。
内因是指有机物的结构，主要是指共轭体系的电子结构。
紫外光谱中，含有π键的不饱和基团（生色团）形成π—π共轭体系，或者是含有杂原子的饱和基团(助色团)和生色团相连形成n—π共轭体系，能使生色团的吸收带向长波方向移动，且吸收强度增大。
影响紫外吸收光谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。
所谓溶剂效应是指溶剂极性和酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度及形状发生不同程度的变化。
溶剂的极性增加会使有机化合物π→π*跃迁产生的吸收带红移，n→π*跃迁产生的吸收带兰移。
三、仪器和试剂（略）四、实验步骤1．打开紫外可见分光光度计的电源开关，仪器自检4分钟，再预热15-30min。
2．绘制紫外吸收光谱A、用装有正庚烷的石英比色皿作参比，在200nm至800nm波长范围内分别测定苯、苯酚、苯乙酮的正庚烷溶液的紫外吸收光谱；B、用装有乙醇的石英比色皿作参比, 在200nm至800nm波长范围内分别测定苯、苯酚、苯乙酮的乙醇溶液的紫外吸收光谱；3．打印谱图，清洗比色皿并关闭紫外可见分光光度计。
五、数据处理1．比较在同一种溶剂中苯、苯酚和苯乙酮的紫外吸收光谱，讨论有机化合物的结构对紫外吸收光谱的影响；2．比较非极性溶剂正庚烷和极性溶剂乙醇对苯、苯酚和苯乙酮的紫外吸收光谱中最大吸收波长以及吸收峰形状的影响。
（图一）（图二）结论：影响有机化合物紫外吸收光谱的因素，有内因和外因两个方面。
内因是指有机物的结构，外因是指测定条件。
本实验中的两组图片，图一中是因为溶质的不同，造成吸收峰的差异。
图二是因为溶剂的不同造成吸收峰的差异。
重要有机化合物的紫外吸收光谱
（3）发色团取代苯衍生物
具有双键的基团的取代，它与苯环共轭在200～250 nm出现K带，使B带发生强烈红移，有时B带被淹没在K带之中。
羰基双键与苯环共扼：K带强，苯的E2带与K带合并，红移； 取代基使B带简化； 氧上的孤对电子： R带，跃迁禁阻，弱。
C
C
H
O
n→ p* ; R带
苯环上发色基团对吸收带的影响
芳烃化合物
芳香族化合物在近紫外区显示特征的吸收光谱，右图是苯在异辛烷中的紫外光谱，吸收带为：184nm（ε 68 000），203.5nm（ε 8 800）和254nm（ε 250）。分别对应于E1带，E2带和B带。B带吸收带由系列细小峰组成，中心在254.5nm，是苯最重要的吸收带，又称苯型带。B带受溶剂的影响很大，在气相或非极性溶剂中测定，所得谱带峰形精细尖锐；在极性溶剂中测定，则峰形平滑，精细结构消失。
λmax=λ基+Σniλi
分子中与共轭体系无关的孤立双键不参与计算； 不在双键上的取代基不进行校正； 环外双键是指在某一环的环外并与该环直接相连的双键（共轭体系中）。
λmax=λ基+Σniλi
9.4.3 羰基化合物
σ→σ*跃迁， n→σ*跃迁， n→π*跃迁， π→π*跃迁。 醛、酮、脂肪酸及其衍生物酯、酰氯、酰胺等
03
不饱和醛、酮
按伍德沃德－菲泽规则计算α,β-不饱和羰基化合物λmax 乙醇溶剂中 λmax=λ基+Σniλi
按伍德沃德－菲泽规则计算α,β—不饱和羰基化合物λmax
计算α,β—不饱和羰基化合物λmax
计算α,β—不饱和羰基化合物λmax
例5 链状共轭双键 217 4个烷基取代 +5×4 2个环外双键 +5×2 计算值 247nm（247nm） 例6 同环共轭双烯基本值 253 5个烷基取代 +5×5 3个环外双键 +5×3 延长一个双键 +30×2 计算值 353nm（355nm）
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实验三：有机化合物的紫外-可见吸收光谱及溶剂效应
一、实验目的
1、了解紫外-可见分光光度法的原理及应用范围。
2、了解紫外-可见分光光度计的基本构造及设计原理。
3、了解苯及衍生物的紫外吸收光谱及鉴定方法。
4、观察溶剂对吸收光谱的影响。
二、实验原理
紫外-可见分光光度法是光谱分析方法中吸光测定法的一部分。
1、紫外-可见吸收光谱的产生
紫外可见吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。
