项目2
紫外-可见分光光度法

主要内容

1.光的主要分类方法、基本性质。

2.分子光谱的产生机理、分类。

3.可见分光光度法的定性分析、定量分析及其应用。

重点与难点

1.紫外-可见吸收光谱的定量分析方法。

2.有机化合物分子的电子跃迁，紫外-可见吸收光谱的产生、应用。

任务要求

苯甲酸，俗称安息香酸，是食品卫生标准允许使用的主要防腐剂之一。在我国，苯甲酸及其钠盐常用于酱菜类、罐头类和一些饮料类等食品。苯甲酸及其钠盐的过量摄入会对人体产生很大危害，所以检测食品中苯甲酸及其钠盐的含量，对保障人们身体健康有着重要意义。如何对食品中的苯甲酸含量进行测定？

第一节 概述

分子吸收分光光度法主要包括可见吸收分光光度法、紫外吸收分光光度法和红外吸收分光光度法。紫外-可见分光光度法是利用物质对紫外-可见光的吸收特征和吸收强度，对物质进行定性和定量分析的一种仪器分析方法。该方法具有较高的灵敏度和准确度，仪器设备简单，操作方便，在食品、化工、医药、冶金、环境监测等领域广泛应用。

根据电磁波谱，紫外-可见光区的波长范围是10~800nm，紫外-可见分光光度法主要是利用200~400nm的近紫外光区和400~800nm的可见光区的辐射进行测定。200nm以下远紫外光辐射会被空气强烈吸收，一般不易利用。

一、光与物质的作用

1.单色光和复合光

单色光，即单一频率（或波长）的光。由红到紫的七色光中的每种色光并非真正意义上的单色光，它们都有相当宽的频率（或波长）范围，如波长为0.77~0.622μm范围内的光都称为红光，而氦氖激光器辐射的光波单色性最好，波长为0.6328μm，可认为是一种单色光。由几种单色光合成的光叫做复色光，又称“复合光”。包含多种频率的光比较多见，例如太阳光、弧光等。一般的光源是由不同波长的单色光所混合而成的复色光，自然界中的太阳光及人工制造的日光灯等所发出的光都是复合光。

人的眼睛对不同波长的光的感觉是不一样的。凡是能被肉眼感觉到的光称为可见光，其波长范围为400~780nm。凡波长小于400nm的紫外光或波长大于780nm的红外光均不能被人的眼睛感觉出，所以这些波长范围的光是看不到的。在可见光的范围内，不同波长的光刺激眼睛后会产生不同颜色的感受，但由于受到人的视觉分辨能力的限制，实际上是一个波段的光给人引起一种颜色的感觉。表1-3列出了各种色光的近似波长范围。

日常见到的日光、白炽灯光等白光就是由这些波长不同的有色光混合而成的。这可以用一束白光通过棱镜后色散为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色光来证实。

2.互补色光

如果某两种相对应颜色的光按一定比例混合，可以成为白光，那么这两种色光就称为互补色光。图1-3中两两相对的颜色即为互补色光，如黄光和蓝光。

3.物质的颜色与吸收光的关系

当一束白光作用于某一物质时，如果该物质对可见光各波段的光全部吸收，物质呈黑色；如果该物质对可见光区各波段的光都不吸收，即入射光全部透过，则物质呈透明无色；若物质吸收了某一波长的光，而让其余波段的光全部透过，物质则呈吸收光的互补色光的颜色。例如，当一束白光通过KMnO ₄ 溶液呈现紫红色。同样道理，K ₂ CrO ₄ 溶液对可见光中的蓝色光有最大吸收，所以溶液呈现蓝色的互补光——黄色。可见物质的颜色是基于物质对光有选择性吸收的结果，而物质呈现的颜色则是被物质吸收光的互补色。

以上是用溶液对色光的选择性吸收说明溶液的颜色。若要更精确地说明物质具有选择性吸收不同波长范围光的性质，则必须用光吸收曲线来描述。

4.物质的吸收光谱曲线

吸收光谱曲线是通过实验获得的。具体方法是：将不同波长的光一次通过某一固定浓度和厚度的有色溶液，分别测出它们对各种波长光的吸收程度（用吸光度 A 表示），以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，画出曲线，此曲线即称为该物质的光吸收曲线（或吸收光谱曲线），它描述了物质对不同波长光的吸收程度。图1-4所示的是不同浓度的KMnO ₄ 溶液的光吸收曲线。

