- 儀器分析技術(shù)
- 陳興利 趙美麗
- 6138字
- 2019-03-20 14:39:21
任務(wù)二 繪制吸收光譜曲線
任務(wù)引入
為什么KMnO4溶液置于日光下呈現(xiàn)紫色,而CuSO4溶液則呈現(xiàn)藍(lán)色?
將兩種特定顏色的光按一定的強(qiáng)度比例混合,可成為白光,這兩種特定顏色的光就稱為互補(bǔ)色光,如圖2-10所示,每條直線兩端的兩種光都是互補(bǔ)色光。當(dāng)一束白光通過某溶液時(shí),該溶液選擇性地吸收白光中的某一波長(zhǎng)范圍(某種顏色)的光,則該溶液呈現(xiàn)透過光的顏色,如圖2-11。故溶液的顏色是基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收,若要精確地說明物質(zhì)具有選擇性吸收不同波長(zhǎng)范圍光的性質(zhì),可用該物質(zhì)的吸收光譜曲線來描述。

圖2-10 互補(bǔ)色光

圖2-11 溶液顏色的產(chǎn)生
任務(wù)目標(biāo)
1.會(huì)繪制吸收光譜曲線。
2.會(huì)選擇適宜的測(cè)定波長(zhǎng)、參比溶液、吸收池。
3.說出顯色條件、測(cè)量條件的選擇方法。
工作頁
(一)任務(wù)分析
1.明晰任務(wù)流程
2.任務(wù)難點(diǎn)分析
繪制吸收曲線。
3.條件需求與準(zhǔn)備
(1)儀器
①紫外-可見分光光度計(jì)。
②容量瓶:100mL。
(2)試劑
①鐵標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(100.0μg/mL):稱取0.7022g六水合硫酸亞鐵銨溶于少量純水,加3mL鹽酸(ρ20=1.19g/mL),定容為1000mL。
②鐵標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(10.0μg/mL)(用時(shí)配制)。
③鹽酸羥胺溶液:100g/L(用時(shí)配制)。
④鄰二氮雜菲溶液(1.0g/L):稱取0.1g鄰二氮雜菲溶解于加有2滴鹽酸(ρ20=1.19g/mL)的純水中,并稀釋至100mL。此溶液1mL可測(cè)定100μg以下的低鐵(避光保存)。
⑤乙酸銨緩沖溶液(pH4.2):稱取250g乙酸銨溶于150mL純水中,再加入700mL冰乙酸,混勻。
⑥鹽酸溶液(1+1)。
知識(shí)鏈接
顯色劑
在進(jìn)行比色分析時(shí),采用一種合適的試劑將試樣溶液中的被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩镔|(zhì),從而得到一種有色溶液,這類試劑稱為顯色劑;把無色的被測(cè)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有色化合物的過程稱為顯色過程,這個(gè)過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱為顯色反應(yīng)。
鄰二氮雜菲是測(cè)定微量鐵較好的試劑。在pH為2~9的溶液中,鄰二氮雜菲與Fe2+生成穩(wěn)定的橙紅色配合物,顯色反應(yīng)如下:
Fe3+與鄰二氮雜菲作用生成藍(lán)色配合物,穩(wěn)定性較差,因此在實(shí)際應(yīng)用中常加入還原劑使Fe3+還原為Fe2+,再與鄰二氮雜菲作用。常用鹽酸羥胺NH2OH·HCl(或抗壞血酸)作還原劑。
4Fe3++2NH2OH→4Fe2++4H++N2O+H2O
測(cè)定時(shí)酸度高,反應(yīng)進(jìn)行較慢;酸度太低,則鐵離子易水解。
(二)任務(wù)實(shí)施
活動(dòng)1 配制測(cè)試溶液
取2個(gè)50mL干凈的容量瓶,用吸量管吸取鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液(10.00μg/mL)5.00mL,放入其中一個(gè)容量瓶中,然后在兩個(gè)容量瓶中各加入1mL10%鹽酸羥胺溶液,搖勻。放置2min后,各加入2mL鄰二氮雜菲溶液,混勻后再加10.0mL乙酸銨緩沖溶液,各加純水至50mL,混勻,放置10~15min。
注意事項(xiàng)
試劑的加入順序,不可顛倒。
知識(shí)鏈接
1.顯色條件的選擇
(1)顯色劑用量
