›
›

Phổ hồng ngoại (Phổ dao động quay)

pdf 65 trang Gia Huy 25/05/2022 2880
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Phổ hồng ngoại (Phổ dao động quay)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfpho_hong_ngoai_pho_dao_dong_quay.pdf

Nội dung text: Phổ hồng ngoại (Phổ dao động quay)

  1. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI (Phoå Dao Ñoäng Quay)
  2. CHƯƠNG 11 Phoå hoàng ngoaïi IR – Böùc xaï hoàng ngoaïi – Phoå quay cuûa phaân töû 2 nguyeân töû – Phoå dao ñoäng cuûa phaân töû 2 nguyeân töû – Phoå IR cuûa phaân töû 2 nguyeân töû – Phoå IR cuûa phaân töû nhieàu nguyeân töû – Kyõ thuaät thöïc nghieäm – ÖÙng duïng – Phoå IR cuûa 1 soá hôïp chaát höõu cô
  3. BÖÙC XAÏ IR Caän IR (near infrared) λ = 0,8 – 2,5 μm Trung IR (medium infrared) BÖÙC XAÏ IR λ = 2,5 – 50 μm Vieãn IR (far infrared) λ = 50 – 1000 μm Phoå IR thöôøng ñöôïc ghi vôùi truïc tung T%, truïc hoaønh laø soá soùng σ (4000 – 400cm–1)
  4. PHOÅ QUAY CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Xeùt phaân töû AB ñöôïc taïo thaønh töø hai nguyeân tử A vaø B coù khoái löôïng mA vaø mB caùch nhau moät khoaûng r0 mA mB Phaân töû AB coù khaû naêng quay xung quanh nhöõng truïc ñi qua troïng taâm cuûa heä, caùch caùc Moâ hình quay töû cöùng phaân töû hai nguyeân töû taâm haït nhaân caùc khoaûng r1 vaø r2, döôùi daïng quay töû cöùng
  5. PHOÅ QUAY CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Söï quay cuûa quay töû cöùng ñöôïc xem töông ñöông vôùi söï quay cuûa khoái löôïng ruùt goïn μ ñaët caùch t ruïc quay moät khoaûng r0 vôùi moment quaùn tính I: 2 I = μ r0 m m 1 1 1  A B hoaëc mA mB  mA mB
  6. PHOÅ QUAY CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Theo cô hoïc löôïng töû, naêng löôïng quay Eq cuûa phaân töû hai nguyeân töû: h2 E J(J 1) hBJ(J 1) q 8 2I J laø soá löôïng töû quay (J = 0,1,2,3 ) h B :haèng soá quay 8 2 I
  7. PHOÅ QUAY CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Caùc möùc NL quay öùng vôùi J caøng lôùn seõ caøng caùch xa nhau: J : 0 1 2 3 4 5 J(J + 1) : 0 2 6 12 20 30 Eq : 0 2hB 6hB 12hB 20hB 30hB [Eq = h B J(J +1) ]
  8. PHOÅ QUAY CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Do söï chuyeån dòch giöõa caùc möùc NL Eq chòu taùc ñoäng cuûa böùc xaï IR xa hoaëc böùc xaï vi soùng Phoå quay cuûa phaân Tuaân theo qui taéc choïn loïc ∆J = 1 töû hai nguyeân töû (+ 1: haáp thu; –1: phaùt xaï) Laø moät daõy vaïch phaân boá caùch ñeàu nhau vôùi caùc taàn soá 2B (0 →1); 4B ( 1→2); 6B( 2→3) J = 4 0 → 1 J = 3 J = 2 J = 1 2B 2B J = 0
  9. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ DÑ giaõn (stretching) hay DÑ hoùa trò Dao ñoäng (DÑ) cuûa phaân töû goàm hai nguyeân töû Laøm thay ñoåi ñoä daøi lieân keát cuûa caùc nguyeân töû
  10. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Hai nguyeân töû A vaø B ñöôïc xem nhö hai quaû caàu khoái löôïng mA, mB noái vôùi nhau bôûi moät loø xo khoâng khoái löôïng F mA mB ∆ r ∆r Khoaûng caùch giöõa taâm A vaø taâm B ôû vò trí caân baèng laø r0
