Đại cương về phổ IR

PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐO QUANG
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
ĐO QUANG
Theo nguyên tắc chung, để xác định một chất bất kì, ta có thể tìm cách đo
một tính hiệu bất kì có quan hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với chất đó. Phương pháp
phân tích đo quang có nhiệm vụ nghiên cứu cách xác định các chất dựa trên việc
đo đạc những tín hiệu bức xạ điện từ và tác dụng tương hỗ của bức xạ này với chất
nghiên cứu.
Các phương pháp phân tích đo quang cổ điển chỉ mới dựa trên quan hệ của
những ánh sáng khả kiến – VIS (tức là vùng bức xạ nhạy cảm với mắt người có
bước sóng 400 – 700 nm) với chất nghiên cứu nên vẫn thường được gọi là phương
pháp so màu. Ngày nay, phương pháp phân tích đo quang đã đực dùng để khảo sát
cả một vùng bức xạ điện từ rộng lớn từ tử ngoại (có vùng bước sóng từ 10 nm)
đến hồng ngoại (10
-2
cm), và có thể tới các vùng có bước sóng bé hơn nữa (như ở
các phương pháp phổ tia X và tia
γ
) hoặc các vùng có bước sóng lớn hơn nữa
(như ở các phương pháp cộng hưởng spin – electron – miền sóng viba – và cộng
hưởng từ hạt nhân)
I.1. Đặc tính của bức xạ điện từ
Như đã biết, ánh sáng có thể được mô tả theo tính chất sóng và theo tính
chất hạt. Khi mô tả tính chất sóng của ánh sáng ta thường dùng các thuật ngữ
bước sóng và tần số . Bức xạ điện từ mô tả theo tính chất sóng có thể được hình
dung như một tổ hợp của một trường dao động điện E và một từ trường M vuông
góc với nhau và chuyển động với một vận tốc không đổi ở một môi trường nhất
định. Trong chân không thì vận tốc này chính là vận tốc của ánh sáng. Có thể hình
dung tính chất sóng của ánh sáng như hình bên dưới.
Bước sóng

λ
là khoảng cách giữa hai đỉnh sóng kề nhau. Bước sóng có thể
được biểu diễn bằng số centimet, nhưng với các bước sóng bé người ta hay dùng
đơn vị nanomet (nm, 1nm = 10
-9
m hay 10
-7
cm) hoặc đơn vị angstrom,
0 0
10 8
A(1A 1/10nm 10 m 10 cm)
− −
= = =
Tần số
ν
là số lần đếm được đỉnh sóng đi qua một khoảng không gian nhất
định trong một đơn vị thời gian khi quan sát viên ngồi ở một vị trí nào đó. Đơn vị
của tần số là hec (Hz) biểu thị số pic đi qua mỗi giây. Giữa bước sóng và tần số có
mối quan hệ sau đây :
Bước sóng
λ
(cm/pic) x tần số
ν
(pic/s) = vận tốc (cm/s)
Như vậy bước sóng và tần số tỉ lệ nghịch nhau.
Ngoài bước sóng
λ
và tần số
ν
người ta còn dùng một đơn vị khác nhau là

số sóng. Đây là số nghịch đảo của bước sóng (1/
λ
) được biểu diễn bằng đơn vị
nghịch đảo của centimet (cm
-1
). Như vậy số sóng tỉ lệ thuận với tần số và được kí
hiệu là
ν
.
Tính chất hạt của ánh sáng được mô tả dưới dạng những đơn vị năng lượng
mang tên photon. Năng lượng của một photon gắn liền với một sóng điện từ tỉ lệ
thuận với tần số của sóng. Nếu kí hiệu năng lượng là E thì ta có hệ thức :
E h= ν
Hình 1: Tính chất sóng của ánh sáng
Trong đó h là hằng số tỉ lệ (hằng số Planck) có giá trị bằng 6,63.10
-34
J.s
hoặc 6,63.10
-27
ec-s
Như vậy, năng lượng biểu thị hằng số jun hoặc ec đối với mỗi photon. Mỗi
mol photon được gọi là là Einstein có năng lượng bằng Nhv trong đó N là số
Avogadro. Đương nhiên cách biểu thị này phải dựa trên giả thiết là mọi photo đều
phải có cùng tần số và các photon này được gọi là “đơn sắc” (vì chúng có cùng
bước sóng nên mới có cùng tần số).
Tương tác của bức xạ điện từ với một chất có thể được thể hiện một cách
đại cương ở hai quá trình: quá trình hấp thụ, trong trường hợp bức xạ điện từ tới từ
nguồn bị chất nghiên cứu hấp thụ và cường độ bức xạ sẽ bị giảm đi, và quá trình
phát xạ, trong trường hợp chất nghiên cứu cũng phát ra bức xạ điện từ và vì vậy sẽ
làm tăng cường độ bức xạ phát ra từ nguồn.

