吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)課件-紫外光譜實(shí)驗(yàn)

吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)課件-紫外光譜實(shí)驗(yàn)歡迎參加吉林大學(xué)紫外光譜實(shí)驗(yàn)課程。本課程將帶您深入了解紫外光譜分析的原理、操作和應(yīng)用。讓我們一起探索分子世界的奧秘。實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆栈A(chǔ)理論理解紫外光譜的基本原理和電子躍遷概念。操作技能培養(yǎng)學(xué)習(xí)使用紫外分光光度計，熟悉實(shí)驗(yàn)流程。數(shù)據(jù)分析能力學(xué)會解讀紫外吸收光譜，計算相關(guān)參數(shù)。應(yīng)用實(shí)踐了解紫外光譜在化學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)原理光的吸收分子吸收特定波長的紫外光，引起電子躍遷。能級躍遷電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，形成特征吸收峰。光譜記錄儀器記錄不同波長的吸光度，繪制吸收光譜圖。結(jié)構(gòu)信息通過分析光譜，獲取分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)信息。實(shí)驗(yàn)儀器及試劑主要儀器紫外可見分光光度計石英比色皿電子天平實(shí)驗(yàn)試劑鄰苯二甲酸二甲酯無水乙醇蒸餾水實(shí)驗(yàn)步驟1樣品準(zhǔn)備配制鄰苯二甲酸二甲酯的乙醇溶液。2儀器調(diào)零用溶劑作空白，調(diào)節(jié)基線。3掃描光譜在200-400nm范圍內(nèi)掃描樣品溶液。4數(shù)據(jù)記錄記錄吸收峰位置和吸光度值。分子的電子躍遷σ→σ*躍遷能量最高，通常發(fā)生在遠(yuǎn)紫外區(qū)。n→σ*躍遷飽和化合物中的非鍵電子躍遷。π→π*躍遷不飽和鍵的特征躍遷，吸收強(qiáng)度大。n→π*躍遷通常發(fā)生在近紫外區(qū)，吸收強(qiáng)度較弱。鄰苯二甲酸二甲酯的紫外吸收光譜苯環(huán)吸收約為204nm和254nm的特征吸收峰。羰基吸收約為280nm的弱吸收峰。共軛效應(yīng)苯環(huán)與羰基共軛，紅移吸收峰。影響吸收光譜的因素1分子結(jié)構(gòu)決定電子躍遷類型和能量。2溶劑效應(yīng)極性溶劑可能導(dǎo)致光譜位移。3pH值影響某些化合物的電離狀態(tài)。4濃度遵循朗伯-比爾定律。5溫度可能影響分子振動和旋轉(zhuǎn)。測量鄰苯二甲酸二甲酯的吸收光譜1配制樣品準(zhǔn)確稱量并溶解在乙醇中。2儀器參數(shù)設(shè)置設(shè)定掃描范圍和步長。3基線校正使用純?nèi)軇┻M(jìn)行基線校正。4樣品測量掃描樣品溶液并記錄光譜數(shù)據(jù)。分析鄰苯二甲酸二甲酯的吸收光譜主要吸收峰識別并標(biāo)記主要吸收峰的位置和強(qiáng)度。通常在204nm和254nm附近。光譜特征分析光譜形狀，包括峰的寬度和肩峰。考慮溶劑對光譜的影響。確定最大吸收波長觀察光譜仔細(xì)查看整個掃描范圍的光譜圖。定位峰值找出吸光度最大的波長點(diǎn)。精確測量使用儀器軟件精確定位λmax。記錄數(shù)據(jù)記錄最大吸收波長和對應(yīng)吸光度。測定鄰苯二甲酸二甲酯的摩爾吸光系數(shù)5溶液配制配制5個不同濃度的樣品溶液。λmax波長選擇在最大吸收波長處測量吸光度。A=εbc公式應(yīng)用使用朗伯-比爾定律計算ε值。分子結(jié)構(gòu)與紫外吸收的關(guān)系發(fā)色團(tuán)含不飽和鍵的基團(tuán)，如C=C,C=O等。助色團(tuán)如-OH,-NH2等，增強(qiáng)或改變吸收。共軛效應(yīng)延長共軛系統(tǒng)會導(dǎo)致紅移。取代基效應(yīng)電子給體或吸體影響吸收特性。共軛體系的紫外吸收特征共軛長度增加隨著共軛長度增加，最大吸收波長紅移，吸收強(qiáng)度增大。這是由于π電子離域程度增加。共軛對稱性對稱性良好的共軛體系，如β-胡蘿卜素，具有更強(qiáng)的吸收和更長的λmax。