（1）同一物质对不同波长的光的吸收程度是不同的，如高锰酸钾溶液对波长为525nm的绿色光吸收最多，在吸收曲线上有一高峰（称为吸收峰）。光吸收程度最大处的波长称为最大吸收波长（常以 λ _max 表示）。在进行光度测定时，通常都是选取在 λ _max 的波长处来测量，因为这时可得到最大的灵敏度。

（2）不同浓度的同一物质，其吸收曲线的形状相似，最大吸收波长也一样。不同的是吸收峰峰高随浓度的增加而增高。

（3）不同物质的吸收曲线，其形状和最大吸收波长都各不相同。因此，可利用吸收曲线来作为物质定性分析的依据。

第二节 光吸收基本定律（定量分析基础）

一、朗伯-比尔定律

当一束平行的单色光垂直照射到一定浓度的均匀透明溶液时，入射光被溶液吸收的程度与溶液厚度的关系为：

式中： 为入射光通量； 为通过溶液后的透射光通量； b 为溶液液层厚度，或称光程长度； k 为比例常数，它与入射光波长、溶液性质、浓度和温度有关。这就是朗伯定律。

表示溶液对光的投射程度，称为透射比，用符号 Τ 表示。透射比愈大，说明透过的光愈多。而 是透射比的倒数，它表示入射光 一定时，透射光通量愈小，即 愈大，光吸收愈多。所以 表示了单色光通过溶液时被吸收的程度，通常被称为吸光度，用 A 表示，即：

当一束平行单色光垂直照射到同种物质不同浓度、相同液层厚度的均匀透明溶液时，入射光通量与溶液浓度关系为：

式中： κ′ 为另一比例常数，它与入射光的波长、液层厚度、溶液的性质和溶液的温度等因素有关； c 为溶液浓度。这就是比尔定律。比尔定律表明：当溶液液层厚度和入射光通量一定时，光吸收的程度与溶液浓度成正比。必须指出的是：比尔定律只能在一定浓度范围才适用。因为浓度过低或过高时，溶质会发生电离或聚合，从而产生误差。

当溶液厚度和浓度都可以改变时，这时就要考虑两者同时对透射光通量的影响，则有：

式中： Κ 为比例常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。这就是朗伯-比尔定律，即光吸收定律。它是紫外-可见分光光度法进行定量分析的理论基础。

光吸收定律表明：当一束平行单色光垂直入射通过均匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。

朗伯-比尔定律适用的条件：一是必须使用单色光；二是吸收发生在均匀的介质中；三是吸收过程中，吸收物质互相不发生作用。

二、吸光系数

式 A = Kbc 中比例常数 K 称为吸光系数，其物理意义是：单位浓度的溶液液层厚度为1cm时，在一定波长下测得的吸光度。 K 值的大小取决于吸光物质的性质、入射光波长、溶液温度和溶剂性质等，与溶液浓度大小和液层厚度无关。但 K 值大小因溶液浓度所采用的单位的不同而异。

1.摩尔吸光系数 ε

当溶液的浓度以物质的量浓度（mol/L）表示，液层厚度以厘米（cm）表示时，相应的比例常数 K 称为摩尔吸光系数。以 ε 表示，其单位为L/（mol·cm）。这样，式 A = Kbc 可以改写成：

A = ε bc

摩尔吸光系数的物理意义是：浓度为1mol/L的溶液，于厚度为1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度。

摩尔吸光系数是吸光物质的重要参数之一，它表示物质对某一特定波长光的吸收能力。 ε 愈大，表示该物质对某波长光的吸收能力愈强，测定的灵敏度也就愈高。因此，测定时，为了提高分析的灵敏度，通常选择摩尔吸光系数大的有色化合物进行测定，选择具有最大 ε 值的波长作入射光。一般认为 ε <1×10 ⁴ L/（mol·cm）时灵敏度较低； ε 在1×10 ⁴ ~6×10 ⁴ L/（mol·cm）时属于中等灵敏度； ε ＞6×10 ⁴ L/（mol·cm）时属高灵敏度。