Quá trình hấp thụ thường xảy ra khi phân tử chất nghiên cứu ở trạng thái
năng lượng điện từ thấp nhất (trạng thái cơ bản) nên có khả năng hấp thụ năng
lượng của bức xạ điện từ. Còn khi chất nghiên cứu lại chứa những phân tử ở trạng
thái kích thích thì những phân tử này có thể trở lại trạng thái cơ bản và khi đó sẽ
phát ra bức xạ điện từ khiến cho cường độ bức xạ điện từ tăng lên trong quá trình
phát xạ.
I.2. Phổ điện từ
Phổ điện từ bao gồm khoảng lớn các bước sóng từ < 0,05
0
A
(bức xạ tia X)
đến > 300 mm (sóng vô tuyến). trong phạm vi ứng dụng phổ biến ở các phòng thí
nghiệm người ta thường chỉ nghiên cứu phổ điện từ bắt đầu từ miền tử ngoại gần
(có bước sóng trong khoảng 180 – 350 nm) qua miền khả kiến (có bước sóng
trong khoảng 350 – 770 nm) đến miền hồng ngoại gần (770 – 2500 nm). Chỉ trong
những trường hợp cá biệt và tùy khả năng thực tế về cơ sở vật chất cũng như tùy
yêu cầu khoa học mà người ta mới có thể áp dụng các phương pháp phổ ở các
miền tia
γ
, tia X hoặc ở các miền vi ba và sóng vô tuyến. Dưới đây giới thiệu cụ
thể về các miền phổ điện từ
Bảng 1: Các miền phổ điện tử
Miền phổ
Khoảng bước
sóng
λ
Khoảng tần số,
ν
(Hz)
Khoảng số sóng

hay năng lượng
Tia
γ
< 0,05
0
A
> 6.10
19
> 2,5.10
5
eV
Tia X 0,05 – 100
0
A
3,0.10
16
– 6,0.10
19
124 – 2,5.10
5
eV
Tử ngoại xa 10 – 180 nm 1,7.10
15
– 3,0.10
16
7 – 124 eV
Tử ngoại gần 180 – 350 nm 8,6.10
14
– 1,7.10
15

3,6 – 7 eV
Khả kiến 350 – 770 nm 3,9.10
14
– 8,6.10
14
1,6 – 3,6 eV
Hồng ngoại gần 770 – 2500 nm 1,2.10
14
– 3,9.10
14
12900 – 4000 cm
-1
Hồng ngoại giữa 2,5 – 50
mµ
6,0.10
12
– 1,2.10
14
4000 – 200 cm
-1
Hồng ngoại xa 50 – 1000
m
µ
3,0.10
11
– 6,0.10
12
200 – 10 cm
-1
Vi ba 1 – 300 mm 1,0.10

