聯(lián)系電話
北京漢捷泰克儀器儀表有限公司
中級(jí)會(huì)員·15年
- 聯(lián)系人：
- 韓先生
- 電話：
- 13910398083
- 手機(jī)：
- 13910398083
- 傳真：
- 010-82967612
- 地址：
- 北京市海淀區(qū)西三旗上奧世紀(jì)B座2222室
- 個(gè)性化：
- www.ue17.com
- 網(wǎng)址：
- www.ue17.com
掃一掃訪問手機(jī)商鋪
【每日一學(xué)】紫外-可見光譜分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果解析
目前，紫外-可見吸收光譜分析應(yīng)用非常廣泛，可用于紫外區(qū)范圍有吸收峰的物質(zhì)的鑒定，即結(jié)構(gòu)分析。其中主要是有機(jī)化合物的分析和鑒定。物質(zhì)的紫外吸收光譜基本上是其分子中生色團(tuán)及助色團(tuán)的特征，而不是整個(gè)分子的特征。如果物質(zhì)組成的變化不影響生色團(tuán)和助色團(tuán)，就不會(huì)顯著地影響其吸收光譜，如甲苯和乙苯具有相同的紫外吸收光譜。另外，外界因素如溶劑的改變也會(huì)影響吸收光譜，在極性溶劑中某些化合物吸收光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)會(huì)消失，成為一個(gè)寬帶。
所以，僅根據(jù)紫外光譜不能*決定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，還必須與紅外吸收光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜以及其他化學(xué)的和物理的方法共同配合才能得出可靠的結(jié)論。
1.定性分析：利用吸收光譜圖上的化合物特征吸收尤其是最大吸收波長和摩爾吸光系數(shù)，來鑒定有機(jī)化合物，其主要依據(jù)是吸收曲線的形狀、吸收峰的數(shù)目以及各吸收峰波長及摩爾吸光系數(shù)。用紫外吸收光譜進(jìn)行定性鑒定的化合物必須是純凈的，并按正確的操作方法用紫外分光光度計(jì)繪出吸收曲線，然后根據(jù)該化合物的吸收峰特征作出初步判斷。
如果在相同的測定條件下，未知物與已知標(biāo)準(zhǔn)物的紫外光譜圖相同，可認(rèn)為兩者有相同的生色團(tuán)。如果光譜特征(吸收曲線形狀、吸收峰數(shù)目、位置、λmax和相應(yīng)的εmax等)*一致，則可初步認(rèn)為兩者是同一化合物。如無標(biāo)準(zhǔn)樣品，可與有機(jī)化合物的紫外一可見標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照。與標(biāo)準(zhǔn)物及標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照要在儀器準(zhǔn)確、精密度高的條件下，將相同濃度分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品配制在同一溶劑中，然后將兩種樣品在同一條件下測定紫外-可見吸收光譜。若兩者光譜圖*一致，則說明是同一物質(zhì)。若沒有標(biāo)樣，也可與現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照。
2.結(jié)構(gòu)分析
根據(jù)有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜可以推測化合物所含的官能團(tuán)：化合物的紫外-可見吸收光譜基本上是分子中發(fā)色基團(tuán)的特性，而不是整個(gè)分子的特性，所以單獨(dú)從紫外吸收光譜不能*確定化合物的分子結(jié)構(gòu)，必須與紅外光譜、核磁共振、質(zhì)譜及其他方法配合，才能得出可靠的結(jié)論。紫外-可見光譜中研究化合物結(jié)構(gòu)的主要作用是推測官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)中的共扼體系以及共軛體系中取代基的位置、種類和數(shù)目等。如C=C-C=C、C=C-C=O、苯環(huán)等。利用紫外光譜鑒定有機(jī)化合物遠(yuǎn)不如利用紅外光譜有效，因?yàn)楹芏嗷衔镌谧贤鉀]有吸收或者只有微弱的吸收，并且紫外光譜一般比較簡單，特征性不強(qiáng)。利用紫外光譜可以檢驗(yàn)一些具有大的共軛體系或發(fā)色官能團(tuán)的化合物，可以作為其他鑒定方法的補(bǔ)充。