摩尔吸光系数由实验测得。在实际测量中，不能直接取1mol/L这样高浓度的溶液去测量摩尔吸光系数，只能在稀溶液中测量后，换算成摩尔吸光系数。

【例】 用邻菲罗啉显色测定铁，已知试液中的铁（Fe ²⁺ ）含量为50μg/100mL，吸收池厚度为1cm，在波长510nm处测得吸光度 A =0.099，计算邻菲罗啉-亚铁配合物的摩尔吸光系数。

解： 已知铁原子的摩尔质量为55.85g/mol。

溶液中铁的摩尔浓度为：

邻菲罗啉与铁1:1配合，故邻菲罗啉-亚铁的浓度等于亚铁的浓度，即 c （邻菲罗啉-亚铁）=8.9×10 ^-6 （mol/L）。

由朗伯-比尔定律，得：

2.质量吸光系数

质量吸光系数适用于摩尔质量未知的化合物。若溶液浓度以质量浓度 ρ （g/L）表示，液层厚度以厘米（cm）表示，相应的吸光度则为质量吸光度，以 a 表示，其单位为L/（g·cm）。

这样，式 A = Kbc 可表示为：

A = ab ρ

三、吸光度的加和性

在多组分的体系中，在某一波长下，如果各种对光有吸收的物质之间没有相互作用，则体系在该波长的总吸光度等于各组分吸光度的和，即吸光度具有加和性，称为吸光度加和性原理。可表示如下：

A _总 = A ₁ + A ₂ +…+ A _n =∑ A _n

式中，各吸光度的下标表示组分1，2，…， n 。

吸光度的加和性对多组分同时定量测定、校正干扰等方面都极为有用。

四、引起偏离朗伯-比尔定律的主要因素

根据朗伯-比尔定律，在理论上，吸光度 A 对溶液浓度 c 作图应是一条通过原点的直线，称为“标准曲线”。但事实上往往容易发生偏离直线的现象而引起误差，尤其是在高浓度时。导致偏离朗伯-比尔定律的因素主要有以下几方面。

1.入射光非单色性引起偏离

吸收定律成立的前提是入射光是单色光。但实际上，一般单色器所提供的入射光并非是纯单色光，而是由波长范围较窄的光带组成的复合光。物质对不同波长的光吸收程度不同（即吸光系数不同），因而导致了对吸光定律的偏离。入射光中不同波长的摩尔吸光系数差别愈大，偏离吸收定律就愈严重。实验证明，只要所选的入射光，其所含的波长范围在被测溶液的吸收曲线较平坦的部分，偏离程度就较小。

2.溶液的化学因素引起偏离

溶液中的吸光物质因离解、缔合，形成新的化合物而改变了吸光物质的浓度，导致偏离吸收定律。因此，测量前的化学预处理工作十分重要，如控制好显色反应条件，控制溶液的化学平衡等，防止产生偏离。

3.比尔定律的局限性引起偏离

严格说，比尔定律是一个有限定律，它只适用于浓度小于0.01mol/L的稀溶液。因为浓度高时，吸光粒子间平均距离减小，以至每个粒子都会影响其邻近粒子的电荷分布。这种相互作用使它们的摩尔吸光系数 ε 发生改变，因而导致偏离比尔定律。为此，在实际工作中，待测溶液的浓度应控制在0.01mol/L以下。

第三节 紫外-可见吸收光谱与分子结构的关系（定性分析基础）

一、概述

紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的，它可用来对在紫外-可见光区内有吸收的物质进行鉴定和结构分析，这种鉴定和结构分析由于紫外-可见吸收光谱较简单，特征性不强，因此，必须与其他方法（如红外光谱、核磁共振波谱和质谱等）配合使用，才能得出可靠的结论，但它还是能提供分子中具有助色团、生色团和共轭程度的一些信息，这些信息对于有机化合物的结构推断往往是很重要的。

