不同极性溶剂中苯及苯的衍生物紫外吸收光谱的测定

一、 实验目的

（1） 通过对苯和苯的衍生物紫外吸收光谱的测绘， 了解不同的助色团对苯的吸收光谱的影响。

（2） 掌握分光光度计的结构和正确的使用方法。

（3） 练习吸量管的基本操作。

二、 实验原理

具有不饱和结构的有机化合物， 特别是芳香族化合物， 在近紫外区（波长200～400nm）有特征吸收， 这为鉴定有机化合物提供了有用的信息。 方法是比较未知物与纯的已知化合物在相同条件（溶剂、浓度、p H、温度等）下绘制的吸收光谱， 或将绘制的未知物的吸收光谱与标准谱图（如Sadtler紫外光谱图）比较， 如果两者一致，说明它们的生色团和分子母核可能是相同的。苯在波长230～270nm出现的精细结构是其特征吸收峰（B带）， 中心在波长254nm附近， 其最大吸收峰常随苯环上不同的取代基而发生位移。 溶剂的极性对有机物的紫外吸收光谱有一定的影响。溶剂极性增大，n-π∗跃迁产生的吸收带发生紫移，而π-π∗跃迁产生的吸收带发生红移。

三、 仪器及试剂

1. 仪器

（1） 普析通用型紫外-可见分光光度计（配两只1.0cm带盖石英吸收池）；

（2） 5m L具塞比色管13支；

（3） 1m L吸量管6支；

（4） 0.1m L吸量管2支。

2. 试剂

所用试剂均为分析纯。

（1） 苯；

（2） 乙醇；

（3） 环己烷；

（4） 丁酮；

（5） 0.1mol·L-1HCl溶液；

（6） 0.1mol·L-1Na OH溶液；

（7） 苯的环己烷溶液 （1＋250）；

（8） 甲苯的环己烷溶液 （1＋250）；

（9） 苯酚的环己烷溶液（0.3mg·m L-1）；

（10） 苯甲酸的环己烷溶液（0.8mg·m L-1）；

（11） 苯胺的环己烷溶液 （1＋3000）；

（12） 苯酚的水溶液（0.4mg·m L-1）；

（13） 几种异亚丙基丙酮溶液，分别用水、氯仿、正己烷配成0.4mg·m L-1的溶液。

四、 实验内容

1. 苯以及苯的一取代物的紫外吸收光谱的测绘

在石英吸收池中， 加入两滴苯， 加盖， 用手心温热吸收池下方片刻， 在紫外-可见分光光度计上， 相对石英吸收池， 在220～330nm处进行波长扫描， 得到吸收光谱。

在5支5m L具塞比色管中， 分别加入苯、 甲苯、 苯酚、 苯甲酸、 苯胺的环己烷溶液0.40m L， 用环己烷稀释至刻度， 摇匀。 在带盖的石英吸收池中， 以环己烷为参比溶液， 在220～330nm范围内进行波长扫描， 得到吸收光谱。

观察吸收光谱的图形，确定其λmax，分析各取代基使苯的λmax移动的情况及原因。

2. 溶剂性质对紫外吸收光谱的影响

（1） 溶剂极性对n-π∗跃迁的影响： 在3支5m L具塞比色管中， 各加入0.01m L丁酮， 分别用水和乙醇稀释至刻度， 摇匀。 用石英吸收池， 以相应溶剂为参比液， 在220～330nm范围内进行波长扫描，得到吸收光谱。比较吸收光谱λmax的变换，并简单解释之。

（2） 溶剂极性对π-π∗跃迁的影响：在3支5m L具塞比色管中，依次加入0.10m L分别用水、 氯仿和正己烷配制的异亚丙基丙酮溶液， 并分别用水、 氯仿和正己烷稀释至刻度，摇匀。 用石英吸收池， 以相应溶剂为参比液， 在220～330nm范围内进行波长扫描， 得到吸收光谱。比较吸收光谱λmax的变换，并简单解释之。

（3） 溶剂的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响： 在两只5m L具塞比色管中， 各加入苯酚的水溶液0.20m L，分别用0.1mol·L-1的HCl溶液、0.1mol·L-1的Na OH溶液稀释至刻度，摇匀。 用石英吸收池， 以水为参比溶液， 在220～330nm范围内进行波长扫描， 得到吸收光谱。比较吸收光谱λmax的变化，并简单解释之。

（4） 溶剂的酸碱性对苯胺吸收光谱的影响： 实验操作同上。

思 考 题

1. 分子中哪类电子的跃迁将有可能产生紫外吸收光谱？

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？