9
– 3,0.10
11
Sóng vô tuyến > 300 mm < 1,0.10
9
Về nguyên tắc thì việc phân tích ở miền phổ nào cũng có quá trình thực
hiện tương tự nhau nhưng các phương pháp thực nghiệm thì có thể khác nhau rất
nhiều và nội dung thông tin thu được cũng rất khác nhau.
I.3. Định luật Bouguer – Lambert - Beer (Pierre Bouguer - Johann Heinrich
Lambert - August Beer )
Khi chiếu một dòng sáng qua dung dịch chất hấp thụ ánh sáng thì chất đó
chỉ hấp thụ chọn lọc một số tia tùy theo màu sắc của chất. Giữa màu sắc của chất
và khả năng hấp thụ các tia sáng của nó có liên quan với nhau.
Ta hãy hình dung một dung dịch chất nghiên cứu được đặt trên đường đi
của một chùm bức xạ. Một năng lượng bức xạ tới I
o
sẽ đi qua dung dịch và sẽ bị
dung dịch và sẽ bị dung dịch hấp thụ một phần, phần còn lại sẽ đi ra khỏi dung
dịch tới máy thu (đetectơ) để được ghi nhận.
Đầu tiên, Bouguer (Pierre Bouguer: 1698 - 1758) phát hiện ra rằng phần
năng lượng bức xạ bị hấp thụ trên mỗi đoạn đường
x∆
của bình đựng có tỉ lệ thuận
với chiều dày của bình. Tiếp đó, Lambert (Johann Heinrich Lambert: 1728- 1777)
đã nêu lại mối liên hệ này dưới tên gọi định luật Lambert và được công thức hoá
thành:
Phần năng lượng bị hấp thụ
xkx
I
I

I
II
∆=∆=
∆
=
−
= '
00
0
α
Tuy nhiên định luật này chưa nêu được mối quan hệ giữa sự hấp thụ năng
lượng bức xạ với nồng độ chất tan có trong dung dịch.
Ta có thể thấy rõ điều hạn chế này qua hình :
Muốn áp dụng định luật Bouguer – Lambert vào việc định lượng cần tìm ra
mối quan hệ định lượng giữa độ hấp thụ năng lượng bức xạ với nồng độ chất
nghiên cứu. Mối quan hệ này đã được Beer tìm ra khi nhận thấy lượng ánh sáng bị
hấp thụ tăng lên theo nồng độ chất tan ở trong dung dịch mà ánh sáng đi qua giống
như khi tăng chiều dài (bề dày) của lớp dung dịch mà dòng ánh sáng đi qua. Như
vậy định luật Bouguer – Lambert – Beer (sau này được gọi tắt là định luật Beer)
có thể được biểu thị bằng:
Phần năng lượng bức xạ bị hấp thụ
xkC
I
I
I
II
∆=
∆
=
−

=
00
0

Cần lưu ý rằng
0
I
không phải là một hằng số khi bức xạ đi qua dung dịch
mà nó sẽ liên tục giảm đi theo bề dày và nồng độ lớp dung dịch. Mối liên hệ này
được mô tả bằng phương trình:

lC
I
I
ε
=
0
log
Hình 2: Hạn chế của định luật Bouguer
Đây có thể coi là kết quả cuối cùng về lí thuyết chung nhất của các phương
pháp phổ hấp thụ phân tử và là biểu thức toán học của định luật Beer (Lambert –
Beer).
I.4. Những sai lệch đối với định luật Beer
Khi áp dụng định luật Beer để định lượng một chất nào đó bằng phương
pháp đồ thị chuẩn ta thường thu được đường biểu diển phụ thuộc nồng độ chất
nghiên cứu vào độ hấp thụ của chất đó dưới dạng sau:
Ta thấy đồ thị chỉ tuyến tính (định luật Beer được tôn trọng) đến một khoảng
nồng độ chất định (C
n
) và bị cong (lệch) đi ở những khoảng nồng độ lớn hơn. Ta