顯色劑用量一般要適當(dāng),在具體工作中,顯色劑的用量是通過實(shí)驗(yàn)來確定的。通過繪制A-cR曲線,如圖2-12所示,選擇A-cR曲線平坦的部分作為適宜的顯色劑用量。

圖2-12 A-cR曲線
如圖2-12所示:選取圖中a~b段顯色劑用量作為適宜的顯色劑用量。
(2)溶液的酸度
當(dāng)酸度不同時(shí),同種金屬離子與同種顯色劑反應(yīng),可以生成不同配位數(shù)不同顏色的配合物;溶液酸度過高會(huì)降低配合物的穩(wěn)定性;溶液酸度的變化,顯色劑的顏色可能發(fā)生變化;溶液酸度過低可能引起被測(cè)金屬離子水解。因此,在實(shí)驗(yàn)中要控制好顯色反應(yīng)的酸度。通過繪制A-pH曲線,如圖2-13所示。選擇A-pH曲線平坦的部分a~b段作為適宜的pH。

圖2-13 A-pH曲線
(3)顯色溫度
不同的顯色反應(yīng)對(duì)溫度的要求不同,因此對(duì)不同的反應(yīng)應(yīng)選擇其適宜的顯色溫度。適宜的顯色溫度是通過實(shí)驗(yàn)來確定的。
(4)顯色時(shí)間
顯色反應(yīng)完成所需要的時(shí)間稱為“顯色時(shí)間”,顯色后有色物質(zhì)色澤保持穩(wěn)定的時(shí)間成為“穩(wěn)定時(shí)間”。顯然我們應(yīng)在穩(wěn)定時(shí)間以內(nèi)進(jìn)行溶液吸光度的測(cè)定。適宜的顯色時(shí)間也是通過實(shí)驗(yàn)來確定的。
2.顯色劑(見表2-5和表2-6)
表2-5 常見的無機(jī)顯色劑

表2-6 常見的有機(jī)顯色劑

3.顯色反應(yīng)的基本要求
反應(yīng)應(yīng)具有較高的靈敏度和選擇性,反應(yīng)生成的有色化合物的組成恒定且較穩(wěn)定,它和顯色劑的顏色差別較大,顯色條件易于控制。
選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)和控制好適宜的反應(yīng)條件,是比色分析的關(guān)鍵。
活動(dòng)2 繪制吸收光譜曲線
用2cm吸收池,以試劑空白為參比,在460~550nm間,每隔10nm測(cè)一次吸光度(在峰值附近,每隔2nm測(cè)一次吸光度),記錄測(cè)得數(shù)據(jù)填至表2-7中。
以波長(zhǎng)λ為橫坐標(biāo),吸光度A為縱坐標(biāo),繪制A和λ關(guān)系的吸收曲線。從吸收曲線上選擇測(cè)定波長(zhǎng),一般選用最大吸收波長(zhǎng)λmax。
注意事項(xiàng)
1.改變測(cè)定波長(zhǎng)時(shí)必須重新用參比液校正吸光度為零。
2.正確處理吸收池透光面外的溶液。
3.吸收池放置要光面沿光路方向。
知識(shí)鏈接
1.吸收曲線
物質(zhì)的吸收光譜曲線是通過實(shí)驗(yàn)獲得的,具體方法是:將不同波長(zhǎng)的光依次通過某一固定濃度和厚度的有色溶液,分別測(cè)出它們對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度(通常用吸光度A表示),以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),吸收程度為縱坐標(biāo)作圖,畫出曲線,此曲線即稱為該物質(zhì)的吸收光譜曲線(或光吸收曲線),它描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度。圖2-14所示的是三種不同濃度的鄰二氮雜菲亞鐵溶液的吸收曲線,圖2-15是三種不同濃度的高錳酸鉀溶液的吸收曲線。由圖2-14和圖2-15可以看出:

圖2-14 鄰二氮雜菲亞鐵溶液的吸收曲線
1—0.400mg/L(Fe2+);2—0.800mg/L(Fe2+);3—1.20mg/L(Fe2+)

圖2-15 高錳酸鉀溶液的吸收曲線
1—1.56×10-4mol/L(KMnO4);2—3.12×10-4mol/L(KMnO4);3—4.68×10-4mol/L(KMnO4)
①同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度不同。吸收程度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)λmax。
