Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ PHỔ HỒNG NGOẠI (IR) VÀ PHỔ KHỐI LƯỢNG (MS).pdf ✅

1 Bức xạ điện từ trong vùng khả kiến II. SƠ LƢỢC PHỔ HỒNG NGOẠI IR Bức xạ hồng ngoại là vùng bức xạ nằm giữa vùng ánh sáng nhìn thấy được và vi sóng. Bức xạ hồng ngoại có tần số trong khoảng 430THz - 300GHz, thường được hấp thụ bởi phân tử các hợp chất hữu cơ và chuyển thành năng lượng dao động phân tử. Sự hấp thụ này được lượng tử hóa tạo thành một dãy phổ dao động phân tử. Trong nghiên cứu cấu trúc các hợp chất hữu cơ, thường chỉ sử dụng vùng phổ có số sóng từ 4 000 đến 400cm-1 . Tần số hay bước sóng hấp thụ phụ thuộc vào khối lượng của các nguyên tử, các liên kết và cấu trúc của phân tử. 34 8 E : naêng löôïng photon h :haèngsoá Plank (h 6,63.10 J / s) h.c E h. :taànsoá (Hz) :ñoä daøisoùng / böôùcsoùng(m) c :toácñoä aùnhsaùng trong chaân khoâng(c 3.10 m / s)                 Vị trí các mũi sóng hấp thụ trong phổ hồng ngoại thường được biểu diễn dưới dạng số sóng với đơn vị được sử dụng hiện nay là cm-1 . Bước sóng (  ) thường sử dụng đơn vị là cm. Số sóng (  ) là nghịch đảo của bước sóng, đơn vị thường dùng là cm-1 . Cường độ của các mũi hấp thụ có thể được biểu diễn bằng hệ số truyền qua (Transmittance, T) hoặc hệ số hấp thụ (Absorbance, A). Sự liên hệ giữa hai đơn vị này thể hiện qua biểu thức: A = lg 1 T Cường độ các mũi hấp thụ thường được miêu tả là mạnh, trung bình, yếu. 1.Dao động của phân tử và phổ hồng ngoại Khi các bức xạ điện từ tương tác với các phân tử vật chất, nếu có sự thay đổi năng lượng thì phân tử có thể hấp thụ hoặc bức xạ năng lượng. Khi các phân tử hấp thụ năng lượng từ bên ngoài có thể dẫn đến các quá trình thay đổi trong phân tử (quay, dao động, kích thích electron phân tử, ...) hoặc trong nguyên tử (cộng hưởng spin electron, cộng hường từ hạt nhân). Khi tương tác với bức xạ điện từ, các phân tử có cấu trúc khác nhau sẽ hấp thụ và phát xạ mức năng lượng khác nhau.

3 Năng lượng cần cung cấp để phân tử chuyển từ trạng thái dao động n lên trạng thái (n+1) đúng bằng chênh lêch giữa hai mức năng lượng: n 1 n E h         Như vậy, để chuyển mức dao động, phân tử sẽ hấp thụ bức xạ có tần số đúng bằng tần số của dao động đó. Sự chuyển mức dao động từ thấp nhất (n=0) lên mức ngay phía trên (n=1) gọi là chuyển mức cơ bản. Chuyển mức cơ bản là chuyển mức có xác suất cao nhất và cường độ lớn nhất. Các chuyển mức từ n = 0 lên n=2, n =3,...có xác suất nhỏ hơn và cường độ yếu hơn. Nhƣ vậy: Nguyên nhân phát sinh các vân phổ hồng ngoại là do phân tử hấp thụ bước sóng hồng ngoại để chuyển mức dao động . Các bức xạ hồng ngoại bị hấp thụ khi có năng lượng đúng bằng hiệu mức chuyển năng lượng dao động. Mỗi nhóm nguyê tử sẽ hấp thụ ở một bước sóng hồng ngoại đặc trưng, phụ thuộc vào hằng số lực hóa trị và khối lượng của nguyên tử. Bức xạ hồng ngoại nào bị hấp thụ càng mạnh thì cường độ càng cao trên phổ hồng ngoại. Phổ hấp thụ hồng ngoại còn được gọi là phổ dao động. Đối với phân tử có số nguyên tử lớn hơn 2, trạng thái dao động của phân tử phức tạp hơn. Trong các phân tử này, ngoài các dao động hoá trị như phân tử hai nguyên tử, còn có các dao động biến hình (hay dao động biến dạng), kí hiệu là . Dao động biến dạng là chuyển động vuông góc với đường nối hai nguyên tử trong phân tử. Đối với các phân tử nhiều nguyên tử không thẳng hàng, dao động biến dạng là dao động làm thay đổi góc hoá trị, dao động vuông góc về phía hai mặt phẳng, dao động con lắc. Mỗi loại dao động còn được phân tử chia thành dao động đối xứng và bất đối xứng. Ví dụ: - Phân tử CO2 cấu trúc thẳng có 3N - 5 = 3x3 -5 = 4 dao động chuẩn, trong đó có 2 dao động hóa trị (một đối xứng và một bất đối xứng) và 2 dao động biến dạng đối xứng. - Phân tử H2O không thẳng hàng có 3N - 6 = 3x3 - 6 =3 dao động chuẩn, trong đó có 2 dao động hóa trị và 1 dao động biến dạng đối xứng.