hãy xét các yếu tố có thể gây nên độ lệch này:
I.4.1. Tính đơn sắc của ánh sáng. Do tính chất đặc trưng của các chất màu
là chỉ hấp thụ những bức xạ có độ dài sóng thích hợp nên định luật Beer chỉ luôn
đúng khi dùng ánh sáng đơn sắc để nghiên cứu. Các máy đo quang chính xác phải
có nguồn sáng cung cấp được dải sóng tập trung quang một bước sóng nhất định.
Tốt hơn cả là chọn bước sóng thích hợp tại pic hấp thụ của chất nghiên cứu.
i.4.2. Khả năng tương tác của chất nghiên cứu với các chất lạ và môi
trường. Độ hấp thụ của chất nghiên cứu thường được đo dưới dạng một hợp chất
Hình 3: Sự phụ thuộc của nồng độ chất nghiên cứu
vào độ hấp thu của nó
màu tạo bởi chất nghiên cứu với thuốc thử thích hợp trong những điều kiện xác
định về nồng độ các chất tham gia phản ứng và môi trường. Hơn nữa các dung
dịch chuẩn được pha chế để xác định khoảng nồng độ mà định luật Beer được tôn
trọng (tức đường chuẩn) thường chỉ được xem xét ở dạng nồng độ “hình thức” chứ
không phải nồng độ “phân tử thực” của chất đó. Nếu như nồng độ này tỉ lệ thuận
với nồng độ hình thức thì định luật Beer vẫn được tôn trọng.
Trường hợp nồng độ thực không tỉ lệ thuận với các nồng độ hình thức thì
định luật Beer sẽ bị sai lệch.
Bảng 2 : Tóm tắt các thuật ngữ và ký hiệu dùng trong phương pháp đo
quang phổ hấp thụ phân tử
Thuật ngữ Ký hiệu Định nghĩa
Năng lượng bức xạ tới
*
I
Ánh sáng (bức xạ) từ nguồn (hay đúng
hơn là từ mẫu trắng) đi tới máy thu
(đêtetơ) trong mỗi giây
Năng lượng bức xạ truyền
qua
*

I
Ánh sáng từ mẫu tới đêtectơ trong mỗi
giây
Độ truyền qua T
0
I I
Độ hấp thụ
**
A
0
logI I log1/ T logT= = −
Bề dày bình đựng dung dịch
để đo
*
l
Đoạn dài mà dòng bức xạ phải đi qua
bình đo (thường được tính bằng số cm)
Độ hấp thụ phân tử
ε
A / l.C
, trong đó C được tính bằng
mol/l hoặc mmol/ml còn
ε
được tính
bằng l/mol.cm hoặc mol/mmol.cm
Độ hấp thụ a
A / l.C
, trong đó C được tính bằng g/l
hoặc các đơn vị nồng độ khác; nếu C
được tính bằng g/l thì a được tính bằng

l/gam.cm
* Có nhiều tài liệu dùng kí hiệu b thay cho l và P
o
, P thay cho I
0
, I
** Trong nhiều sách khác người ta còn gọi độ hấp thụ a là mật độ quang và ký
hiệu là D

PHỔ HỒNG NGOẠI
I. SƠ LƯỢC VỀ PHỔ HỒNG NGOẠI
Vùng bức xạ hồng ngoại (IR) là một vùng phổ bức xạ điện từ rộng nằm giữa
vùng nhìn thấy và vùng vi ba; vùng này có thể chia thành 3 vùng nhỏ:
- 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)
Vùng này cung cấp cho ta những thông tin quan trọng về các dao động của các
phân tử, từ đó cho biết các thông tin liên quan đến cấu trúc của các phân tử đó.
Thông thường đơn vị của bước sóng được sử dụng trong phổ hồng ngoại là µm
( 1 µm = 10
- 4
cm) và thay cho tần số (Hz), người ta sử dụng đơn vị là số sóng:

Phổ hấp thụ hồng ngoại là phổ dao động quay khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại

thì cả chuyển động dao động và chuyển động quay của phân tử đều bị kích thích.
Khi phân tích quang phổ hồng ngoại, ngoài việc xem xét tần số vân phổ còn
phải chú ý tới cường độ và hình dạng của vân phổ. Phổ hồng ngoại thường được
ghi dưới dạng đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của phần trăm truyền qua
(100.I/I
0
) vào số sóng (
υ
). Sự hấp thụ của các nhóm nguyên tử được thể hiện bởi
những vân phổ với các đỉnh phổ ở các số sóng xác định gọi là tần số.
Để có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại, phân tử đó phải đáp ứng các yêu cầu sau:
+ Độ dài sóng chính xác của bức xạ: một phân tử hấp thụ bức xạ hồng ngoại
chỉ khi nào tần số dao động tự nhiên của một phần phân tử (tức là các nguyên tử
hay các nhóm nguyên tử tạo thành phân tử đó) cũng là tần số của bức xạ tới.
+ 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. Khi phân tử lưỡng cực được giữ trong
một điện trường, trường đó sẽ tác dụng các lực lên các điện tích trong phân tử -
Các điện tích ngược nhau sẽ chịu các lực theo chiều ngược nhau, điều đó dẫn đến
sự tách biệt 2 cực tăng hoặc giảm. Vì điện trường của bức xạ hồng ngoại làm thay
đổi độ phân cực của chúng một cách tuần hoàn, khoảng cách giữa các nguyên tử
tích điện của phân tử cũng thay đổi một cách tuần hoàn. Khi các nguyên tử tích
điện này dao động, chúng hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Nếu vận tốc dao động của
các nguyên tử tích điện trong phân tử lớn, sự hấp thụ bức xạ mạnh và sẽ có đám
phổ hấp thụ mạnh, ngược lại nếu vận tốc dao động của các nguyên tử tích điện
trong phân tử nhỏ, đám phổ hấp thụ hồng ngoại yếu. Theo điều kiện này thì các
phần tử có 2 nguyên tử giống nhau sẽ không xuất hiện phổ dao động. Ví dụ O
2
, N
2
v.v… không xuất hiện phổ hấp thụ hồng ngoại.

* Ứng dụng của phổ hồng ngoại: Trong hóa hữu cơ phổ IR dung nhận biết
các nhóm chức có trong phân tử. Trước khi ghi phổ hồng ngoại, nói chung ta đã có
thể có nhiều thông tin về hợp chất hoặc hỗn hợp cần nghiên cứu, như: trạng thái
vật lý, độ tan, điểm nóng chảy. Nếu có thể thì cần biết chắc mẫu là chất nguyên
chất hay hỗn hợp. Sau khi ghi phổ hồng ngoại, nếu chất nghiên cứu là hợp chất
hữu cơ thì trước tiên nghiên cứu vùng dao động co giãn của H để xác định xem
mẫu thuộc loại hợp chất nào vòng thơm hay mạch thẳng… Sau đó nghiên cứu các
vùng tần số nhóm để xác định phân tử có hay không có các nhóm chức. Nhưng
trong nhiều trường hợp việc đọc phổ (giải phổ) và tìm các tần số đặc trưng không
đủ để nhận biết một cách toàn diện về chất nghiên cứu.
Trong hóa phân tích phổ IR ứng dụng để phân tích định lượng.
II. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
1. Nguyên lý máy đo phổ hồng ngoại
Hình 1 trình bày sơ đồ nguyên lý một máy đo phổ hồng ngoại kiểu hai chùm
tia. Nguồn bức xạ (1) phát ra chùm tia hồng ngoại với mọi tần số trong vùng cần
đo. Chùm tia này được tách thành hai phần: đi qua mẫu (2) và đi qua môi trường
đo (dung môi chẳng hạn (2’)) rồi đến bộ tạo đơn sắc (3). Bộ tạo đơn sắc tách từng
tần số để đưa qua bộ phận “phân tích” gọi là detector (4). Detector sẽ so sánh
cường độ hai chùm tia (một đi qua mẫu và một đi qua môi trường đo) để cho ra
những tính hiệu điện có cường độ tỷ lệ với phần bức xạ bị hấp thụ bởi mẫu, bút tự
ghi (5) được chỉ huy bởi tín hiệu điện do detector cung cấp sẽ ghi lại sự hấp thụ
bức xạ của mẫu (thường dưới dạng đường cong sự phụ thuộc phần trăm bức xạ
truyền qua vào số sóng, cm
-1
) (6).