  11. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 F NGUYEÂN TÖÛ mA mB ∆ r ∆r Giöõ chaët A, eùp B vaøo roài boû tay ra: seõ dao ∆r khoâng ñoåi: ñoäng quanh vò trí caân (dao ñoäng ñieàu hoøa) baèng ban ñaàu vôùi moät ñoä leäch ∆r ∆r thay ñoåi (dao (bieân ñoä dao ñoäng): ñoäng khoâng ñieàu hoøa) Trong heä seõ xuaát hieän moät löïc F coù khuynh höôùng keùo chuùng veà vò trí caân baèng goïi laø löïc hoài phuïc
  12. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Phaân töû 2 nguyeân töû A, B DÑ điêù hoà : Löïc hoài phuïc F tæ leä vôùi ∆r F = –k ∆r 1 k Taàn soá Vm do dao ñoäng  DAO töï nhieân cuûa phaân töû: m 2  ÑOÄNG k – löïc lieân keát giöõa hai nguyeân töû; ÑIEÀU μ- khoái löôïng thu goïn cuûa phaân töû HOØA Khi phaân töû dao ñoäng,döôùi taùc duïng Er cuûa löïc hoài phuïc F k r k (r r0 ) dr seõ coù theá naêng Er
  13. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ 1 E k(r r )2 E r 2 0 0 Er – theá naêng cuûa heä öùng vôùi söï chuyeån dòch khoûi vò trí caân baèng E0 – theá naêng cuûa heä öùng vôùi vò trí caân baèng DAO (töùc r=r ), coù giaù trò cöïc tieåu ÑOÄNG o Theo cô hoïc löôïng töû, E 1 ÑIEÀU dñ E E (n )h HOØA coù caùc giaù trò giaùn ñoaïn: dd r 2 m n – soá löôïng töû dao ñoäng ( n = 0,1,2,3 ) *n = 0 : E0 = Er0 = ½ hVm > 0 *Hieäu giöõa hai möùc NL keá nhau baèng hVm
  14. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Söï chuyeån möùc NL trong DÑ ñieàu hoøa tuaân theo qui taéc choïn loïc vôùi ∆n = 1: EIR = hVIR = Edñ (n) – Edñ (n–1) = hVm Töùc VIR = Vm DAO ÑOÄNG Phoå DÑ chæ goàm moät vaïch duy ÑIEÀU nhaát bieåu dieãn cho söï bieán thieân HOØA giöõa hai möùc NL Edñ caïnh nhau νdđ
  15. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Phoå dao ñoäng coù taàn soá baèng taàn soá dao ñoäng rieâng cuûa phaân töû DAO Er ÑOÄNG ÑIEÀU HOØA 3 2 E0 1 ν =0 rmin r0 rmax
  16. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ DÑ cuûa phaân töû trong thöïc teá khoâng DAO phaûi laø DÑ ñieàu hoøa vì khi hai haït nhaân ÑOÄNG tieán laïi gaàn nhau thì löïc töông taùc giöõa KHOÂNG chuùng lôùn hôn khi chuùng ôû caùch xa nhau ÑIEÀU HOØA
  17. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Phaân tử hai nguyeân tử A, B dao đông̣ khoâng đêiều hoà : Ñöôøng bieåu dieãn theá naêng theo r laø moät DAO ñöôøng cong khoâng ñoái xöùng vôùi söï bieán ÑOÄNG thieân caùc möùc NL dao ñoäng khoâng ñeàu nhau KHOÂNG Er ÑIEÀU HOØA Moïi söï chuyeån möùc NL (∆n = 1, 2, 3 ) ñeàu coù theå xaûy ra E0 ν =0 rmin r0 rmax
  18. PHOÅ DAO ÑOÄNG CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Phoå DÑ goàm moät taäp hôïp nhieàu daõy vaïch: Vaïch cô baûn (0→1) coù DAO cöôøng ñoä maïnh nhaát ÑOÄNG Er KHOÂNG ÑIEÀU Vaïch hoaï taàn thöù nhaát HOØA (0→2) ; vaïch hoaï taàn E0 thöù hai (0→3) coù cöôøng ν =0 ñoä yeáu daàn theo thöù töï rmin r0 rmax
  19. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ 2 NGUYEÂN TÖÛ Laø phoå DÑ khoâng ñieàu hoøa Laø phoå DÑ quay Coù “vaïch” haáp thu bao goàm nhieàu taäp hôïp vaïch nhoû taàn soá V = Vdñ +Vq (caùc maùy quang phoå phaân giaûi keùm khoâng cho thaáy caùc vaïch rieâng leû cuûa ñaùm maø chæ cho thaáy moät ñöôøng cong vieàn quanh caùc vaïch ñoù)