二、紫外-可见吸收光谱法的基本原理

1.有机化合物紫外吸收光谱的产生

紫外吸收光谱是由化合物分子中三种不同类型的价电子，在各种不同能级上跃迁产生的。这三种不同类型的价电子是：形成单键的σ电子、形成双键的π电子和氧、氮、硫、卤素等含未成键的 n 电子。这三类电子都可能吸收一定的能量跃迁到能级较高的反键轨道上去，见图1-5。

（1）σ→σ*跃迁。其跃迁的能量差大，所以所需的能量最高，吸收峰一般在远紫外区（ λ <150nm），饱和烃只有σ、σ*轨道，只能产生σ→σ*跃迁。例如，甲烷吸收峰在125nm，乙烷吸收峰在135nm（<150nm）。

（2）π→π*跃迁。π→π*跃迁能量差较小，所以所需的能量较低，吸收峰一般在紫外区（ λ =200nm左右）。不饱和烃类分子中有π电子，也有π*轨道，能产生π→π*跃迁。如CH ₂ CH ₂ ，吸收峰在165nm。此类跃迁吸收系数ε大，吸收强度大，属于强吸收。

（3） n →σ*跃迁。 n →σ*跃迁能量较低，吸收峰在紫外区（ λ =200nm左右，与π→π*接近），含有杂原子的基团，如—OH、—NH ₂ 、—X、—S等的有机物分子中除能产生σ→σ*跃迁外，同时能产生 n →σ*跃迁。例如，三甲基胺(CH ₃ ) ₃ N的 n →σ*吸收峰在227nm， ε 约为900L·mol ^-1 ·cm ^-1 ，属于中强吸收。

（4） n →π*跃迁

n →π*跃迁能量低，吸收峰在近紫外、可见光区（ λ =200~700nm），含有杂原子的不饱和基团，如 、 等可发生此类跃迁。例如，丙酮的 n →π*跃迁 λ _max 在280nm左右（同时也可产生π→π*跃迁），属于弱吸收， ε <500L·mol ^-1 ·cm ^-1 。

各种跃迁所需能量大小次序为：σ→σ*＞ n →σ*＞π→π*＞ n →π*。

紫外-可见吸收光谱法在有机化合物中应用主要以π→π*、 n →π*为基础。

2.紫外吸收光谱常用术语

（1）生色团和助色团

生色团是指在200~1000nm波长范围内产生特征吸收带的具有一个或多个不饱和键和未共用电子对的基团。如 、 、 、 、 、—COOH、 等。如果两个生色团相邻，形成共轭基，则原来各自的吸收带将消失，并在较长的波长处产生强度比原吸收带强的新吸收带。

助色团是一些含有未共用电子对的氧原子、氮原子或卤素原子的基团。如—OH、—OR、—NH ₂ 、—NHR、—SH、—Cl、—Br、—I等。助色团不会使物质具有颜色，但引进这些基团能增加生色团的生色能力，使其吸收波长向长波方向移动，并增加了吸收强度。

（2）红移和蓝移

由于取代基或溶剂的影响造成有机化合物结构的变化，使吸收峰向长波方向移动的现象称为吸收峰“红移”。由于取代基或溶液的影响造成有机化合物结构的变化，使吸收峰向短波方向移动的现象称为吸收峰“蓝移”。

（3）增色效应和减色效应

由于有机化合物的结构变化使吸收峰摩尔吸光系数增加的现象称为增色效应。由于有机化合物的结构变化使吸收峰摩尔吸光系数减小的现象称为减色效应。

（4）溶剂效应

由于溶剂的极性不同引起某些化合物的吸收峰的波长、强度及形状产生变化，这种现象称为溶剂效应。例如异丙基丙酮［H ₂ C(CH ₃ )—C CHCO—CH ₃ ］分子中有π→π*和 n →π*跃迁，当用非极性溶剂正己烷时，π→π*跃迁的 λ _max =230nm，而用水作溶剂时， λ _max =243nm，可见在极性溶剂中π→π*跃迁产生的吸收带红移了。而 n →π*跃迁产生的吸收峰却恰恰相反，以正己烷作溶剂时， λ _max =329nm，而用水作溶剂时， λ _max =305nm，吸收峰产生蓝移。