*
(1)
(2)
(2')

(3)
(4)
(5)
(6)
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý máy phổ hồng ngoại hai chùm tia.
Nếu mẫu là chất lỏng hay là dung dịch nó được chứa trong dụng cụ gọi là
cuvet. Cuvet này có một “cửa sổ” để cho chùm tia hồng ngoại đi qua. Cửa sổ này
làm từ vật liệu trong suốt đối với vùng hồng ngoại nguyên cứu. Các chất thường
làm cửa sổ đó thường là: NaCl, CaF
2
, AgCl…Bộ tạo đơn sắc (3) trước đây thường
dùng lăng kính chế tạo từ NaCl, LiF hoặc CaF
2
. Ngày nay người ta thay bằng cách
tử nhiễu xạ để tăng độ phân giải và dễ bảo quản.
Các máy phổ hồng ngoại thế hệ mới được chế tạo theo kiểu biến đổi Furiê
(Fourier) (Fourier Transformation Infrared Spectrophotometer = FTIR
Spectrophotometer).
Ở máy đo hồng ngoại biến đổi Fourier người ta không dùng bộ tạo đơn sắc
mà dùng bộ tạo giao thoa (giao thoa kế) gồm từ một gương cố định, gương di
động và bộ phận chia chùm sáng. Bức xạ hồng ngoại sau khi ra khỏi giao thoa kế
sẽ đi qua mẫu rồi đến detector. Detector ghi nhận sự biến đổi cường độ của bức xạ
theo quãng đường d mà gương di động thực hiện được rồi chuyển thành tín hiệu
điện. Khi đó thu được tín hiệu dưới dạng hàm của điện thế V theo quãng đường, V
= f(d). Computer sẽ thực hiện phép biến đổi Fourier để chuyển hàm V = f(d) thành
hàm của cường độ bức xạ I theo nghịch đão của quãng đường d (tức d
-1
).

V = f(d) I = f(d

-1
)

Vì d
-1
chính là số sóng
υ
, do đó thực chất ta đã có hàm sự phụ thuộc của cường độ
bức xạ vào số sóng. Bút tự ghi sẽ cho ra phổ có dạng giống như các phổ thu được
từ máy phổ thế hệ cũ.
Biến đổi Fourier
FT

o
2
3
5
4
1
6
7
8
Hình 3. Sơ đồ nguyên lý máy phổ hồng ngoại biến đổi Fourier. 1-Nguồn
sáng, 2-Gương cố định, 3-Gương di động, 4-Bộ phận chia chùm sang, 5-Mẫu, 6-
Detector, 7-Computer, 8-Bút tự ghi.
Máy phổ hồng ngoại biến đổi Fourier có ưu điểm hơn hẳn máy phổ hồng
ngoại thường; việc dùng giao thoa kế cho phép làm khe sáng rộng hơn do đó
lượng ánh sáng thu được trên giao thoa kế sẽ lớn hơn nhiều so với trên bộ tạo đơn
sắc ở máy phổ thế hệ cũ; Nhờ nguyên lý hoạt động mới mày phổ hồng ngoại biến
đổi Fourier giảm được nhiễu, làm tăng tín hiệu. Do sử dụng computer nên việc đo

phổ được tự động hóa ở mức độ cao, ngoài ra phổ còn được lưu trữ và đối chiếu
với các phổ của các chất có trong thư viện của máy.
Trong quá trình làm việc, thang tần số của máy phổ hồng ngoại có thể bị xê
dịch. Vì vậy, cần phải thường xuyên kiểm tra, điều chỉnh bằng cách sử dụng các
chất chuẩn như polistiren, amoniac hoặc hơi nước.
* Một số loại máy đo phổ hồng ngoại:

