邻、间和对羟基苯甲酸的荧光性质研究及定量分析(2014.4)

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1、邻、间和对－羟基苯甲酸的荧光性质和定量分析实验目的1．学习荧光分析法的基本原理和操作2．了解化合物的荧光性质及其与结构的关系3．掌握荧光定量分析的方法实验原理邻-羟基苯甲酸(亦称水杨酸)、间-羟基苯甲酸和对-羟基苯甲酸分子组成相同，均含一个能发射荧光的苯环，但因其取代基的位置不同而具不同的荧光性质。在pH12的碱性溶液中，二者在310nm附近紫外光的激发下均会发射荧光；在pH5.5的近中性溶液中，间-和对羟基苯甲酸荧光较弱，邻-羟基苯甲酸因分子内形成氢键增加分子刚性而有较强荧光，且其荧光强度与pH12时相同。利用

2、此性质，可在pH5.5时测定二者混合物中邻-羟基苯甲酸含量，间-羟基苯甲酸不干扰。乙酰基水杨酸（阿司匹林）可以在碱性溶液中迅速水解，呈现水杨酸的荧光性质，因此可用荧光法进行定量分析。仪器与试剂仪器：日立F4500型荧光分光光度计，其基本操作参见附录。需设定的主要仪器参数有：带通(Bandpass)（或称狭缝）5nm扫描速度(Scanspeed)适中灵敏度（纵坐标）10mL比色管、吸量管。试剂：邻-羟基、间-羟基和对-羟基苯甲酸储备液：1´10-3mol/L(水溶液);HAc—NaAc缓冲溶液：47gNaAc和6g

3、冰醋酸溶于水并稀释至1L，得pH65.5的缓冲液；NaOH水溶液：0.01mol/L。HCl水溶液：0.1mol/L硫酸奎宁溶液：5´10-5mol/L（0.1mol/L硫酸溶液）实验内容与步骤1．pH对荧光光谱的影响配制三种化合物的标准溶液浓度约为1´10-6mol/L，pH分别为1.0，5.5和12的溶液，扫描荧光光谱。测定荧光激发光谱和发射光谱：先固定发射波长为400nm，在250～350nm区间进行激发波长扫描，获得溶液的激发光谱和荧光最大激发波长；再固定激发波长，在350～500nm区间进行发射波长扫描

4、，获得溶液的发射光谱和荧光最大发射波长。此时，在激发光谱最大激发波长处和发射光谱最大发射波长处的荧光强度应基本相同。2.水杨酸的分析特性（分析专业学生选做）根据上述激发光谱和发射光谱扫描结果，确定一组波长(最大激发和发射波长)，最佳酸度条件，测定水杨酸的线性范围和检出限（S/N=3）(1)线性范围：配制浓度在1´10-7mol/L-5´10-5mol/L水杨酸标准系列（5个点）于已编号的10mL比色管中，各加入1.0mLpH5.5HAc-NaAc缓冲液（或选择的其它缓冲溶液），用去离子水稀释至刻度，测定荧光强度，

5、绘制标准曲线。(2)LOD测定：配制相应的空白溶液，测定荧光强度，平行5份，根据空白值计算标准偏差和相应的LOD。配制浓度为2倍于计算出的检出限的标准溶液，扫描光谱，进行验证。数据处理(1)根据不同pH下，三种化合物的荧光光谱总结其荧光性质，pH影响规律并分析原因(2)制作标准曲线，线性方程和线性相关系数(3)计算LOD，报告中应附上低浓度荧光光谱3.相对法测定水杨酸的量子产率（物化和无机专业学生选做）在水杨酸发射荧光最佳条件下，以硫酸奎宁（量子产率查表）为参比物质，6测定水杨酸的荧光量子产率，本法只适用于液体样

6、品。荧光量子产率：式中Q为量子产率，kf荧光发射速率常数，knr为非辐射跃迁速率常数相对法测定荧光量子产率：式中R表示参比物质，m为荧光发射光谱面积对相应的吸光度所做直线的斜率，n为溶液的折射率（如果参比物质和样品用同样的溶剂则为1）。量子产率也可以用单点法测定，但是测量误差会比较大。参比物质的荧光激发波长应与待测物质相同或接近，本实验中先扫描硫酸奎宁的荧光激发和发射光谱，找出其最大激发波长，激发波长应与水杨酸接近。测定方法：（1）校正荧光仪的激发和发射波长强度：激发波长校正用罗丹明B溶液（5g/L），校正发射波

7、长用散射光池；（2）配制3-5种不同浓度的硫酸奎宁溶液和水杨酸溶液（最佳条件）使其吸光度（最佳激发波长下）在0.01,0.03,0.05左右（浓度最大溶液的吸光度必须在0.1以下），本实验配制3个不同浓度；（3）测定硫酸奎宁和水杨酸溶液的吸光度（波长设置为二者的激发波长）；测定溶剂空白的吸光度，（4）扫描硫酸奎宁和水杨酸溶液的荧光光谱，测定荧光发射光谱的面积，测定溶剂空白的荧光光谱，测定相应波长范围的面积；（5）以吸光度为横坐标，荧光面积为纵坐标，绘制分别两种化合物的吸光度与荧光发射面积（必须扣除空白）的相关关系

8、，得到线性方程和线性相关系数，如下图,线性相关系数应至少为0.99；6示例：吸光度和荧光光谱面积的线性相关关系（6）将所得斜率带入计算方程，查出溶剂的折光率，计算荧光量子产率思考题1.pH5.5时，邻-羟基苯甲酸(pKa1=3.00,pKa2=12.38)和间-羟基苯甲酸(pKa1=4.05,pKa2=9.85),水溶液中的主要存在的酸、碱型体是什么?为什么二者的荧光性质