②不同濃度的同一種物質(zhì),其吸收曲線形狀相似,λmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì),它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。
③吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息,并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。
④在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大,所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。
2.測(cè)量條件的選擇
①定量分析時(shí)通常選用λmax為測(cè)量波長(zhǎng),此時(shí)靈敏度最高。吸收曲線是選擇測(cè)定波長(zhǎng)的依據(jù),選擇的原則是:吸收最大,干擾最小。
②吸光度合適的范圍是0.2~0.8,在此范圍時(shí)由儀器測(cè)量引起的誤差比較小。通過調(diào)節(jié)溶液的濃度或選擇適當(dāng)厚度的吸收池,使吸光度在此適宜的范圍內(nèi)。
③參比溶液是用來調(diào)節(jié)儀器工作零點(diǎn)和消除某些干擾的。參比溶液的選擇一般遵循以下原則。
溶劑參比:若僅待測(cè)組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收,其他所加試劑均無吸收,用純?nèi)軇┳鲄⒈热芤?,可以消除溶劑、吸收池等因素的影響?/p>
試劑參比:若顯色劑或其他所加試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處略有吸收,而試液本身無吸收,用不加試樣的溶液作參比溶液,可以消除試劑中的組分產(chǎn)生的影響。
試樣參比:若待測(cè)試樣中其他共存組分在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收,但不與顯色劑反應(yīng),且顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無吸收,則可用不加顯色劑的被測(cè)溶液作參比溶液,可以消除有色離子的影響。
褪色參比:若顯色劑、試液中其他組分在測(cè)量波長(zhǎng)處有吸收,則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測(cè)組分掩蔽后再加顯色劑作為參比溶液,可以消除顯色劑的顏色及樣品中微量共存離子的干擾。
(三)任務(wù)數(shù)據(jù)記錄(見表2-7)
表2-7 繪制吸收光譜曲線原始記錄

(四)任務(wù)評(píng)估(見表2-8)
表2-8 任務(wù)評(píng)價(jià)表 日期

拓展知識(shí) 化合物的紫外-可見吸收光譜
各種化合物由于組成和結(jié)構(gòu)上的不同,都有各自特征的紫外-可見吸收光譜,因此可以從吸收光譜的形狀、波峰的位置、波峰的數(shù)目等進(jìn)行定性分析,為研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供重要的信息。
1.有機(jī)化合物的紫外-可見光譜
有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜是由于分子的原子的外層價(jià)電子躍遷所產(chǎn)生的,電子躍遷與分子的組成、結(jié)構(gòu)以及溶劑等因素有關(guān)。
(1)電子躍遷類型
物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)形式:電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng);原子核在其平衡位置附近的相對(duì)振動(dòng);分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)。