溶剂效应对丙酮、甲苯紫外吸收光谱的影响

溶剂效应对丙酮、甲苯紫外吸收光谱的影响

——杨兰森（20096842）

一、实验目的：

（1） 学习有机化合物结构与其紫外光谱之间的关系；

（2） 了解不同极性溶剂对有机化合物紫外吸收带位置、形状及强度的影响。 （3） 学习紫外—可见分光光度计的使用方法

二、实验原理：

与紫外-可见吸收光谱有关的电子有三种，即形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及未参与成键的n电子。 跃迁类型有：σ→σ*，n→σ* ，n→π*，π→π* 四种。在以上几种跃迁中，只有?-?*和n-?*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。

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，主要是共轭体系的电子结构。随着共轭体系增大，吸收带向长波方向移动（称作红移），吸收强度增大。紫外光谱中含有π键的不饱和基团称为生色团，如有C=C、C=O、NO2、苯环等。含有生色团的化合物通常在紫外或可见光区域产生吸收带；含有杂原子的饱和基团称为助色团，如OH、NH2、OR、Cl等。助色团本身在紫外及可见光区域不产生吸收带，但当其与生色团相连时，因形成n→π*共轭而使生色团的吸收带红移，吸收强度也有所增加。

影响有机化合物紫外吸收光谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。所谓溶剂效应是指受溶剂的极性或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化。这是因为溶剂分子和溶质分子间可能形成氢键，或极性溶剂分子的偶极使溶质分子的极性增强，从而引起溶质分子能级的变化，使吸收带发生迁移。随着溶剂极性的增加K带红移，而R带向短波方向移动（称作蓝移或紫移）。这是因为在极性溶剂中π→π * 跃迁所需能量减小，吸收波长红移（向长波长方向移动）如图（a）所示；而n→π * 跃迁所需能量增大，吸收波长蓝移（向短波长方向移动），溶剂效应示意图如（b）所示。

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?E K E, BR ??*

n ?

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图1 电子跃迁类型

C*—C- △En>△Ep C=0 △En>△Ep

△En △En △En C=C 在非极性溶剂中 (a) C*—O- 在非极性溶剂中 在极性溶剂中 (b) △En 在极性溶剂中 图２ 溶剂极性效应

(a) π→π * 跃迁 (b) n→π * 跃迁

极性溶剂不仅影响溶质吸收波长的位移，而且还影响吸收峰吸收强度和它的形状，另外，由于溶剂本身在紫外光谱区也有其吸收波长范围，故在选用溶剂时，必须考虑它们的干扰。测定波长范围应大于溶剂的波长极限或用纯溶剂做空白，才不至于受到溶剂吸收的干扰。

本实验通过丙酮、甲苯在正己烷（非极性）、甲醇（极性）中紫外吸收光谱的绘测，观察溶剂极性对有机化合物紫外吸收光谱的影响。

三、实验仪器及试剂

联机型紫外分光光度计；丙酮 (A.R.)；甲苯(A.R.)；正己烷(A.R.)；甲醇(A.R.)。

四 、实验条件

1、仪器 联机型紫外分光光度计 2、波长扫描范围 200~400nm 3、石英吸收池 1cm 4、扫描速度 快速

5、参比溶液 使用被测溶液的相应溶剂

五 、实验步骤

1. 分别以丙酮、甲苯为溶质，正己烷、甲醇为溶剂配制适宜浓度的待测溶液。 2. 根据实验条件，对紫外分光光度计联机软件进行调节，设定测量条件。 3. 分别测试各溶液的吸光度，记录并保存数据。

4. 根据实验数据绘制相应的样品紫外吸收光谱，比较分析溶剂效应对样品紫外吸收光谱的影响。

五 、实验结果

根据实验数据绘制紫外吸收谱图如下：

1009080706050403020100050100150200250300350400450系列2

丙酮紫外吸收光谱（正己烷为溶剂）

1201008060402000100200300400500系列2

丙酮紫外吸收光谱（甲醇为溶剂）

1201008060402000100200300400500系列2

甲苯紫外吸收光谱（正己烷为溶剂）

1009080706050403020100050100150200250300350400450系列2

甲苯紫外吸收光谱（甲醇为溶剂）

由以上谱图知，溶剂极性对两样品的紫外吸收都有影响：丙酮在甲醇中相对于在正己烷中K带向长波方向移动，吸收强度也有所增加，吸收峰形状也有所改变（吸收峰变得更尖），B、R带吸收变化不是很大，峰形有略微改变。

甲苯在两溶剂中的吸收谱图形状有较大改变，在甲醇中受溶剂极性影响，其R带吸收强度有所下降，在正己烷中形状较为平滑，在甲醇中K吸收带也向长波长方向有所移动。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fib2.html