答:紫外及可见分光光度计的单色器是将光源发出的连续辐射色散为单色光, 然后经狭缝进入试样池。
原子吸收分光光度计的光源是半宽度很窄的锐线光源, 其单色器的作用主要是将要测量的共振线与干扰谱线分开。
5 化合物中CH3-Cl在172 nm有吸收带,而CH3-I的吸收带在258 nm处,CH3-Br 的吸收带在204 nm ,三种化合物的吸收带对应的是什么跃迁类型?为什么这类化合物的吸收波长是CH3-Cl < CH3-Br < CH3-I ?
答:三种化合物的吸收带对应的跃迁类型是
。
化合物的吸收波长CH3-Cl < CH3-Br < CH3-I的原因是原子的电负性不同:原子的电负性强,对电子控制牢,激发电子所需的能量大,吸收光的波长短;反之,原子的电负性弱,吸收光的波长向长波方向移动。由于卤素原子的电负性是Cl > Br > I,所以化合物的吸收波长CH3-Cl < CH3-Br < CH3-I 。
6 共轭二烯在己烷溶剂中λ max=219 nm。如果溶剂改用己醇时, λ max比219 nm大还是小? 为什么?
答λmax>219 nm大。
大多数会发生π→π* 跃迁的分子,其激发态的极性总是比基态的极性大。因而,激发态与极性溶剂发生作用所降低的能量也大,也就是说,在极性溶剂作用下,基态与激发态之间的能量差别小,因而吸收光谱的λ max产生红移。由于己醇比己烷的极性更大,在已醇中π* 态比π态( 基态 )更稳定, 从而π→ π* 跃迁吸收将向长波方向移动。
7 今有两种溶液:苯的环己烷溶液和甲苯环己烷溶液。已知苯和甲苯在紫外光区均有吸收峰。若测得溶液1的吸收峰为261 nm,溶液2 的吸收峰为256 nm ,试判断溶液1和溶液2分别是上述哪种溶液,并说明其道理?
答:溶液1为甲苯,溶液2为苯。
因为─CH3取代,则C-H键的σ电子与共轭体系中的π电子产生重叠,使电子活动范围扩大,形成超共轭效应,跃迁能量降低,使吸收波长红移,所以甲苯的吸收波长比苯要长。
8 通常有机化合物异构体中,反式异构体的紫外-可见最大吸收波长比顺式的长 ,摩尔吸收系数要大。请以二苯乙烯为例解释。
答:这是空间效应对共轭体系的影响。 二苯乙烯有顺反两种结构:
6
这两种异构体的空间排列方式不同,吸收光谱也不同。顺式异构体两个苯环在双键的一边,由于空间阻碍,影响了两个苯环与烯的碳碳双键共平面,吸收波长λ max短,ε小;反式异构体的两个苯环可以与烯的碳碳双键共平面,形成大共轭体系,吸收波长λ max在较长的方向,ε也增大。
9 试述如何利用紫外吸收光谱区分以下四种化合物。
答:(1) 只含一个双键,吸收波长最短。 (2) 是同环共轭双键,吸收波长最长。
(3)、(4) 都是异环共轭双键,吸收波长较 (1) 长,较 (2) 短。其中(3) 只有三个取代基和一个环外双键, (4)有 4 个取代基和 2 个环外双键;因此λ4 >λ 3 吸收波长λ2>λ4 >λ3 >λ1
所以,根据它们紫外吸收光谱的吸收峰波长可区分为这四种化合物。
四、计算题
7
1 一有色溶液符合朗伯比尔定律,当使用2 cm比色皿进行测量时,测得透光率为60%,若使用1 cm或5 cm的比色皿,T及A各为多少?
解:根据A = – lgT = K b c
对于同一溶液,K和c是恒定值,所以 当使用1cm比色皿时,
A = 0.111 T = 77.5%
当使用5cm比色皿时,
A = 0.555 T = 27.9%
2 用邻二氮菲分光光度法测Fe 2+,移取0.0200 mg ? mL-1标准铁溶液6.00 mL于50 mL容量瓶中,加入邻二氮菲及条件试剂,用水稀释至刻度。用1 cm比色皿于510 nm 处测得该溶液的吸光度为0.488,计算吸光系数、摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度S 。
已知:Ar(Fe) =55.85
解:根据A = – lgT = K b c,则,所以
( L ? g -1 ? cm-1)
( L ? mol -1 ? cm-1)
( μg ? cm - 2 )
3 用磺基水杨酸法测定微量铁时。首先称取0.2160 g NH4Fe (SO4)2?12H2O 溶于少量水中,并定量转移至500 mL容量瓶中,加水稀释至刻度,配制成Fe3+的标准溶液。移取不同的体积(V)Fe3+ 标准溶液分别于50 mL容量瓶中,用磺基水杨酸显色后加水稀释至刻度,测得吸光度值(A)列于下表:
标准铁溶液的体积V / mL 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
吸光度A 0 0.165 0.320 0.480 0.630 0.790
8
吸取试液10.00 mL,稀释至250 mL,然后吸取该试液5.00 mL于50mL容量瓶中,与上述Fe3+标准系列在相同条件下显色,测得吸光度A = 0.450,求试样溶液中铁的浓度(以mg ? mL-1 表示)
已知:
g ? mol -1,
g ? mol -1
解:此题是用标准曲线法计算微量铁的浓度。先计算Fe3+的标准溶液的浓度:
(mg ? mL-1)
由于标准曲线系列溶液及试样溶液都是在50mL容量瓶中显色,故可用体积为横坐标,吸光度为纵坐标绘制工作曲线:
由标准曲线上查得时A = 0.500,对应的体积为6.40 mL,则试液中铁的浓度为
(mg ? mL-1)
4 用丁二酮肟比色法测定某合金钢中的镍。称取一定量的试样溶解后定容为100 mL。移取10 mL,显色后稀释至50 mL。用1.00 cm的比色皿于470 nm处测其吸光度(
470
=1.3×104 L ? mol-1 ? cm-1)。欲使镍的质量百分数恰好等于吸光度值,则应称取试样多少克?
已知:Ar(Ni) = 58.69 g.mol
-1
解:
根据题意: w(Ni) = A ,
9
则
(g)
5 称取含锰试样1.00 g,用酸溶解后,加过硫酸铵将锰氧化为高锰酸盐,定量转移至250 mL容量瓶中,并用水稀释至刻度,测得其吸光度为0.605,同时测得1.00×10-3 mol ? L-1 KMnO4溶液的吸光度度为0.450,计算试样中锰的质量百分数。
已知:A r(Mn)= 54.94 g.mol
解:此题是用比较法测定锰的浓度,根据A =bc,则
0.450 = 0.605 =
得
b×1.00×10-3 bc
c = 1.34×10-3 mol ? L-1
-1
10