分子具有三種不同能級(jí):電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí),三種能級(jí)都是量子化的,且各自具有相應(yīng)的能量,分子的內(nèi)能包括電子能量Ee、振動(dòng)能量Ev、轉(zhuǎn)動(dòng)能量Er,即E=Ee+Ev+Er(ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr)。其中電子能級(jí)的躍遷所需能量最大,約1~20eV,根據(jù)E=hν=hc/λ,需要吸收光的波長(zhǎng)范圍在200~1000nm之間,恰好落在紫外-可見光區(qū)域。因此,紫外吸收光譜是由于分子中價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的,也稱之為電子躍遷光譜。電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷,即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。
按分子軌道理論,有機(jī)化合物有幾種不同性質(zhì)的價(jià)電子:形成單鍵的稱σ電子;形成雙鍵的稱π電子;氧、氮、硫、鹵素等有未成鍵的孤對(duì)電子,稱n電子。當(dāng)它們吸收一定能量ΔE后,這些價(jià)電子躍遷到較高能級(jí),此時(shí)電子所占的軌道稱反鍵軌道,而這種電子躍遷同分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。外層電子吸收紫外或可見輻射后,就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷(見圖2-16),所需能量ΔE大小順序?yàn)椋?/p>
n→π*<π→π*<n→σ*<σ→σ*

圖2-16 電子能級(jí)躍遷示意圖
①σ→σ*躍遷 它是σ電子從σ成鍵軌道向σ*反鍵軌道的躍遷,這是所有存在σ鍵的有機(jī)化合物都可以發(fā)生的躍遷類型。實(shí)現(xiàn)σ→σ*躍遷所需的能量在所有躍遷類型中最大,因而所吸收的輻射波長(zhǎng)最短,處在小于120nm的真空紫外區(qū)。因此,一般不討論σ→σ*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶。而由于僅能產(chǎn)生σ→σ*躍遷的物質(zhì)在200nm以上波長(zhǎng)區(qū)沒有吸收,故它們可以用做紫外-可見分光光度法分析的溶劑,如乙烷、庚烷、環(huán)己烷等。
②n→σ*躍遷 它是非鍵的n電子從非鍵軌道向σ*反鍵軌道的躍遷,含有雜原子(如N、O、S、P和鹵素原子)的飽和有機(jī)化合物,都含有n電子,因此,都會(huì)發(fā)生這類躍遷。n→σ*躍遷所要的能量比σ→σ*躍遷小,所以吸收的波長(zhǎng)會(huì)長(zhǎng)一些,可在200nm附近,但大多數(shù)化合物仍在小于200nm區(qū)域內(nèi),隨雜原子的電負(fù)性不同而不同,一般電負(fù)性越大,n電子被束縛得越緊,躍遷所需的能量越大,吸收的波長(zhǎng)越短。n→σ*躍遷所引起的吸收,摩爾吸光系數(shù)通常為100~300L/(mol·cm)。
③π→π*躍遷 它是π電子從π成鍵向反鍵π*軌道的躍遷,含有π電子基團(tuán)的不飽和有機(jī)化合物,都會(huì)發(fā)生π→π*躍遷。π→π*躍遷所需的能量比σ→σ*躍遷小,也一般比n→σ*躍遷小,所以吸收輻射的波長(zhǎng)比較長(zhǎng),一般在200nm附近。摩爾吸光系數(shù)都比較大,通常在1.0×104L/(mol·cm)以上。
④n→π*躍遷 由n電子從非鍵軌道向π*反鍵軌道的躍遷,含有不飽和雜原子基團(tuán)的有機(jī)物分子,基團(tuán)中既有π電子,也有n電子,可以發(fā)生這類躍遷。n→π*躍遷所需的能量最低,因此吸收輻射的波長(zhǎng)最長(zhǎng),一般都在近紫外光區(qū),甚至在可見光區(qū)。此外,n→π*還具有以下特點(diǎn):λmax與組成π鍵的原子有關(guān),由于需要由雜原子組成不飽和雙鍵,所以n電子的躍遷就與雜原子的電負(fù)性有關(guān),與n→σ*躍遷相同,雜原子的電負(fù)性越強(qiáng),λmax越??;n→π*躍遷的概率比較小,所以摩爾吸光系數(shù)比較小,一般為10~100L/(mol·cm),比起π→π*躍遷小2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。摩爾吸光系數(shù)的顯著差別,是區(qū)別π→π*躍遷和n→π*躍遷的方法之一。
