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1、紫外吸收光谱法测定苯甲酸山梨酸和未知物 化学生物系 吴 丹一、实验目的v1 通过实验了解苯甲酸，山梨酸的紫外吸收特征，并利用这些特征对未知物进行定性鉴定。v2 通过测定有机化合物紫外吸收光谱，掌握鉴别化合物中发色团及其化合物类型的方法。v3 掌握有机化合物结构与紫外吸收光谱之间内在联系的规律。 二、实验原理v1 电磁波谱范围表光谱名称波长范围跃迁类型分析方法X射线0.0110 nmK和L层电子X射线光谱法远紫外光10200 nm中层电子真空紫外光谱法紫外光200400 nm价电电子紫外光度法可见见光400750 nm价电电子比色及可见见光度法近红外光0.752.5 m分子振动近红外光谱法中红外
2、光2.55.0 m分子振动中红外光谱法远红外光5.0 1000 m分子转动和低位振动远红外光谱法微波0.1100 cm分子转动微波光谱法无线电波11000 m核磁共振光谱法v2 用紫外或可见光照射含有共轭结构的不饱和化合物时，分子中的价电子会从基态向激发态跃迁，此时，电子吸收了某一波长的紫外（可见）光。能级跃迁所需的能量与被吸收的紫外（可见）光波长之间的关系，可按下式计算：E = hf = hc / 式中： h-普郎克常数E电子能级的能量差（KJmol-1） f ， 被吸收光的频率和波长v 电子跃迁主要有* ，n*, *, n*四种形式，它们跃迁所需能量大小为：* n* * n*其中* 及n*
3、 的跃迁能量大，吸收的光的波长落在真空紫外部分，而n* 和共轭体系* 跃迁能量较小，落在紫外可见光的范围内。v 3 有机化合物的紫外波谱性质v 有机化合物的紫外吸收光谱具有少数几个宽的吸收带，缺乏精细结构，它只能反映分子中生色团和助色团（生色基团就是可以吸收光子而产生跃迁的原子基团，主要指化合物分子内能吸收紫外及可见光的原子基团。助色基团是指含有未成对电子的非生色基团。当它与某一生色基团相连时，能使该生色基团的吸收波长位置向长波方向移动且光谱强度有所增大）及附近的结构特征，而不能反映整个分子的特征。v 因此紫外光谱可用于判别有机化合物中发色团和助色团的种类、位置、数目，以及区别饱和与不饱和化合
4、物，测定分子中共轭程度等。但是仅依靠紫外光谱来推断未知化合物的结构是困难的。4 苯甲酸与山梨酸的性质与用途v 苯甲酸别名安息香酸，白色单斜晶系片状或针状结晶体，略带安息香或苯甲醛气味。熔点122.4 .在100时迅速升华，它的蒸气有很强的刺激性，吸入后易引起咳嗽。苯甲酸在常温下微溶于水，石油醚，但溶于热水,水溶液呈酸性；易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂,也溶于非挥发性油。对霉菌，酵母和细菌等有较好的抑制作用，因而对微生物有强烈毒性，但对人体毒害不明显。苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂和防腐剂，也可作染色和印色的媒染剂。v v 苯甲酸具有环状共轭结构，在波长228nm 和272
5、nm 处有 E吸收带和B 吸收带（芳香族化合物的特征吸收） ；v 山梨酸（2，4-己二烯酸）无色针状结晶或白色结晶性粉末，无嗅或稍带刺激性臭味。分子量112.13。熔点132-135。沸点228(分解)。微溶于水。溶于有机溶剂。对光、热稳定，但在空气中长期放置易被氧化着色。用途：化妆品防腐剂。属有机酸类防腐剂。添加量一般在0.5以下。防腐活性与溶液pH值有密切关系。当溶液pH值为4时，离解率为14，当pH值为6时，离解率即高达94。因此通常在酸性范围内(pH值4.0-5.5)使用。在pH值为8以下防腐和杀毒作用稳定，毒性低，我们常用其钾盐作为食品防腐剂。v 山梨酸CH3-CH=CH-CH=CH
6、-COOH，具有，-不饱和羰基结构，在波长250 nm 处有* 跃迁的K 吸收带。利用紫外吸收光谱鉴定有机物，其主要依据是化合物的吸收光谱特征，如吸收曲线的形状，吸收峰数目以及各吸收峰波长及摩尔吸收系数等。一般来说同一化合物浓度不同时，光吸收曲线形状相同，最大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同。 v 本实验将通过测定苯甲酸、山梨酸及未知物的紫外吸收光谱，根据它们的紫外吸收光谱特征鉴定未知物是苯甲酸还是山梨酸。三、实验技能v1、容量瓶的使用v（1）使用前检漏：v 加水至标线附近，盖好瓶塞后，左手用食指按住塞子，其余手指拿住瓶颈标线以上部 分，右手指尖托住瓶底，将瓶倒立2分钟，如不漏水，将瓶直