  20. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Raát phöùc taïp Ñöôïc ñôn giaûn hoùa baèng caùch phaân moät chuyeån ñoäng phöùc taïp thaønh moät soá höõu haïn caùc DÑ ñôn giaûn hôn goïi laø dao ñoäng cô baûn hay dao ñoäng rieâng
  21. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Caùc phaân töû coù löôõng cöïc μ: Chæ nhöõng dao naøo laøm thay ñoåi moment löôõng cöïc naøy môùi kích thích bôûi böùc xaï hoàng ngoaïi Caùc DÑ rieâng coù cuøng möùc NL:DÑ suy bieán Soá DÑ cô baûn Toång quaùt: 3N – 6 trong phaân töû Phaân töû thaúng haøng: goàm N nguyeân töû: 3N – 5
  22. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Hoùa trò ñoái xöùng V DÑ HOÙA TRÒ: ñx (hai lieân keát cuøng daøi ra DÑ laøm thay ñoåi hoaëc cuøng ngaén laïi) ñoä daøi lieân keát cuûa caùc nguyeân töû Hoùa trò baát ñoái xöùng Vbñx CAÙC trong phaân töû (moät lieân keát daøi ra, lieân DAO keát kia ngaén laïi) ÑOÄNG DÑ BIEÁN DAÏNG Bieán daïng trong maët phaúng CÔ BAÛN (deformation): δtmp (söï thay ñoåi goùc lieân keát DÑ laøm thay ñoåi xaûy ra trong cuøng maët phaúng) goùc lieân keát cuûa Bieán daïng ngoaøi maët phaúng caùc nguyeân töû δnmp(söï thay ñoåi goùc lieân keát trong phaân töû xaûy ra khoâng cuøng maët phaúng)
  23. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Muõi haáp thu do Thay ñoåi goùc lieân keát DÑ hoùa trò xuaát hieän deã hôn laø thay ñoåi ôû soá soùng lôùn hôn ñoä daøi lieân keát so vôùi DÑ bieán daïng CAÙC DAO Muõi haáp thu do DÑ hoùa trò baát ñoái xöùng xuaát hieän ÑOÄNG ôû soá soùng lôùn hôn (nhöng khoâng nhieàu) so vôùi CÔ BAÛN muõi haáp thu do DÑ hoùa trò ñoái xöùng Muõi haáp thu do DÑ bieán daïng trong maët phaúng xuaát hieän ôû soá soùng lôùn hôn so vôùi muõi haáp thu do DÑ bieán daïng ngoaøi maët phaúng
  24. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Ví duï: Phoå IR cuûa hôi nöôùc coù: -Hai vaân (3756 vaø 3652 cm–1 : DÑ hoùa trò baát ñoái xöùng vaø ñoái xöùng cuûa hai nhoùm OH -Moät vaân haáp thu ôû 1596 cm–1: DÑ bieán daïng CAÙC Trong maët phaúng cuûa goùc HOH DAO ( H2O goàm ba nguyeân töû khoâng thaúng haøng: Soá DÑ cô baûn trong phaân töû H O laø 3.3–6 = 3) ÑOÄNG 2 CÔ BAÛN Caùc kieåu dao ñoäng trong phaân töû nöôùc: a) dao ñoäng hoùa trò ñoái xöùng; b) dao ñoäng hoùa trò baát ñoái xöùng; c) dao ñoäng bieán daïng trong maët phaúng
  25. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Caùc phaân töû phöùc taïp, ngoaøi caùc DÑ cô baûn coøn coù nhieàu kieåu DÑ khaùc DAO ÑOÄNG Caùc DÑ trong phaân töû coù khaû naêng töông taùc NHOÙM vôùi nhau laøm bieán ñoåi laãn nhau neân taàn soá & khoâng coøn töông öùng vôùi taàn soá cuûa nhöõng DÑ TAÀN SOÁ cô baûn nöõa ÑAËC TRÖNG Nhieàu DÑ gaàn gioáng nhau coù theå cuøng theå hieän NHOÙM ôû moät vuøng taàn soá heïp döôùi daïng moät vaân phoå chung