在以上四種躍遷類型所產(chǎn)生的吸收光譜中,π→π*、n→π*躍遷在分析上最有價(jià)值,因?yàn)樗鼈兊奈詹ㄩL(zhǎng)在近紫外光區(qū)及可見光區(qū),便于儀器上的使用及操作,且π→π*躍遷具有很大的摩爾吸光系數(shù),吸收光譜受分子結(jié)構(gòu)的影響較明顯,因此在定性、定量分析中很有用。
(2)常用術(shù)語
①生色團(tuán) 能吸收紫外-可見光的基團(tuán)叫生色團(tuán),主要為具有不飽和鍵和未共用電子對(duì)的基團(tuán)。
②助色團(tuán) 助色團(tuán)是一種能使生色團(tuán)的吸收峰向長(zhǎng)波方向位移并增強(qiáng)其吸收強(qiáng)度的官能團(tuán),一般是含有未共享電子的雜原子基團(tuán),如—NH2、—OH、—NR2、—OR、—SH、—SR、—Cl、—Br等。這些基團(tuán)中的n電子能與生色團(tuán)中的π電子相互作用(可能產(chǎn)生p-π共軛),使π→π*躍遷能量降低,躍遷概率變大。
③紅移、藍(lán)移 吸收峰位置向長(zhǎng)波方向的移動(dòng),叫紅移。吸收峰位置向短波方向的移動(dòng),叫藍(lán)移。波長(zhǎng)不變,但是吸收強(qiáng)度增加的現(xiàn)象稱為增色效應(yīng);吸收強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)。
④吸收帶 R吸收帶:為n→π*躍遷。
特點(diǎn):躍遷所需能量較小,吸收峰位于200~400nm;吸收強(qiáng)度弱,ε<102L/(mol·cm)。K吸收帶:為共軛雙鍵中π→π*躍遷。
特點(diǎn):躍遷所需能量較R帶大,吸收峰位于210~280nm;吸收強(qiáng)度強(qiáng),ε>104L/(mol·cm)。共軛體系的增長(zhǎng),K吸收帶長(zhǎng)移,210~700nm,ε增大。K吸收帶是共軛分子的特征吸收帶,可用于判斷共軛結(jié)構(gòu)。
B吸收帶:有苯環(huán)必有B帶,230~270nm之間有一系列吸收峰,中強(qiáng)吸收,芳香族化合物的特征吸收峰。
E吸收帶:由苯環(huán)結(jié)構(gòu)中三個(gè)乙烯的環(huán)狀共軛體系的躍遷產(chǎn)生的,π→π*躍遷。E1=185nm,強(qiáng)吸收,ε>104L/(mol·cm);E2=204nm,較強(qiáng)吸收,ε>103L/(mol·cm)。
(3)有機(jī)化合物的特征吸收
①飽和單鍵烴類化合物只有σ鍵電子,而σ鍵電子最不容易被激發(fā),只有吸收很大的能量后,才會(huì)產(chǎn)生σ→σ*躍遷。一般在遠(yuǎn)紫外區(qū)才有吸收帶。遠(yuǎn)紫外區(qū)又稱真空紫外區(qū),這是由于小于160nm的紫外線被空氣中的氧所吸收,因此必須在無氧或真空條件下進(jìn)行測(cè)定,目前應(yīng)用不多。
②當(dāng)飽和單鍵烴類化合物中的氫被氧、鹵素、硫等雜原子取代時(shí),由于這些原子中存在n電子,而n電子比σ鍵電子易激發(fā),從而產(chǎn)生n→σ*躍遷,使電子躍遷的能量減小,吸收峰紅移。
③不飽和脂肪烴中含有π電子,吸收能量后產(chǎn)生π→π*躍遷。具有共軛雙鍵的化合物,相間的π鍵產(chǎn)生共軛效應(yīng)而生成大π鍵。而大π鍵各能級(jí)之間的距離較近,電子容易激發(fā),所以吸收峰的波長(zhǎng)就增加,生色作用大為增強(qiáng)。K吸收帶是共軛雙鍵中π→π*躍遷產(chǎn)生的吸收帶,特點(diǎn)是強(qiáng)度大,摩爾吸光系數(shù)大于104L/(mol·cm),吸收峰位置為217~280nm,K吸收帶的波長(zhǎng)及強(qiáng)度與共軛體系的數(shù)目、位置、取代基種類有關(guān)。