Model: FT- IR 4200 Model: Resolution Pro
Hãng sản xuất Jasco-Nhật Nhà sản xuất Varian Mỹ
2. Chuẩn bị mẫu đo phổ hồng ngoại
Người ta có thể đo phổ các chất ở thể hơi, thể lỏng tinh khiết, trong dung dịch
hoặc trạng thái rắn.
Ở thể hơi: hơi được đưa vào một ống đặc biệt có chiều dài khoảng 10 cm, hai
đầu ống được bịt bằng tấm NaCl.
Ở thể lỏng tinh khiết: một giọt nhỏ chất lỏng được ép giữa hai tấm NaCl
phẳng để có một màng mỏng bề dày 0,01 – 0,1 mm.
Trong dung dịch: hòa tan chất nghiên cứu vào dung môi thích hợp. Đưa dung
dịch vào cuvet với bề dày 0,1 – 1mm có cửa sổ bằng NaCl. Cuvet thứ hai giống
hệt cuvet thứ nhất nhưng chứa dung môi nguyên chất. Khi chọn dung môi cần lưu
ý một số điểm sau đây: mọi dung môi đều hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Nhờ so sánh
hai chùm tia đi qua dung dịch và qua dung môi người ta có thể loại được vân hấp
thụ của dung môi. Nhưng khi dung môi hấp thụ trên 65% bức xạ chiếu vào nó thì
không thể ghi được phổ hồng ngoại và không còn đủ lượng bức xạ cần thiết.
Những dung môi thường được dùng là: CCl
4
, CHCl
3
, CS
2
Cũng cần phải kể đến

độ dày của cuvet. Chẳng hạn ở cuvet với bề dày 0.1 mm được coi là trong suốt từ
4000-820 cm
-1
, và 720-650 cm
-1
, nhưng ở cuvet với bề dày 1 mm nó hấp thụ đáng
kể ở 1600-1550, 1270-1200 và 1020-960 cm
-1
. Cửa sổ của cuvet thường làm bằng
NaCl do đó hạn chế việc nghiên cứu các dung dịch nước. Người ta cũng có thể
khắc phục bằng cách dùng cửa sổ làm từ CaF
2
hoặc AgCl.
Ở thể rắn: nghiền mẫu nhỏ rồi sau đó trộn mẫu với dầu parafin (Nujol) hoặc
trộn mẫu với bột KBr rồi ép (phương pháp ép KBr). Theo phương pháp ép KBr,
mẫu được trộn với bột KBr khan, nghiền nhỏ, cho vào cối ép thành một màng
mỏng có chiều dày 0,1mm rồi đặt vào cuvet để ghi. Lượng mẫu cần 2-5g.
III. HẤP THỤ HỒNG NGOẠI CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ
1. Tần số đặc trưng nhóm
Theo quan niệm dao động nhóm, những nhóm nguyên tử giống nhau trong
các phân tử có cấu tạo khác nhau sẽ có những dao động định vị thể hiện ở những
khoảng tần số giống nhau. Những tần số ứng với các dao động nhóm rất có ích
trong việc nhận ra các nhóm nguyên tử trong phân tử vì vậy được gọi là tần đặc
trưng nhóm.
Hầu hết các nhóm nguyên tử trong các hợp chất hữu cơ hấp thụ ở vùng 4000-
650 cm
-1
.
Vùng phổ từ 1500 – 4000 cm-1 chứa các vân hấp thụ của hầu hết các nhóm
chức như OH, NH, C=O, C=N, C=C… nên được gọi là vùng nhóm chức. Vùng

phổ dưới 1500 cm
-1
phức tạp hơn và thường dùng để nhận dạng toàn phân tử hơn
là xác định các nhóm chức của nó. Ở vùng này có các dao động biến dạng của các
liên kết đơn C-H, C-C…và các dao động hóa trị của các liên kết đơn C-C, C-N,
C-O… tương tác mạnh giữa các dao động dẫn đến kết quả là rất nhiều dao động
“khung” là đặc trưng cho chuyển động của cả đoạn phân tử chứ không thuộc riêng
một nhóm nguyên tử nào. Vì thế vùng phổ dưới 1500cm
-1
được gọi là vùng “vân
ngón tay”.

Biểu đồ tương quan về tần số hấp thụ hồng ngoại của một số nhóm chức (phần
tô đen ứng với các tần số tương đối xác định)
2. Ví dụ phổ hồng ngoại của một số hợp chất hữu cơ
Phổ hồng ngoại của oct-1-ene:
Phổ hồng ngoại của phenylacetylene
Phổ hồng ngoại của m-cresol
Phổ hồng ngoại của N-methylaniline