芳香族化合物的紫外吸收苯環(huán)特征吸收在200nm和254nm附近。稠環(huán)芳烴隨環(huán)數(shù)增加，吸收波長紅移。取代基效應(yīng)電子給體或吸體改變吸收特性。雜環(huán)化合物的紫外吸收吡啶特征吸收在195nm和251nm附近。吡咯主要吸收在210nm附近。呋喃強(qiáng)吸收在195nm，弱吸收在220nm。噻吩主要吸收在231nm附近。硝基化合物的紫外吸收n→π*躍遷硝基基團(tuán)的特征吸收，約在270nm。π→π*躍遷與苯環(huán)共軛時，在200-230nm有強(qiáng)吸收。取代基效應(yīng)電子給體取代基會導(dǎo)致吸收紅移。溶劑效應(yīng)極性溶劑可能導(dǎo)致n→π*躍遷藍(lán)移。羰基化合物的紫外吸收1n→π*躍遷約在280-290nm，吸收強(qiáng)度較弱。2π→π*躍遷約在180-190nm，吸收強(qiáng)度較強(qiáng)。3α,β-不飽和羰基共軛效應(yīng)導(dǎo)致吸收紅移至320-350nm。鹵代烴的紫外吸收烷基鹵代物通常吸收在遠(yuǎn)紫外區(qū)，不易觀察。C-Cl約在175nm，C-Br約在205nm。芳香鹵代物鹵素取代基導(dǎo)致苯環(huán)吸收紅移。氯苯在210nm和264nm有特征吸收。比較不同取代基對紫外吸收的影響1電子給體如-OH,-NH2，導(dǎo)致吸收紅移和強(qiáng)度增加。2電子吸體如-NO2,-COOH，可能導(dǎo)致新的吸收帶。3烷基如-CH3，輕微紅移和強(qiáng)度增加。4鹵素如-Cl,-Br，導(dǎo)致吸收紅移和強(qiáng)度增加。研究取代基對紫外吸收的影響1選擇模型化合物如苯及其單取代衍生物。2測量光譜記錄各化合物的吸收光譜。3比較分析對比λmax和ε值的變化。4理論解釋結(jié)合分子軌道理論解釋觀察結(jié)果。探討溶劑對紫外吸收的作用溶劑極性極性溶劑可能導(dǎo)致n→π*躍遷藍(lán)移。氫鍵效應(yīng)形成氫鍵可能影響電子躍遷能量。pH影響溶劑pH可能改變分子的電離狀態(tài)。不同溶劑對紫外吸收的影響非極性溶劑如己烷，通常不會顯著改變光譜。適合觀察n→π*躍遷。極性溶劑如乙醇，水，可能導(dǎo)致光譜位移。π→π*躍遷紅移，n→π*躍遷藍(lán)移。分子間相互作用對紫外吸收的影響氫鍵作用可能導(dǎo)致吸收峰位移和強(qiáng)度變化。π-π堆積芳香化合物間的相互作用影響吸收特性。電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致新的吸收帶出現(xiàn)。聚集效應(yīng)高濃度下可能導(dǎo)致光譜變寬或位移。紫外光譜技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用定性分析鑒定未知化合物。定量分析測定樣品濃度。結(jié)構(gòu)研究探究分子結(jié)構(gòu)特征。反應(yīng)動力學(xué)監(jiān)測化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程。定性分析與定量分析的應(yīng)用定性分析特征吸收峰識別光譜圖譜比對結(jié)構(gòu)信息推斷定量分析標(biāo)準(zhǔn)曲線法加標(biāo)回收法雙波長法結(jié)構(gòu)鑒定與純度檢測的應(yīng)用結(jié)構(gòu)特征識別通過特征吸收推斷分子中的官能團(tuán)。異構(gòu)體區(qū)分利用精細(xì)結(jié)構(gòu)差異區(qū)分結(jié)構(gòu)異構(gòu)體。純度評估檢測雜質(zhì)導(dǎo)致的額外吸收峰。共軛程度判斷通過吸收波長推斷共軛程度。反應(yīng)機(jī)理研究的應(yīng)用1中間體檢測捕捉反應(yīng)過程中的瞬態(tài)物種。2動力學(xué)分析通過吸光度變化跟蹤反應(yīng)速率。3平衡常數(shù)測定利用光譜變化計算平衡常數(shù)。4光化學(xué)反應(yīng)研究研究光引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。總結(jié)與討論實(shí)驗(yàn)原理回顧回顧紫外光譜的基本原理和電子躍遷類型。數(shù)據(jù)分析技能討論如何正確解讀和分析紫外吸收光譜。應(yīng)用前景探討探討紫外光譜技術(shù)在科研和工業(yè)中的潛在應(yīng)用。