④芳香族化合物為環(huán)狀共軛體系,R吸收是生色團(tuán)及助色團(tuán)中n→π*躍遷產(chǎn)生的,強(qiáng)度較弱,E1吸收帶、E2吸收帶是苯環(huán)共軛體系產(chǎn)生的,B吸收帶是π→π*躍遷和苯環(huán)振動(dòng)的重疊引起的,又稱精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶,可用來辨認(rèn)芳香族化合物,有取代基時(shí),B吸收帶簡(jiǎn)化。E1吸收帶、E2吸收帶為苯環(huán)結(jié)構(gòu)中三個(gè)乙烯的環(huán)狀共軛體系的躍遷產(chǎn)生的,是芳香族化合物的特征吸收,見圖2-17。如苯環(huán)上有助色團(tuán)如—OH、—Cl等取代,因n-π共軛,使E2吸收帶向長(zhǎng)波方向移動(dòng),但一般在210nm左右;若苯環(huán)上有生色團(tuán)取代而與苯環(huán)共軛,則E2吸收帶與K吸收帶合并并發(fā)生紅移,同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶即B吸收帶,常用來辨認(rèn)芳香族化合物,如苯環(huán)上有取代基時(shí),復(fù)雜的B吸收帶會(huì)簡(jiǎn)單化。苯環(huán)與生色團(tuán)連接時(shí),有B和K兩種吸收帶,有時(shí)還有R吸收帶,其中R吸收帶的波長(zhǎng)最長(zhǎng)。二取代苯的兩個(gè)取代基在對(duì)位時(shí),λmax和εmax都比較大,而處于間位或鄰位時(shí),λmax和εmax都比較小。

圖2-17 苯在乙醇溶液中的紫外吸收光譜
(4)紫外吸收光譜的應(yīng)用
①定性分析 有機(jī)化合物紫外吸收光譜,反映結(jié)構(gòu)中生色團(tuán)和助色團(tuán)的特性,不完全反映整個(gè)分子的特性;根據(jù)化合物吸收光譜的形狀、吸收峰的數(shù)目、強(qiáng)度、位置進(jìn)行定性分析;λmax和εmax是化合物的特性參數(shù),可作為定性依據(jù)。
②有機(jī)化合物的構(gòu)型、構(gòu)象的測(cè)定 順反異構(gòu)體的判斷:生色團(tuán)和助色團(tuán)處在同一平面上時(shí),才產(chǎn)生最大的共軛效應(yīng)。由于反式異構(gòu)體的空間位阻效應(yīng)小,分子的平面性能較好,共軛效應(yīng)強(qiáng)。因此反式都大于順式異構(gòu)體。
例如,肉桂酸的順、反式的吸收如下:
λmax=280nm,εmax=13500L/(mol·cm);λmax=295nm,εmax=27000L/(mol·cm)
互變異構(gòu)體的判斷:某些有機(jī)化合物在溶液中可能有兩種以上的互變異構(gòu)體處于動(dòng)態(tài)平衡中,這種異構(gòu)體的互變過程常伴隨有雙鍵的移動(dòng)及共軛體系的變化,因此也產(chǎn)生吸收光譜的變化。最常見的是某些含氧化合物的酮式與烯醇式異構(gòu)體之間的互變。例如乙酰乙酸乙酯就是酮式和烯醇式兩種互變異構(gòu)體,它們的吸收特性不同:酮式異構(gòu)體π→π*躍遷,λmax=204nm,εmax?。幌┐际疆悩?gòu)體(雙鍵共軛)π→π*躍遷,λmax=245nm,εmax=18000L/(mol·cm)。
兩種異構(gòu)體的互變平衡與溶劑有密切關(guān)系。在像水這樣的極性溶劑中,由于可能與H2O形成氫鍵而降低能量,以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),所以酮式異構(gòu)體占優(yōu)勢(shì);而像乙烷這樣的非極性溶劑中,由于形成分子內(nèi)的氫鍵,且形成共軛體系,使能量降低以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),所以烯醇式異構(gòu)體比率上升。
③純度檢查 如果某一化合物在紫外區(qū)沒有吸收峰,而其中的雜質(zhì)有較強(qiáng)吸收,就可方便地檢出該化合物中的痕量雜質(zhì)。例如:要檢定甲醇或乙醇中的雜質(zhì)苯,可利用苯在254nm處的B吸收帶,而甲醇或乙醇在此波長(zhǎng)處幾乎沒有吸收。
2.無機(jī)化合物的紫外-可見光譜
在電磁輻射的照射下,一些無機(jī)物也產(chǎn)生紫外-可見吸收光譜,其主要能級(jí)躍遷類型包括電荷轉(zhuǎn)移躍遷和配位場(chǎng)躍遷。
(1)電荷轉(zhuǎn)移躍遷
當(dāng)化合物接受輻射能量時(shí),一個(gè)電子由配體的電子軌道躍遷至金屬離子的電子軌道,這種躍遷的實(shí)質(zhì)是配體與金屬離子之間發(fā)生分子內(nèi)的氧化還原反應(yīng),F(xiàn)e2+與鄰二氮雜菲形成的配合物就是由于這類電子躍遷而呈現(xiàn)顏色。