  26. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Ñeå bôùt phöùc taïp moät vaøi DÑ cuûa caùc lieân keát rieâng reõ hoaëc cuûa caùc nhoùm chöùc được xem DAO ñoäc laäp ñoái vôùi caùc DÑ khaùc trong toaøn phaân ÑOÄNG vaø goïi laø DÑ ñònh vò NHOÙM Nhöõng nhoùm nguyeân töû gioáng nhau trong caùc & phaân töû coù caáu taïo khaùc nhau coù dao đông̣ TAÀN SOÁ ñònh vò theå hieän ôû taàn soá gioáng nhau ÑAËC (taàn soá ñaëc tröng nhoùm) TRÖNG Soá soùng DÑ hoùa trò lyù thuyeát 1 k NHOÙM  cuûa “dao ñoäng nhoùm“: 2 c  c – vaän toác cuûa böùc xaï trong chaân khoâng
  27. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Aûnh höôûng do caáu truùc cuûa phaân töû CAÙC YEÁU Löïc lieân keát k V > V >V TOÁ C ≡ C C = C C – C (soá soùng taêng V >V AÛNH theo k) C = O C = C HÖÔÛNG ÑEÁN Phaân töû coù khoái löôïng thu goïn TAÀN SOÁ Khoái löôïng nhoû haáp thu ôû soá soùng cao hôn ÑAËC thu goïn vaø phaân töû coù khoái löôïng thu goïn lôùn söï thay theá TRÖNG Taàn soá ñaëc tröng nhoùm thay ñoåi ñoàng vò NHOÙM phuï thuoäc vaøo loaïi ñoàng vò trong coâng thöùc phaân töû
  28. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Aûnh höôûng do caáu truùc cuûa phaân töû CAÙC Loaïi hôïp chaát Baäc Soá soùng YEÁU lieân (cm – 1 ) TOÁ Hieäu öùng electron: keát AÛNH Söï lieân hôïp laøm giaûm –C≡C– 3 2260 – 2150 HÖÔÛNG baäc cuûa lieân keát boäi >C=C C=C–C=C< 1,9 1650 – ÑAËC lieân keát boäi. Khi caùc 1600 TRÖNG lieân keát boäi lieân hôïp Arene 1,7 1600 – vôùi nhau thì taàn soá 1500 NHOÙM cuûa chuùng ñeàu giaûm –C–C– 1 1100 – 700
  29. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Aûnh höôûng do caáu truùc cuûa phaân töû CAÙC YEÁU TOÁ Ñoàng phaân trans AÛNH Yeáu toá khoâng gian: RCH = CHR coù vaân HÖÔÛNG Caùc ñoàng phaân cis – maïnh ôû 970 - 960 cm–1 ÑEÁN trans coù theå ñöôïc nhaän TAÀN SOÁ bieát nhôø vaân haáp thu Ñoàng phaân cis ÑAËC do dao ñoäng bieán daïng ngoaøi maët phaúng RCH = CHR coù moät TRÖNG cuûa caùc lieân keát = CH vaân trung bình ôû 730 NHOÙM – 675 cm–1
  30. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Aûnh höôûng do caáu truùc cuûa phaân töû CAÙC YEÁU Aûnh höôûng cuûa lieân keát hydro noäi phaân töû: TOÁ Lieân keát hydro laø lieân keát kieåu ba trung taâm, H AÛNH ñoùng vai troø cuûa caàu noái laøm cho hai lieân keát hai HÖÔÛNG beân ñeàu bò yeáu ñi laøm cho soá soùng DÑ hoùa trò cuûa ÑEÁN hai nhoùm tham gia lieân keát ñeàu giaûm xuoáng TAÀN SOÁ ÑAËC Vaân haáp thu cuûa nhoùm X – H ( X : F,O,N) thöôøng TRÖNG traõi roäng ra so vôùi trường hợp khoâng taïo lieân keát NHOÙM hydro. Lieân keát hydro gaây khoù khaên cho DÑ bieán daïng neân laøm taêng soá soùng cuûa DÑ bieán daïng
  31. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Aûnh höôûng do töông taùc giöõa caùc phaân töû CAÙC ÔÛ TT khí, caùc phaân töû haàu nhö khoâng töông taùc YEÁU vôùi nhau neân phoå IR phaûn aùnh khaù trung thöïc TOÁ caáu truùc cuûa phaân töû, nhöng ñoâi khi raát phöùc taïp AÛNH do söï hieän dieän cuûa phoå quay gaây ra → thöôøng HÖÔÛNG ño maãu IR ôû daïng raén, daïng loûng hoaëc dung dòch ÑEÁN Ño phoå IR ôû theå raén vöøa cung caáp thoâng tin veà TAÀN SOÁ caáu truùc phaân töû, vöøa phaûn aùnh söï thay ñoåi töông ÑAËC taùc giöõa caùc phaân töû do thay ñoåi maïng tinh theå TRÖNG Phoå IR cuûa polimer nhö polyethylene terephtalate, NHOÙM moät soá vaân phoå cuûa chaát naøy ôû daïng voâ ñònh hình coù cöôøng ñoä maïnh hôn raát nhieàu so vôùi daïng tinh theå