1)推測化合物的共軛體系和部分骨架，如果一個(gè)化合物在紫外區(qū)220～80nm范圍內(nèi)是透明的，沒有吸收峰，則說明分子中不存在共軛體系(指不存在多個(gè)相間雙鍵)或雜原子生色團(tuán)。這些化合物可能是脂肪族的烷烴、孤立的烯烴和炔烴、胺、腈、醇、羧酸、氯代烴和氟代烴等不含有共軛雙鍵或環(huán)狀共軛體系的化合物，以及不含有雜原子生色團(tuán)，如碳基、硝基、醛基、酮基或嗅和碘等取代基的化合物。
2)如果在210～250nm有強(qiáng)吸收，表示有K帶吸收，則可能含有兩個(gè)雙鍵的共軛體系，如共軛二烯或α、β-不飽和酮等。同樣在260nm,300nm,330nm處有高強(qiáng)度K帶吸收，則表示有三個(gè)、四個(gè)和五個(gè)共軛體系存在。
3)如果在260～300nm有中強(qiáng)吸收(ε=200～1000)，則表示有B帶吸收，體系中可能有苯環(huán)存在。如果苯環(huán)上有共軛的生色基團(tuán)存在，則?？梢源笥?0000。
4)如果在250～300nm有弱吸收帶(R吸收帶)，則可能含有簡單的非共軛的并含有n電子的生色基團(tuán)，如羰基等。
如果在270～350nm僅出現(xiàn)一個(gè)弱吸收峰(ε為10～200)，這一吸收峰很可能是含有孤對電子的未共軛生色團(tuán)，如羰基的n→π*躍遷。
如果在200～300nm間有一個(gè)強(qiáng)吸收峰(ε為10000～20000)，則說明至少有2個(gè)相同或不同的生色團(tuán)共軛，如α、β-不飽和酮或共軛烯烴等。如果在210～300nm間有一個(gè)中等強(qiáng)度的吸收峰(ε為5000～16000)，這個(gè)化合物很可能是含有極性取代基的芳香族衍生物。
如果紫外吸收光譜出現(xiàn)幾個(gè)吸收峰，其中長波帶已進(jìn)入可見光區(qū)，這可能是含有長共軛鏈的化合物，或是稠環(huán)芳烴。如果化合物有顏色，則至少有4或5個(gè)共軛生色團(tuán)和助色團(tuán)。但某些含氮化合物，如硝基、偶氮基、重氮和亞硝基化合物以及碘仿等化合物除外。
利用紫外-可見光譜可以推導(dǎo)有機(jī)化合物的分子骨架中是否含有共軛結(jié)構(gòu)體系，簡單的非共軛并含有n電子的生色基團(tuán)，如羰基等。
此外，紫外-可見光譜圖還常用于判斷物質(zhì)的順反異構(gòu)體，區(qū)分化合物的構(gòu)型和構(gòu)象以及互變異構(gòu)體的鑒別等。
3.定量測定朗伯-比爾定律是紫外-可見吸收光譜法進(jìn)行定量分析的理論基礎(chǔ)，當(dāng)一束單色光通過樣品射入溶液時(shí)，如樣品吸收單色光，則存在如下關(guān)系：
該式為光吸收定律，在定量分析中具有重要作用。用紫外-可見光譜進(jìn)行定量分析時(shí)一般使用標(biāo)準(zhǔn)曲線法。
除了用于常規(guī)定量分析外，紫外-可見光譜還可進(jìn)行多組分同時(shí)測定、示差分光光度法進(jìn)行高(低)含量組分分析、雙波長光譜分析、導(dǎo)數(shù)光譜分析、絡(luò)合物組成和平衡研究、某些物理化學(xué)數(shù)據(jù)的測定等。
4.氫鍵強(qiáng)度測定：溶劑分子與溶質(zhì)分子締合生成氫鍵時(shí)，對溶質(zhì)分子的UV光譜有較大的影響。對于羰基化合物，根據(jù)在極性溶劑和非極性溶劑中R帶的差別，可以近似測定氫鍵的強(qiáng)度。溶劑分子與溶質(zhì)分子締合生成氫鍵時(shí)，對溶質(zhì)分子的UV光譜有較大的影響。