又如苯在非极性溶剂庚烷中（或气态存在）时，在230~270nm处，有一系列中等强度吸收峰并有精细结构（见图1-6），但在极性溶剂中，精细结构变得不明显或全部消失呈现一宽峰。

（5）吸收带的类型

吸收带是指吸收峰在紫外光谱中的谱带的位置。化合物的结构不同，跃迁的类型不同，吸收带的位置、形状、强度均不相同。根据电子及分子轨道的种类吸收带可分为以下四种类型：

①R吸收带。R吸收带由德文Radikal（基团）而得名。它是由 n →π*跃迁产生的。特点是强度弱（ ε <100），吸收波长较长（＞270nm）。例如CH ₂ CH—CHO的 λ _max =315nm（ ε =14）的吸收带为 n →π*跃迁产生，属R吸收带。R吸收带随溶剂极性增加而蓝移。

②K吸收带。K吸收带由德文Konjugation（共轭作用）得名。它是由π→π*跃迁产生的。其特点是强度高（ ε ＞10 ⁴ ），吸收波长比R吸收带短（217~280nm），并且随共轭双键数的增加，产生红移和增色效应。共轭烯烃和取代的芳香化合物可以产生这类谱带。例如：

CH ₂ CH—CH CH ₂ λ _max =217nm（ ε =10000），属K吸收带

③B吸收带。B吸收带由德文Benzenoid（苯的）得名。它是由苯环振动和π→π*跃迁重叠引起的芳香族化合物的特征吸收带。其特点是：在230~270nm（ ε =200）谱带上出现苯的精细结构吸收峰（见图1-6），可用于辨识芳香族化合物。当在极性溶剂中测定时，B吸收带会出现一宽峰，产生红移，当苯环上氢被取代后，苯的精细结构也会消失，并发生红移和增色效应。

④E吸收带。E吸收带由德文Kthylenicband（乙烯型）而得名。它属于π→π*跃迁，也是芳香族化合物的特征吸收带。苯的E带分为E ₁ 带和E ₂ 带。E ₁ 带 λ _max =184nm（ ε =60000），E ₂ 带 λ _max =204nm（ ε =7900）。当苯环上的氢被助色团取代时，E ₂ 带红移，一般在210nm左右；当苯环上氢被生色团取代，并与苯环共轭时，E ₂ 带和K带合并，吸收峰红移。例如乙酰苯可产生K吸收带（π→π*），其 λ _max =240nm。此时B吸收带（π→π*）也发生红移（ λ _max =278nm）。可见K吸收带与苯的E带相比，显著红移，这是由于苯乙酮中羰基与苯环形成共轭体系的缘故。

三、影响紫外-可见吸收光谱的因素

1.共轭效应

分子中的共轭体系由于大π键的形成，使各能级间能量差减小，跃迁所需要的能量降低，使吸收峰向长波方向移动，吸收强度随之加强。

2.助色效应

当助色团与生色团相连时，由于助色团的 n 电子与生色团的π电子共轭，结果使吸收峰向长波方向移动，吸收强度随之加强。

3.溶剂效应

溶剂的极性强弱会影响紫外-可见吸收光谱的吸收峰波长、吸收强度及形状。例如，异亚丙基丙酮会随着溶剂极性的增大，其 n →π*跃迁产生的吸收峰会发生蓝移，而π→π*的吸收峰会发生红移。因此，测定时应注明所使用的溶剂，所选用的溶剂应在样品的吸收光谱区内无明显吸收。

四、紫外-可见吸收光谱的应用

1.定性鉴定

（1）未知试样的定性鉴定

紫外-可见吸收光谱定性分析一般采用比较光谱法。所谓比较光谱法是将经提纯的样品和标准物用相同溶剂配成溶液，并在相同条件下绘制吸收光谱曲线，比较其吸收光谱是否一致。如果紫外光谱曲线完全相同（包括曲线形状、 λ _max 、 λ _min ，吸收峰数目、拐点及 ε _max 等），则可初步认为是同一种化合物。为了进一步确认可更换一种溶剂重新测定后再作比较。