(2)配位場(chǎng)躍遷
第四、第五周期的過渡金屬元素和鑭系、錒系元素的離子吸收光能后,低能級(jí)軌道上的d電子或f電子可以分別躍遷至高能級(jí)軌道,產(chǎn)生光的吸收,如 [Cu(NH3)4]2+。
思考題
一、判斷題
1.CuSO4溶液呈現(xiàn)藍(lán)色是由于它吸收了白光中的黃色光。(?。?/p>
2.綠色玻璃是基于吸收了紫色光而透過了綠色光。(?。?/p>
3.人眼能感覺到的光稱為可見光,其波長(zhǎng)范圍是200~380nm。( )
4.高錳酸鉀溶液呈現(xiàn)紫色是因?yàn)樗樟司G色光。(?。?/p>
5.符合光吸收定律的溶液適當(dāng)稀釋時(shí),最大吸收波長(zhǎng)的位置不移動(dòng)。(?。?/p>
6.有色溶液的最大吸收波長(zhǎng)隨溶液濃度的增大而增大。(?。?/p>
7.不同濃度的高錳酸鉀溶液,它們的最大吸收波長(zhǎng)也不同。(?。?/p>
8.根據(jù)吸收曲線可以找出被測(cè)組分的濃度。( )
9.當(dāng)所用的試劑有色而試樣無色時(shí),選用的參比溶液是試劑參比。(?。?/p>
二、選擇題
1.1m換算成nm時(shí)為( )。
A.106nm
B.109nm
C.1010nm
D.1012nm
2.人眼能感覺到的光稱為可見光,其波長(zhǎng)范圍是(?。?。
A.380~780nm
B.380~780μm
C.200~380nm
D.200~780nm
3.當(dāng)一束白光通過紫色高錳酸鉀溶液時(shí),(?。┍蝗芤何?。
A.綠色光
B.紫色光
C.黃色光
D.藍(lán)色光
4.將黃色光和藍(lán)色光按一定強(qiáng)度比例混合可得到白色光,則這兩種色光的關(guān)系是(?。?/p>
A.可見光
B.單色光
C.互補(bǔ)色光
D.復(fù)合光5.硫酸銅溶液呈藍(lán)色是由于它吸收了白光中的(?。?。
A.紅色光
B.橙色光
C.黃色光
D.藍(lán)色光
6.比色分析中某有色溶液的濃度增加時(shí),最大吸收峰的波長(zhǎng)(?。?。
A.向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)
B.向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)
C.不變,但吸光度增大
D.向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng),且吸光度增大
7.如果顯色劑或其他試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收,此時(shí)的參比溶液應(yīng)采用(?。?/p>
A.溶劑參比
B.試劑參比
C.試液參比
D.褪色參比
8.控制適當(dāng)?shù)奈舛确秶耐緩讲豢梢允牵ā。?/p>
A.調(diào)整稱樣量
B.控制溶液的濃度
C.改變測(cè)量波長(zhǎng)
D.改變定容體積
9.在分光光度法分析中,使用(?。┛梢韵噭┑挠绊?。
A.蒸餾水
B.待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溶液
C.試劑空白溶液
D.任何溶液
10.吸光度為(?。r(shí),相對(duì)誤差較小。
A.吸光度越大
B.吸光度越小
C.0.2~0.8
D.任意
三、填空題
1.在以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo)的不同濃度KMnO4溶液吸收曲線上可以看出( )未變,只是( )改變了。
2.各種物質(zhì)都有特征的吸收曲線和最大吸收波長(zhǎng),這種特性可作為物質(zhì)( )的依據(jù);同種物質(zhì)的不同濃度的溶液,任一波長(zhǎng)處的吸光度隨物質(zhì)的濃度的增加而增大,這是物質(zhì)( )的依據(jù)。
3.在分光光度分析中,一般選擇( )作為測(cè)定波長(zhǎng),該波長(zhǎng)是通過實(shí)驗(yàn)繪制( )來得到。
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