TIỂU LUẬN PHỔ HỒNG NGOẠI IR VÀ SƯ DỤNG PHỔ ĐỂ CẤU TRÚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH
LỚP CAO HỌC LL&PPDH HÓA HỌC – K23
BÀI BÁO CÁO
Chuyên đề: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA HỮU CƠ
Đề tài
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tiến Công
Học viên:KHAMMANY Sengsy
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2013
1. Nguyễn Hữu Đĩnh, Trần Thị Đà, Ứng dụng một số phương
pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử, NXB Giáo Dục, 1999.
2. Nguyễn Hữu Đĩnh, Đỗ Đình Rãng, Hóa học hữu cơ 1, NXB
Giáo Dục, 2003
3. Nguyễn Tiến Công, Phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc,
Khoa Hoá ĐHSP TP Hồ Chí Minh, 2008.
4. Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lý ứng dụng trong
hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
Chương 1: Khái quát chung phổ hồng ngoại IR.
1.1. Lý huyết chung
1.2. Sóng điện từ
1.3. Định luật hấp thụ ánh sáng
1.4. Nguyên nhân phát sinh phổ hồng ngoại
1.5. Sự dao động của phân tử
1.6. Dao động nhóm
1.7. Tần số đặc trưng nhóm
1.8. Mô tả phổ hồng ngoại
1.9. Phương pháp nghiên cứu phổ hồng ngoại
Chương 2:sư dụng phở hồng ngoại IR để cấu trúc.
2.1. Ứng dụng
2.2. Hạn chế
2.3. phô IR của cac hop chat huu co

1.2 Sóng điện từ
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR.
Sóng điện từ được tạo thành từ dao động của photon.
_
hc
E hv hcv
λ
= = =
+ h: hằng số Plank, h = 6,625.10
-34
J.s
+ λ: bước sóng; đơn vị là Å, nm, μ (micron), mμ, cm, m…
+ c là tốc độ ánh sáng (trong chân không c = 2,99.10
10
m/s).
+ ν: tần số, đơn vị là Hz (Hertz)
+ : số sóng, đơn vị là cm
-1

_
v
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR.
1.3. Định luật hấp thụ ánh sáng (Định luật Lambert – Beer)
Khi chiếu một chùm tia đơn sắc (có bước sóng λ xác định)
đi qua mẫu chất nghiên cứu thì cường độ của tia sáng ban đầu
I
0

sẽ bị giảm đi chỉ còn I
0
I
lgεCl D
I
= =
D: mật độ quang
C: nồng độ dd chất hấp thụ (mol/l)
l: chiều dầy lớp dd (cm)
ε: hệ số hấp thụ mol đặc trưng cho từng chất.

Vùng b c x h ng ngo i (IR) là m t vùng ph b c x đi n t r ng ứ ạ ồ ạ ộ ổ ứ ạ ệ ừ ộ
n m gi a vùng trông th y và vùng vi ba; vùng này có th chia thành ằ ữ ấ ể
3 vùng nh :ỏ
- Near-IR 400-10 cm
-1
(1000- 25 μm)
- Mid-IR 4000 - 400 cm
-1
(25- 2,5μm)

- Far-IR 14000- 4000 cm
-1
(2,5 – 0,8μm)

Phương pháp phân tích ph h ng ngo i nói đây là vùng ph n m ổ ồ ạ ở ổ ằ
trong vùng có s sóng ố 4000 - 400 cm

-1
.

Vùng này cung c p cho ta nh ng thông tin quan tr ng v các dao ấ ữ ọ ề
đ ng c a các phân t do đó là các thông tin v c u trúc c a các ộ ủ ử ề ấ ủ
phân t ử

Đ có th h p th b c x h ng ngo i, phân t đó ể ể ấ ụ ứ ạ ồ ạ ử
ph i đáp ng các yêu c u sau:ả ứ ầ

- Đ dài sóng chính xác c a b c x : m t phân t h p th ộ ủ ứ ạ ộ ử ấ ụ
b c x h ng ngo i ch khi nào t n s dao đ ng t nhiên c a ứ ạ ồ ạ ỉ ầ ố ộ ự ủ
m t ph n phân t (t c là các nguyên t hay các nhóm ộ ầ ử ứ ử
nguyên t t o thành phân t đó) cũng là t n s c a b c x ử ạ ử ầ ố ủ ứ ạ
t i.ớ
-
M t phân t ch h p th b c x h ng ngo i khi nào s h p ộ ử ỉ ấ ụ ứ ạ ồ ạ ự ấ
th đó gây nên s bi n thiên momen lư ng c c c a chúng.ụ ự ế ỡ ự ủ
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR
1.4. Nguyên nhân phát sinh phổ hồng ngoại
- Các nguyên tử trong phân tử luôn ở trạng thái dao động không
ngừng.
- Khi hấp thụ năng lượng, phân tử sẽ chuyển từ trạng thái dao động
thấp (trạng thái cơ bản) lên các trạng thái dao động cao hơn.
- Như vậy, nguyên nhân phát sinh các vân phổ hồng ngoại chính là
do sự chuyển mức dao động của phân tử dưới tác dụng của bức xạ
hồng ngoại. Vì vậy, phổ hấp thụ hồng ngoại còn được gọi là phổ
dao động.
- Một phân tử chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại khi nào sự hấp thụ đó
gây nên sự biến thiên momen lưỡng cực của chúng.