如果没有标准物，则可借助各种有机化合物的紫外-可见标准谱图及有关电子光谱的文献资料进行比较。最常用的谱图资料是萨特勒标准谱图及手册，它由美国费城Sadtler研究实验室编辑出版。萨特勒谱图集收集了46000种化合物的紫外光谱图，并附有五种索引，便于查找。使用与标准谱图比较的方法时，要求仪器准确度、精密度更高，操作时测定条件要完全与文献规定的条件相同，否则可靠性较差。

紫外-可见吸收光谱只能表现化合物生色团、助色团和分子母核，而不能表达整个分子的特征，因此，只靠紫外吸收光谱曲线来对未知物进行定性是不可靠的，还要参照一些经验规则以及其他方法（如红外光谱法、核磁共振波谱、质谱，以及化合物某些物理常数等）配合来确定。

此外，对于一些不饱和有机化合物也可采用一些经验规则，如伍德沃德（Woodward）规则、斯科特（Scott）规则，通过计算其最大吸收波长与实测值比较后，进行初步定性鉴定（具体规定和计算方法可查分析化学手册）。

（2）推测化合物的分子结构

紫外-可见吸收光谱在研究化合物结构中的主要作用是推测官能团、结构中的共轭关系和共轭体系中取代基的位置、种类和数目。

①推定化合物的共轭体系、部分骨架

先将样品尽可能提纯，然后绘制紫外吸收光谱。由所测出的光谱特征，根据一般规律对化合物作初步判断。如果样品在200~400nm无吸收（ ε <10），则说明该化合物可能是直链烷烃或环烷烃及脂肪族饱和胺、醇、醚、腈、羧酸或烷基氟，不含共轭体系，没有醛基、酮基、溴或碘。

如果在210~250nm有强吸收带，表明含有共轭双键。若 ε 值在1×10 ⁴ ~2×10 ⁴ L/（mol·cm）之间，说明为二烯或不饱和酮；若在260~350nm有强吸收带，可能有3~5个共轭单位。

如果在250~300nm有弱吸收带， ε =10~100L/（mol·cm），则含有羰基；在此区域内若有中强吸收带，表示具有苯的特征，可能有苯环。

如果化合物有许多吸收峰，甚至延伸到可见光区，则可能为一长链共轭化合物或多环芳烃。

按以上规律进行初步推断后，能缩小该化合物的归属范围，然后再按前面介绍的对比法作进一步确认。当然还需要其他方法配合才能得出可靠结论。

②区分化合物的构型

例如肉桂酸有下面两种构型：顺式和反式。它们的波长吸收强度不同，由于反式构型没有立体障碍，偶极矩大，而顺式构型有立体障碍。因此，反式的吸收波长和强度都比顺式的大。

③互变异构体的鉴别

紫外-可见吸收光谱除应用于推测所含官能团外，还可对某些同分异构体进行判别。例如异丙亚乙基丙酮有两个异构体，经紫外光谱法测定，其中的一个化合物在235nm（ ε =12000）有吸收带，而另一个在220nm以上没有强吸收带，所以可以肯定，在235nm有吸收带的应具有共轭体系的结构。

（3）化合物纯度的检测

紫外-可见吸收光谱能检查化合物中是否含具有紫外吸收的杂质，如果化合物在紫外光区没有明显的吸收峰，而它所含的杂质在紫外光区有较强的吸收峰，就可以检测出该化合物所含的杂质。例如要检查乙醇中的杂质苯，由于苯在256nm处有吸收，而乙醇在此波长下无吸收，因此可利用此特征检定乙醇中杂质苯。又如要检查四氯化碳中有无CS ₂ 杂质，只要观察在318nm处有无CS ₂ 的吸收峰就可以确定。另外还可以用吸光系数来检查物质的纯度。一般认为，当试样测出的摩尔吸光系数比标准样品测出的摩尔吸光系数小时，其纯度不如标样。相差越大，试样纯度越低。例如菲的氯仿溶液，在296nm处有强吸收（lg ε =4.10），用某方法精制的菲测得 ε 值比标准菲低10％，说明实际含量只有90％，其余很可能是蒽醌等杂质。