在實(shí)際應(yīng)用中紫外-可見光譜可利用不同的極性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強(qiáng)度不同來測定化合物在不同溶劑中的氫鍵強(qiáng)度，從而確定溶劑的選擇。異丙叉丙酮的n→π*吸收帶在乙醇、甲醇及水中的λmax分別為335nm、320nm、312nm,假定λmax的移動(dòng)*由溶劑的氫鍵引起，可利用一定公式計(jì)算每種溶劑中氫鍵的強(qiáng)度(極性溶劑分子與羰基氧形成了氫鍵，使n軌道能級(jí)降低而趨向穩(wěn)定化，當(dāng)n電子實(shí)現(xiàn)n→π*躍遷時(shí)，需要增加一定的能量來克服氫鍵的能量)。
5.純度檢查：如果一個(gè)化合物只有其雜質(zhì)在紫外-可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸收峰，而本身沒有，就可檢出化合物中所含有的雜質(zhì)(乙醇/苯，苯，λmax=256nm)。如果一個(gè)化合物在紫外-可見光區(qū)有明顯的吸收峰，則可利用摩爾吸光系數(shù)(吸光度)檢驗(yàn)化合物的純度。紫外-可見吸收光譜能測定化合物中微量的具有紫外-可見吸收的雜質(zhì)。
6.反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究：由分光光度法得出的化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)，和兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度條件下得到的速率數(shù)據(jù)，便可算出反應(yīng)的活化能。
在有機(jī)分析中的應(yīng)用：波長在190～800nm的電磁光譜對于判斷有機(jī)分子中是否存在共軛體系、芳環(huán)結(jié)構(gòu)及C=C、C=O、N=N等發(fā)色團(tuán)是一個(gè)很好的手段。具有共軛體系或發(fā)色官能團(tuán)在這一范圍具有強(qiáng)烈的吸收，其摩爾吸光系數(shù)可達(dá)104～105(而紅外吸收光譜的摩爾吸光系數(shù)一般均小于103)，因而檢測靈敏度很高。對于一些特殊類型的結(jié)構(gòu)，可通過簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算確定最大吸收。如果發(fā)色團(tuán)之間不以共軛鍵相連，其紫外吸收具有可加性，即總的吸收等于各單獨(dú)發(fā)色團(tuán)的吸收之和。用此性質(zhì)研究者曾成功地推導(dǎo)出利血平及氯霉素的部分結(jié)構(gòu)。一個(gè)復(fù)雜分子的結(jié)構(gòu)，往往可以由比較化合物的紫外光譜性質(zhì)而推斷其含有何種發(fā)色團(tuán)，有時(shí)還能提供一些立體結(jié)構(gòu)及相對分子質(zhì)量的信息，為未知物的剖析提供有用的線索。
7.異構(gòu)體的確定：對于異構(gòu)體的確定，可以通過經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算出λmax值，與實(shí)測值比較，即可證實(shí)化合物是哪種異構(gòu)體，如乙酰乙酸乙酯的酮-烯醇式互變異構(gòu)。
8.位阻作用的測定：由于位阻作用會(huì)影響共軛體系的共平面性質(zhì)，當(dāng)組成共軛體系的生色基團(tuán)近似處于同一平面，兩個(gè)生色基團(tuán)具有較大的共振作用時(shí)，λmax不改變，εmax略為降低，空間位阻作用較小;當(dāng)兩個(gè)生色基團(tuán)具有部分共振作用，兩共振體系部分偏離共平面時(shí)，λmax和。εmax略有降低;當(dāng)連接兩生色基團(tuán)的單鍵或雙鍵被扭曲得很厲害，以致兩生色基團(tuán)基本未共軛，或具有極小共振作用或無共振作用，劇烈影響其UV光譜特征時(shí)，情況較為復(fù)雜化。在多數(shù)情況下，該化合物的紫外-可見光譜特征近似等于它所含孤立生色基團(tuán)光譜的“加和”。
9.絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定：金屬離子常與有機(jī)物形成絡(luò)合物，而形成的絡(luò)合物大多數(shù)在紫外-可見區(qū)是有吸收的，所以可以利用分光光度法研究其組成。
