使用紫外线可见吸收光谱

如何使用紫外线可见吸收光谱来帮助识别化合物和测量有色溶液的浓度。假定您知道这些光谱是如何产生的,并且知道诸如吸光度,摩尔吸收率和λ-**大值之类的术语的含义。您还需要熟悉比尔-朗伯定律。

使用紫外线吸收光谱帮助识别有机化合物

如果您已经完成了本节的其余部分,您将知道**大吸收的波长(λ-max)取决于分子中特定发色团(吸光基团)的存在。

例如,在另一页上,您会遇到以下事实:一个简单的碳-碳双键(例如在乙烯中)在171 nm处具有**大吸收。Buta-1,3-diene中的两个共轭双键在更长的217 nm波长处具有**大吸收。

我们还谈到了乙醛(包含简单的碳-氧双键)在180和290 nm处的两个峰。

在精心选择的简单情况下(这是您在该水平上所能获得的全部),如果将给定的UV-可见吸收光谱上的峰与一系列已知峰进行比较,则很容易找出色谱柱的一些结构特征。未知分子。

已知峰的列表通常还包括摩尔吸收率值。这可以帮助您更加确定。例如(再次使用简单的碳-氧双键),数据显示,在290处的峰的摩尔吸光度仅为15,而在180处的峰的吸光度为10000。

如果您的频谱在180处显示一个非常大的峰值,而在290处显示一个非常小的峰值,那么您的确定性就增加了。

在此级别设置的任何问题都将变得如此琐碎,而且显而易见,以至于不值得再花时间在此上。让我们来看一些更复杂的东西!

使用紫外线吸收光谱查找浓度

您应该记住比尔-朗伯定律:

等式左边的表达式称为溶液的吸光度,由分光计测量。有时用吸光度来写等式。

符号ε是溶液的摩尔吸收率。
 

使用摩尔吸收率求浓度

如果您知道溶液在特定波长下的摩尔吸收率,并且在该波长下测量溶液的吸光度,则很容易计算浓度。上面表达式中**的其他变量是解的长度。这很容易测量,实际上,装有溶液的电池很可能已经制造出已知长度为1厘米的电池。

例如,假设您在一个长度为1厘米的单元格中有一个解决方案。您可以使用分光光度计在特定波长下测量溶液的吸光度。值是1.92。您可以在19400表中找到该波长的摩尔吸收率值。

替换这些值:

请注意,如果您正在使用摩尔吸收率非常高的物质,则可以测量出非常低的浓度。

当然,此方法取决于您能否获得摩尔吸收率的准确值。它还假定《比尔-朗伯定律》在整个浓度范围内都有效(不正确!)。

通过绘制校准曲线来测量浓度要好得多。一件事节省了任何计算!

通过绘制校准曲线查找浓度

这样,您就不必依赖摩尔吸收率,Beer-Lambert定律的可靠性,甚至不必知道包含溶液的单元的尺寸。

您要做的是组成许多正在研究的化合物的溶液-每种溶液的浓度均已知。这些集中度应包含您要查找的集中度-有些集中度较低;一些更集中。对于彩色解决方案,这不是问题。您只需要组成浓度**已知的溶液,其中一些颜色浅些,一些颜色深些。

对于每种溶液,您都应在**强吸收波长处测量吸光度-每种溶液都使用相同的容器。然后绘制吸光度与浓度的关系图。这是一条校准曲线。

根据比尔-朗伯定律,吸光度与浓度成正比,因此您会期望得到一条直线。只要溶液很稀,这是正确的,但是对于浓度更高的溶液,该法则就失效了,因此在这种情况下您可能会得到一条曲线。

只要您从要查找的值的任一侧使用值进行工作,那都不是问题。

画出**佳拟合线后,校准曲线可能看起来类似于下图。(我将其绘制为一条直线,因为它比曲线更容易绘制! , 随它吧!)

请注意,没有尝试过将线强制回原点。如果朗伯-比尔定律非常**,它会通过原点,但你不能保证这是在你使用的是浓度正常工作。

现在,您要做的就是测量在相同波长下浓度未知的溶液的吸光度。例如,如果它的吸光度为0.600,则可以从下图中读取相应的浓度。