这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。
分子内部的运动分为价电子运动、分子内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心的转动。
因此分子具有电子能级、振动能级和转动能级。
通常电子能级间隔为1至20eV，这一能量恰落在紫外与可见光区。
每一个电子能级之间的跃迁，都伴随着分子的振动能级和转动能级的变化，因此，电子跃迁的吸收线就变成了内含有分子振动和转动精细结构的较宽的谱带。
芳香族化合物的紫外光谱的特点是具有由π→π*跃迁产生的3个特征吸收带。
例如，苯在184nm附近有一个强吸收带，ε=68000；在204nm处有一较弱的吸收带，ε=8800；在254nm附近有一个弱吸收带，ε=250。
当苯处在气态时，这个吸收带具有很好的精细结构。
当苯环上带有取代基时，则强烈地影响苯的3个特征吸收带。
2、紫外-可见光谱分析法的应用
1）化学物质的结构分析；
2）有机化合物分子量的测定；
3）酸碱离解常数的测定；
4）标准曲线法测定有机化合物的含量；
5）络合物中配位体/金属比值的测定；
6）有机化合物异构物的判别等。
3、紫外-可见分光光度计的基本构造
三、实验仪器与试剂
仪器：Cary500紫外-可见-近红外分光光度计
比色管（带塞）：5mL10支，10mL3支；
移液管：1mL6支，0.1mL2支
试剂：苯、乙醇、环己烷、正己烷、氯仿、丁酮
溶液：HCl(0.1mol•L-1)，NaOH(0.1 mol•L-1)，苯的环己烷溶液（1：250），甲苯的环己烷溶液（1：250），苯的环己烷溶液（0.3g•L-1），苯甲酸的环己烷溶液（0.8g •L-1），苯酚的水溶液（0.4 g•L-1）。
四、实验内容与步骤
1、分光光度计的操作步骤
（1）将待测样品倒入石英比色皿中，置于仪器液体样品测试附件内。
安装完毕后开启仪器及联用电脑。
（2）待电脑进入Win98操作界面后，打开Scan操作系统，进入setup界面，开始测试设定如下：
●在Cary选项栏中，设定X Mode, Mode: Nanometers；扫描范围：start800nm、
stop200nm。
●在options选项栏中，设定Auto lamps off。
●在Auto Store 选项栏中，选择Storage off。
然后点击确定，完成测试参数设定。
放入空白样，点击Scan操作界面左侧Baseline，进行基线扫描。
（3）打开样品池顶盖，取出空白样，放入待测样品，关闭样品池顶盖。
进入setup操作界面，确定扫描范围，在Baseline选项栏中选择Baseline correction，然后点击确定，完成样品测试设定。
点击Scan操作界面上部Start，进行待测样品的基线校正扫描。
（4）测试完毕后，保存吸收曲线数据，关闭光谱仪，取出样品。
2、取代基对苯吸收光谱的影响：
在5个5mL带塞比色管中，分别加入0.5mL苯、甲苯、苯酚、苯甲酸的环己烷溶液，用环己烷溶液稀释至刻度，摇匀。
用带盖的石英吸收池，环己烷作参比溶液，在紫外区进行波长扫描，得出4种溶液的吸收光谱。
3、溶剂对紫外吸收光谱的影响：
溶剂极性对n→π*跃迁的影响：在3mL带塞比色管中，分别加入0.02mL 丁酮，然后分别用水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。
用1cm石英吸收池，将各自的溶剂作参比溶液，在紫外区作波长扫描，得到3种溶液的紫外吸收光谱。
4、溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响：
在两个5mL带塞比色管中，各加入苯酚的水溶液0.5mL，分别用HCl和NaOH 溶液稀释至刻度，摇匀。
用石英吸收池，以水作参比溶液，绘制两种溶液的紫外吸收光谱。
五、数据处理
1、比较苯、甲苯、苯酚和苯甲酸吸收光谱，计算各取代基使苯的最大吸收波长红移了多少nm。
解释原因。
2、比较溶剂和溶液酸碱性对吸收光谱的影响。
六、思考题
1、本实验中需要注意的事项有哪些？
2、为什么溶剂极性增大，n→π*跃迁产生的吸收带发生紫移，而π→π*跃迁产生的吸收带则发生红移？。