7、立，转动瓶塞180，再倒立2分钟，如不漏可使用。（使用中，玻璃塞不应放在桌面上，以免玷污，操作时可用一手的 食指和中指夹瓶塞的扁头，当操作结束后随手将瓶盖盖上，也可用橡皮筋或细绳将瓶塞系 在瓶颈上）。v（2）洗涤：v 一般先用自来水洗，最后用蒸馏水水洗3次备用。v（3）定量稀释溶液：v 用移液管移取一定体积的溶液于容量瓶中，加水至距标线约1cm处，等12分钟，使附在瓶颈内壁的溶液流下后，再用滴管滴加水至弯液面下缘与标线相切，然后盖上瓶塞， 左手用食指按住塞子，其余手指拿住瓶颈标线以上部分，右手指尖托住瓶底，将容量瓶倒 转，使气泡上升到顶，使瓶振荡，正立后再次倒转进行振荡，如此反复1520次以上
8、，使瓶内溶液混合均匀。v2、移液管的使用v（1）洗涤v（2）润洗v 使用前用吸水纸将尖端内外的水除去，然后用待吸液润洗三次：左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管尖插入约溶液12cm，将待吸液吸至球部1/4处，移出，荡洗，弃去（切记从尖口放出,应保持上管口和食指干燥）。v（3）移液：v 左手持洗耳球，右手拇指和中指拿住标线以上部分，将移液管管尖插入约溶液12cm，将待吸液吸至标线以上，迅速移去洗耳球，同时用右手食指堵住管口，左手改拿盛待吸液的容器。然后，将移液管往上提起，使之离开液面，并将原深入溶液部分沿容器内部轻转两圈，以除去管壁上的溶液。使容器倾斜45度，其内壁与移液管尖
9、紧贴，同时右手食指微微松动，使液面缓慢下降，直到管内溶液的弯月面与标线相切，这时应立即用食指按紧管口，停留15秒左右，移开待吸液容器，左手改拿接受溶液的容器，并将接受容器倾斜，使内壁紧贴移液管尖，成45度左右，然后放松右手食指，使溶液自然顺壁流下，待液面下降到管尖后，等15秒左右，移出移液管。（除特别注明，管尖残留溶液不吹入接受容器中）。v3 . 9100型紫外可见分光光度计操作规范v开机v 关好样品室门，打开仪器电源开头，预热10分钟。将左边紫外灯开关打开，并将后背 的扳手打到“UV”处。v测量 vA 调节波长旋钮，使波长显示窗显示所需波长值。vB 将挡光板、装有空白液和样品的比色皿（注意：
10、拿住比色皿的毛玻璃面，四面透光的石 英比色皿应拿斜对角；比色皿内的溶液面高度约为比色皿高度的2/3不应低于25毫米且每次量相当；比色皿的透光部分表面不能有指印、溶液痕迹；用镜头纸擦比色皿时，应按一 个方向从上往下擦。）放入样品室中（注意：不要硬塞以免刮伤比色皿，比色皿不能放在 仪器面板上），关闭样品室门。vC 拉动拉手将挡光板置于光路中，按0%键，等待显示T：0.0%；A：3.000(理论值为)vD 拉动拉手将空白液置于光路中，按100%键，等待显示T：100.0%；A：0.000vE 拉动拉手将待测溶液置于光路中，则显示器上显示样品的吸光度值。v关机 v 测量完毕，先检查样品室内是否有溶液洒
11、落，若有应将溶液用滤纸擦干后再关好样品室门，关闭仪器电源开关，拔下插头。特别强调实验完毕，比色皿应用自来水与蒸馏水冲 洗干净，以免染色。四、实验仪器与试剂v1 仪器UV9100紫外可见分光光度计 容量瓶(50ml) 烧杯(250ml) 玻璃比色皿(1cm) 吸量管(1ml, 2ml, 5ml, 10ml) 洗耳球 洗瓶v2 试剂山梨酸 苯甲酸 乙醇 未知物 五、实验内容v1 配制溶液v 取10 mg苯甲酸，用乙醇溶解，移入100 mL容量瓶中，用乙醇定容（实验室已配好）。吸取该溶液0.50 mL ，用乙醇稀释至25 mL ，此溶液浓度为210-3 mgmL-1。v同上方法分别配制浓度为210-
12、3 mgmL-1 的山梨酸及未知物的乙醇溶液。v2 测定和纪录v 用1cm 比色皿，以乙醇为参比，在波长210-310 nm的范围，分别测定苯甲酸、山梨酸和未知物三种溶液的紫外吸收光谱。v v 表1 苯甲酸吸收曲线的测定v从吸收曲线上确定苯甲酸的最大波长max = ? nm波长 (nm)200210220230240250260270280290300吸光 度(A)波长 (nm)310吸光 度(A)v 表2 山梨酸吸收曲线的测定v从吸收曲线上确定山梨酸的最大波长max = ? nm波长 (nm)210220230240250260270280290300310吸光 度 (A)波长 (nm)吸光 度 (A)v 表3 未知物吸收曲线的测定v吸光度(A)从吸收曲线上确定未知物的最大波长max = nmv所以该化合物为？波长 (nm)200210220230240250260270280290300吸光 度(A)波长 (nm)310吸光 度(A)六、数据处理v1 利用谱图进行定性分析v 从紫外光谱仪上读出各波长的吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，就得紫外吸收光谱图。由光谱图可定出max ，并将未知物谱图与已知化合物的谱图对照，推测未知物为苯甲酸或山梨酸。
