PHỔ hấp THU HỒNG NGOẠI (IR) ppt _ HÓA PHÂN TÍCH

PHỔ HẤP THU HỒNG NGOẠI
(Infrared Spectroscopy – IR)

Bài giảng pptx các mơn ngành Y dược hay nhất có
tại “tài liệu ngành dược hay nhất”;
/>use_id=7046916


Mục tiêu
1. Nêu được những thuộc tính cơ bản của
ánh sáng hồng ngoại
2. Nêu được khái niệm và tính chất phổ
hồng ngoại
3. Giải thích được cấu trúc cơ bản của máy
quang phổ IR
4. Giải thích ứng dụng của phổ hồng ngoại
2


Nội dung
•
•
•
•
•
•

Kiến thức cơ bản về ánh sáng hồng ngoại
Tính chất của ánh sáng hồng ngoại
Phổ IR
Máy quang phổ hồng ngoại

Mẫu đo
Ứng dụng

3


1. PHẠM VI PHỔ

4


• Đơn vị bước sóng: nm
• Vì bước sóng lớn: dùng số sóng

• Số sóng có đơn vị là cm-1

5


Tia hồng ngoại
• Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng
dài hơn ánh sáng khả kiến nhưng ngắn hơn
tia bức xạ vi ba. Tên "hồng ngoại" có nghĩa là
"ngồi mức đỏ", màu đỏ là màu sắc có bước
sóng dài nhất trong ánh sáng thường. Tia
hồng ngoại khơng thể nhìn thấy được bởi mắt
thường.
• Nguồn phát tia hồng ngoại: mọi vật có nhiệt độ
lớn hơn 0oK đều phát ra tia hồng ngoại
6

Tia hồng ngoại có 3 tính chất cơ bản:
• Tác dụng nhiệt
• Có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở
chất bán dẫn
• Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt.
=> Với những tính chất này, tia hồng ngoại được
ứng dụng trong việc đo nhiệt độ, phát nhiệt và
dùng truyền tải thông tin trong mạng nhỏ như
từ máy tính sang máy tính, máy tính sang điện
thoại, điện thoại với điện thoại...hoặc các thiết
bị hiện đại gia dụng khác.
7


Hình ảnh của một chú
chó chụp dưới hồng
ngoại. Những chỗ có
nhiệt độ cao phát ra tia
hồng ngoại tần số cao
hơn, thể hiện bằng màu
nóng sáng hơn trên
hình.

Máy sấy tóc tạo tia IR

8

9


Vùng IR gần:
 = 1.100 - 2.500 nm
Vùng IR cơ bản :
 = 2.500-25.000 nm
Vùng IR xa:
 > 25.000nm – vi sóng

Vùng ánh sáng hồng ngoại cơ bản được
khảo sát trong phổ hấp thu IR.
10


11


2. SỰ HẤP THU ÁNH SÁNG
HỒNG NGOẠI
• Năng lượng của phân tử
Etoàn phần = Etịnh tiến + E quay + Edao động + Eđiện tử
Hay
E = Et + Er+ Ev + Ee
12


E = E t + E r+ E v + E e
- Et: ở nhiệt độ bình thường là rất nhỏ, có thể bỏ qua
- Er: từ 0,03 – 0,3 kcal/mol là mức năng lượng đủ để

kích thích phân tử chuyển sang trạng thái quay. Mức
năng lượng này ứng với bức xạ trong vùng vi sóng
(sóng cực ngắn) và IR xa
- Ev: từ 0,3 – 12 kcal/mol là mức năng lượng đủ để kích
thích phân tử chuyển sang trạng thái dao động. Mức
năng lượng này ứng với bức xạ trong vùng IR gần và
IR cơ bản. Khi nghiên cứu sự hấp thu của phân tử
trong vùng này ta thu được phổ dao động – quay
- Ee: từ hàng chục – hàng trăm kcal/mol, ứng với bức xạ
13
vùng UV-VIS


14


15


• Năng lượng quay và năng lượng dao động
của phân tử chủ yếu do các liên kết
C–H
C–C
C–O

khi phân tử hấp thu ánh sáng trong vùng IR. Do
đó phổ IR cịn gọi là phổ dao động – quay

16

3. CÁC KIỂU DAO ĐỘNG TRONG PHỔ IR
• Phân tử trong phổ IR có 2 loại dao động
chính : dao động cơ bản và dao động
nhóm
3.1 Dao động cơ bản
1 nguyên tử có thể chuyển động trong
khơng gian theo 3 hướng Ox, Oy, Oz.
Phân tử có N ngun tử thì có 3N bậc tự
do chuyển động (3 tịnh tiến, 3 quay). Vậy
còn lại 3N – 6 bậc tự do dao động.
Một cách tổng quát phân tử có N nguyên tử
sẽ có 3N – 6 dao động cơ bản. Nếu
phân tử thẳng hàng, do chỉ có 2 bậc tự
do của chuyển động quay nên số dao
động cơ bản là 3N – 5
17


• Phân tử có tính đối xứng trong cấu tạo không
gian: số dao động cơ bản sẽ nhỏ hơn công
thức trên vì có nhiều dao động suy biến

18


• Về mặt hình thái, người ta phân biệt dao động cơ bản
của phân tử thành 2 loại dao động: dao động hoá trị
(hay dao động co giãn) và dao động biến dạng

19


• Dao động hoá trị (co
giãn): thay đổi khoảng
cách giữa các ngun tử
trong phân tử, góc hố trị
giữa các liên kết không
thay đổi => co giãn đối
xứng và ko đối xứng
• Dao động biến dạng: làm
thay đổi góc hóa trị giữa
các liên kết, cịn khoảng
cách giữa các ngun tử
khơng thay đổi. Xảy ra ở
trong cùng mặt phẳng
liên kết hay ngoài mặt
phẳng liên kết

20


3.2 Dao động nhóm
• Khi phân tử nhiều ngun tử và phức tạp => số
lượng dao động cơ bản tăng lên rất nhiều +
tương tác lẫn nhau.
=> Dùng dao động nhóm xét đến các dao động
cơ bản của các liên kết riêng lẻ và dao động cơ
bản của các nhóm chức độc lập với các dao
động khác trong phân tử

21


• Một nhóm chức có thể có rất nhiều kiểu dao
động, mỗi kiểu dao động sẽ cho 1 đỉnh hấp thu
trong phổ IR. Những tần số hấp thu ứng với
dao động nhóm rất có ích trong việc nhận ra
các nhóm nguyên tử trong phân tử

22


Phân tử CO2
thẳng hàng:
có 3N-5
= 3.3-5 = 4
dao động riêng

23


• Phân tử H2O khơng thẳng hàng:
có 3N - 6 = 3.3 – 6 = 3 dao động riêng

• Khi các dao động làm thay đổi momen
lưỡng cực μ của phân tử => phổ IR
• Dao động khơng gây ra sự thay đổi
momen lưỡng cực => phổ Raman
24

Do đó
• Phân tử bất đối xứng + phân tử nhiều
ngun tử có khả năng hấp thu trong vùng
IR
• Phân tử nhỏ và các phân tử có nguyên tử
xếp thẳng hàng do có tính đối xứng nên
khơng có hấp thu trong vùng IR (như N2 ,
Cl2 , CS2 , CCl4 )

25