bài giảng quang phổ hồng ngoại

QUANG PHӘ
(C) HKD 2012
2
QUANG PHӘ HӖNG NGOҤI
 Near Infrared: particle and composition analysis
 Middle Infrared: primarily used in compound characterization
 Far Infrared: not used
Visible IRUV
Middle IRNear IR Far IR
800nm
⃴12,500cm
-1
⃵
2.5Pm
⃴4,000cm
-1
⃵
25Pm
⃴400cm
-1
⃵
50 P m
⃴200cm
-1
⃵
(C) HKD 2012
3
Thermal Imaging (Thermography)
QUANG PHӘ HӖNG NGOҤI
(C) HKD 2012
4

Night Vision Goggles
QUANG PHӘ HӖNG NGOҤI
(C) HKD 2012
5
QUANG PHӘ HӖNG NGOҤI
(C) HKD 2012
6
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
(C) HKD 2012
7
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
Radiation Outcome
• hQ 10
9
nm Radiowave Nuclear Spin Flips
• hQ 10
6
nm Microwave Molecular Rotation
• h
Q
10
4
nm Infrared Bond Vibrations
• hQ 500 nm Visible Electronic Excitation
• hQ 200 nm Ultraviolet Electronic Excitation
• hQ 10 nm X-ray Molecular Ionization
• hQ 0.1 nm Gamma Ray Bond Cleavage
(C) HKD 2012
8
CѪ SӢ LÝ THUYӂT

Phҧn ӭng cӫa phân tӱ
khi nhұn năng lѭӧng hӗng ngoҥi
hQ
Low Energy High Energy
(C) HKD 2012
9
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
Các kiӇu dao ÿӝng
(C) HKD 2012
10
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
Các kiӇu dao ÿӝng
Symmetrical Asymmetrical Scissoring
Twisting Rocking Wagging
(C) HKD 2012
11
hȣ = k(m1 + m2)
m1 m2
m2
m1
k
Qobs O-H > N-H > C-H > C-O > C-C > C-F
Qobs CŁ > C=C > C-C
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
Phѭѫng trình cѫ bҧn
(C) HKD 2012
12
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
(C) HKD 2012
13

CѪ SӢ LÝ THUYӂT
(C) HKD 2012
14
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
(C) HKD 2012
15
ALKANES
C-H bond “saturated”
(sp
3
)
2850-2960 cm
-1
+ 1350-1470 cm
-1
-CH
2
- + 1430-1470
-CH
3
+ “ and 1375
-CH(CH
3
)
2
+ “ and 1370, 1385
-C(CH
3
)
3

+ “ and 1370(s), 1395 (m)
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
n-pentane
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
3
3000 cm
-1
1470 &1375 cm
-1
2850-2960 cm
-1
sat’d C-H
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
CH
2

CH
3
n-hexane
2-methylbutane (isopentane)
2,3-dimethylbutane
cyclohexane
no 1375 cm
-1
no –CH
3
22
(C) HKD 2012
ALKENES
=C—H bond, “unsaturated” vinyl
(sp
2
)
3020-3080 cm
-1
+ 675-1000
RCH=CH
2
+ 910-920 & 990-1000
R
2
C=CH
2
+ 880-900
cis-RCH=CHR + 675-730 (v)
trans-RCH=CHR + 965-975

C=C bond
1640-1680 cm
-1
(v)
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
1-decene
910-920 &
990-1000
RCH=CH
2
C=C 1640-1680
unsat’d
C-H
3020-
3080
cm
-1
4-methyl-1-pentene
910-920 &
990-1000
RCH=CH
2
2-methyl-1-butene
880-900
R
2
C=CH
2
2,3-dimethyl-1-butene
880-900

R
2
C=CH
2
27
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
BENZENES
=C—H bond, “unsaturated” “aryl”
(sp
2
)
3000-3100 cm
-1
+ 690-840
mono-substituted + 690-710, 730-770
ortho-disubstituted + 735-770
meta-disubstituted + 690-710, 750-810(m)
para-disubstituted + 810-840(m)
C=C bond
1500, 1600 cm
-1
ethylbenzene
690-710,
730-770
mono-
1500 & 1600
Benzene ring
3000-
3100

cm
-1
Unsat’d
C-H
o-xylene
735-770
ortho
p-xylene
810-840(m)
para
m-xylene
meta
690-710,
750-810(m)
styrene
no sat’d C-H
910-920 &
990-1000
RCH=CH
2
mono
1640
C=C
2-phenylpropene
mono
880-900
R
2
C=CH
2

Sat’d C-H
p-methylstyrene
para
35
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
ALCOHOLS và ETHERS
C—O: 1050-1275 (b) cm
-1
1
o
ROH 1050
2
o
ROH 1100
3
o
ROH 1150
ethers 1060-1150
O—H:
3200-3640 (b)
1-butanol
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2

-OH
C-O 1
o
3200-3640 (b) O-H
2-butanol
C-O 2
o
O-H
tert-butyl alcohol
C-O 3
o
O-H
methyl n-propyl ether
no O H
C-O ether
40
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
CARBONYLS
C=O (ketones, aldehydes, and carboxylic acids) absorb ~1710 cm
-1
Cѭӡng ÿӝ lӟn.
Aldehydes: 2 dao ÿӝng liên kӃt C-H 2700 và 2800 cm
-1
C=O liên hӧp vӟi C=C: ~1680 cm
-1
.
C=O cӫa aminde:1640-1680 cm
-1
The C=O cӫa ester ~1730-1740 cm

-1
41
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
CARBONYLS
42
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
CARBONYLS
43
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
CARBONYLS
44
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
CARBONYLS
45
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
LIÊN KӂT C-N
C - N ~1200 cm
-1
C = N ~ 1660 cm
-1
mҥnh hѫn dao ÿӝng cӫaC=C.
C Ł N hҩp thu mҥnh > 2200 cm
-1
(tín hiӋu cӫa C Ł C yӃu hѫn và <
2200 cm

-1
46
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
LIÊN KӂT C-N
47
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
DAO ĈӜNG CӪA O-H VÀ N-H
Xuҩt hiӋn ӣ vùng 3300 cm
-1
.
MNJi O-H rӝng vӟi mNJi bè tròn.
Amin bұc 2 (R
2
NH), mNJi rӝng vӟi broad mӝt ÿӍnh nhӑn.
Amin bұc 1 (RNH
2
), mNJi rӝng vӟi hai ÿӍnh nhӑn.
Amin bұc 3: không có tín hiӋu hҩp thu cho N-H
48
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
DAO ĈӜNG CӪA O-H VÀ N-H
49
(C) HKD 2012
CѪ SӢ LÝ THUYӂT
DAO ĈӜNG CӪA O-H VÀ N-H
Phә IR có các mNJi hҽp hѫn phә UV
Phә IR cho nhiӅu thông tin hѫn phә UV

Có thӇ thu phә IR tӯ nhiӅu ÿӕi tѭӧng mүu khác nhau:
rҳn, lӓng, khí
Phә IR kém thích hӧp cho ÿӏnh lѭӧng hѫn phә UV
Phә IR ÿѭӧc thu nhұn chұm và khó hѫn phә UV
Mүu cho phә UV dӉ dàng chuҭn bӏ hѫn
Quang phә kӃ UV rҿ hѫn
PHӘ IR VÀ PHӘ UV
(C) HKD 2012
50
230 240 250 260 270 280 290
Absorbance
PHӘ IR VÀ PHӘ UV
(C) HKD 2012
51