- Mỗi dao động ứng với một vân phổ trên phổ đồ.
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR
1.5. Sự dao động của phân tử
Khi hấp thụ các bức xạ điện từ trong vùng hồng ngoại sẽ dẫn đến
sự dao động của phân tử. Có 2 loại dao động chính:
- Dao động hóa trị (kí hiệu ν) là những dao động giãn và
nén dọc theo trục liên kết làm thay đổi độ dài liên kết giữa 2
nguyên tử trong phân tử.
- Dao động biến dạng (kí hiệu δ) là những dao động làm thay
đổi góc giữa các liên kết.
Việc làm thay đổi góc liên kết thường dễ hơn làm thay đổi độ
dài liên kết. Vì vậy, năng lượng của dao động biến dạng (và do đó
tần số của nó) thường nhỏ hơn năng lượng của dao động hóa trị.
Mỗi kiểu dao động lại gồm dao động đối xứng và dao động bất
đối xứng.
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR
Số lượng các dao động riêng của phân tử phụ thuộc vào số
lượng các nguyên tử trong phân tử và cấu trúc phân tử. Một phân tử
có N nguyên tử thì tổng số các dao động riêng sẽ là:
-
Đối với các phân tử có cấu trúc thẳng : 3N – 5
-
Đối với các phân tử có cấu trúc không thẳng: 3N – 6
Ví dụ: - CO
2
có cấu trúc thẳng, có 3 nguyên tử nên số dao động riêng
của nó là 3.3 – 5 = 4
- H
2
O không thẳng, có 3 nguyên tử nên số dao động riêng của

nó là 3.3 – 6 = 3
1.5. Sự dao động của phân tử
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR.
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR
- Đối với các phân tử phức tạp nhiều nguyên tử, số dao
động tăng lên rất nhiều.
Ví dụ: CH
3
CHO có 7 nguyên tử, vậy sẽ có 3.7 – 6 = 15 dđ
- Các dao động trong phân tử lại tương tác với nhau làm
biến đổi lẫn nhau nên không còn tương ứng với tần số của
những dao động cơ bản nữa. Vì thế, thay cho việc phân tích tỉ
mỉ tất cả các dao động cơ bản, người ta đưa vào quan niệm
dao động nhóm.
- Quan niệm này xem sự dao động của các nhóm chức độc
lập với các dao động khác trong toàn phân tử.
1.6. Dao động nhóm
Dao động của nhóm metylen
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR
1.7. Tần số đặc trưng nhóm
- Theo quan điểm dao động nhóm, các nhóm nguyên tử giống
nhau trong các phân tử khác nhau sẽ thể hiện dao động tổ hợp
của chúng ở những khoảng tần số giống nhau và gọi là tần số
đặc trưng nhóm.
- Đối với các nhà hóa hữu cơ quan trọng nhất là vùng 650-
4000 cm
-1
. Vùng này lại được chia làm hai:
-
Vùng nhóm chức (1500 – 4000 cm

-1
)
-
Vùng “vân ngón tay” (<1500 cm
-1
)
- Biết được tần số dao động của một nhóm nguyên tử có thể
nhận ra sự có mặt của nhóm nguyên tử đó trong phân tử.
Vị trí hấp thụ của một số nhóm chức quan trọng
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR
1.8. Mô tả phổ hồng ngoại
Vân phổ hồng ngoại có 3 đặc trưng cần được mô tả là:
- Vị trí của vân phổ: được chỉ bởi bước sóng hoặc số sóng
của đỉnh phổ (mũi cực đại của vân phổ).
- Cường độ của vân phổ: được đánh giá theo diện tích của vân
phổ: vân phổ càng rộng và càng cao thì có cường độ càng lớn
và thường được đánh giá theo 3 mức độ: mạnh (m), trung bình
(tb) và yếu (y).
- Hình dáng vân phổ: để mô tả vân phổ hồng ngoại, người ta
cần chỉ rõ đó là vân phổ rộng (tù) hay hẹp (mảnh), chỉ có một
đỉnh phổ hay nhiều đỉnh phổ
λ
_
ν
Khái quát chung phổ hồng ngoại IR.
Đối với phổ hồng ngoại, trục thẳng đứng biểu thị phần
trăm độ truyền qua, trục nằm ngang biểu thị .
υ
υ
Đối với phổ hồng ngoại, trục thẳng đứng biểu thị % độ hấp thụ A, trục nằm

ngang biểu thị
υ
υ