2.定量分析

紫外-可见分光光度定量分析的方法参见本章第二节，这里不再重复。值得提出的是，在进行紫外定量分析时应选择好测定波长和溶剂。通常情况下一般选择 λ _max 作测定波长，若在 λ _max 处共存的其他物质也有吸收，则应另选ε较大，而共存物质没有吸收的波长作测定波长。选择溶剂时要注意所用溶剂在测定波长处应没有明显的吸收，而且对被测物溶解性要好，不与被测物发生作用，不含干扰测定的物质。

任务分析与解决

1.任务分析

由于苯甲酸钠在200~350nm有吸收，因此可利用紫外-可见分光光度法测定食品中的苯甲酸的含量。

2.任务解决

（1）仪器与试剂

TU-1901或UV-1700紫外-可见分光光度计；10mL比色皿2个；1000mL容量瓶1个；10mL容量瓶若干。0.1mol/L NaOH溶液；6.0×10-3mol/L标准苯甲酸钠溶液；去离子水；市售可乐和雪碧。

（2）实验步骤

①移取6.0×10 ^-3 mol/L标准苯甲酸钠溶液1.0mL于10.0mL容量瓶中，加入0.6mL0.1mol/L NaOH溶液，用去离子水定容，摇匀，以空白试剂为参比，在200~350nm范围内绘制吸收曲线，确定最大吸收波长λmax。

②分别移取0.0mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、3.5mL苯甲酸钠标准溶液于8个10mL容量瓶中，各加入0.6mL 0.1mol/L NaOH溶液，用去离子水定容至刻度。以空白试剂为参比，在波长 λ _max 处测定吸光度。

③分别以取0.50mL可乐和雪碧于2个10mL容量瓶中，用超声波脱气5min以驱赶二氧化碳，加入0.6mL 0.1mol/L NaOH溶液，用去离子水定容至刻度。以空白试剂为参比，在波长 λ _max 处测定吸光度。

④数据处理：将步骤②测定的结果填在表中，并绘制 A - c 标准曲线。

根据样品测定的吸光度 A 值，利用标准曲线分别求出可乐和雪碧中苯甲酸钠的含量。

思考题

1.在波长440nm处，用2cm吸收池测得5.00×10-4mol/L CoX-2配离子溶液的吸光度为0.750，试计算：

（1）该配离子在440nm波长处的摩尔吸光系数；

（2）在440nm波长处，用1cm吸收池测定4.00×10 ^-4 mol/L CoX-2溶液，则吸光度为多少？

2.在一些含有 、—N N等基团的分子中，由n→兀*跃迁产生的吸收带称为（）

A.K吸收带

B.E吸收带

C.B吸收带

D.R吸收带

3.丙酮在乙烷中的紫外吸收 λ _max =279nm， ε _max =14.8，该吸收峰是哪种跃迁引起的？

A. n →π*

B.π→π*

C. n →σ*

D.σ→σ*

E.π→σ*

4.某化合物分子式为C ₅ H ₈ O，在紫外光谱上有两个吸收带： λ _max =224nm时， ε _max =9750； λ _max =314nm时， ε _max =38。以下可能的结构是（）

A.CH3CH CHCOCH3

B.CH3CH CHCH2CHO

C.CH2 CHCH2CH2CHO

D.CH≡CCH2CH2CH2OH

5.亚异丙基丙酮有两种异构体：CH ₃ —C（CH ₃ ） CH—CO—CH ₃ 和CH ₂ C（CH ₃ ）—CH ₂ —CO—CH ₃ ，它们的紫外吸收光谱为：①最大吸收波长在235nm处， ε _max =12000L·mol ^-1 ·cm ^-1 ；②220nm以后没有强吸收。如何根据这两个光谱来判断上述异构体？试说明理由。

6.在有机化合物的鉴定及结构推测上，紫外吸收光谱所提供的信息具有什么特点？

7.什么是复合光和单色光？光谱分析中如何获得单色光？

8.光的吸收定律是什么？其数学表达式是什么？ OljEcDo45imajn7nWDbs2I/K4X7loU3j3q/hN7e1TKd+v8445qCmwnTomWZ5kpXj