  32. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ CÖÔØNG Caùc vaân phoå IR noùi chung thöôøng maûnh vaø ÑOÄ & nhoïn, nhöng cuõng coù caùc vaân phoå traõi ra trong HÌNH moät khoaûng taàn soá khaù roäng DAÏNG CUÛA Ví duï, vaân O–H lieân keát hydro thöôøng laø moät VAÂN vaân tuø keùo daøi vaøi traêm cm– 1 , ñoâi khi coù tôùi vaøi PHOÅ ñænh cöïc ñaïi vaø khoâng theå chæ choïn moät cöïc ñaïi IR naøo ñoù ñaëc tröng cho söï haáp thu cuûa nhoùm O–H
  33. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Vaân khoâng cô baûn laø caùc vaân haáp thu khoâng lieân quan tröïc tieáp ñeán moät dao ñoäng cô baûn naøo caû CAÙC Vaân hoïa taàn: Er VAÂN (Cöôøng ñoä yeáu, soá soùng PHOÅ gaàn baèng boäi soá cuûa vaân IR cô baûn, do söï chuyeån möùc NL ∆n = 2, 3 ngoaøi chuyeån KHOÂNG E0 möùc NL ∆n=1 ν =0 CÔ rmin r0 rmax BAÛN –1 VD: vaân VC=O (khoaûng 1700cm ) coù vaân hoaï taàn baäc –1 moät cöôøng ñoä yeáu khoaûng 3300cm ;vaân VC -Cl (khoaûng 770cm–1 ) coù vaân hoaï taàn khoaûng 1540cm– 1
  34. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Vaân keát hôïp: Thöôøng yeáu, coù soá soùng baèng toång hoaëc hieäu cuûa CAÙC soá soùng cuûa hai dao ñoäng cô baûn, do NL cuûa böùc xaï VAÂN coù khaû naêng kích thích hai dao ñoäng cô baûn PHOÅ Vaân coäng höôûng Fermi: IR Do söï coäng höôûng giöõa moät vaân cô baûn vôùi moät KHOÂNG vaân hoaï taàn hoaëc moät vaân keát hôïp CÔ BAÛN Söï töông taùc giöõa caùc DÑ trong phaân töû cuõng coù theå daãn ñeán söï thay ñoåi ñaùng keå soá soùng cuûa caùc vaân phoå cô baûn
  35. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Moätsoá vaân khoâng cô baûn raát coù giaù trò trong vieäc phaân tích caáu truùc CAÙC VAÂN VD: phoå IR cuûa caùc arene, ôû vuøng töø 2000 – 1650 –1 PHOÅ cm coù theå xuaát hieän töø hai ñeán saùu vaân yeáu laø IR caùc vaân hoaï taàn vaø keát hôïp öùng vôùi caùc dao ñoäng bieán daïng δ (khoaûng 800 -900 cm–1) KHOÂNG C=H cuûa voøng benzene CÔ BAÛN Soá löôïng vaø hình daïng caùc vaân hoaï taàn vaø keát hôïp noùi treân cung caáp raát nhieàu thoâng tin veà möùc ñoä theá trong voøng benzene
  36. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ CAÙC VAÂN PHOÅ IR KHOÂNG CÔ BAÛN
  37. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ Töø 4000–1500 cm–1: Chöùa caùc muõi haáp thu cuûa vuøng nhoùm chöùc OH, NH, C = O, C = N, C = C ) CAÙC VUØNG Töø 1500–700 cm–1: Chöùa caùc muõi haáp thu PHOÅ vuøng chæ vaân tay DÑ hoùa trò cuûa C–C, C–N, C–O , DÑ bieán daïng C–H, IR (duøng ñeå nhaän daïng C–C 4000 toaøn phaân töû) – 650cm–1 Töø 650–250 cm–1: Chöùa caùc muõi haáp thu c/c caùc thoâng tin coù DÑ hoùa trò cuả C–Br , C–I giaù trò ñ/v hôïp chaát vaø M–X (M: kim loaïi ; voâ cô &phöùc chaát X : O,N,S,C )
  38. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ CÁC VÙNG PHỔ IR (DĐ hóa trị ν ) CAÙC VUØNG O ─ H C = N ─ C ─ N (3600 - ─ C ≡ N PHOÅ (2250) (1870 - (1360 - 3300) IR 1540) 1020) 4000 N ─ H C = O C ─ O (3500 - (1300 - – (1870 - 3400) 1000) 650cm–1 1540) C ≡ C C ─ H C = C C ─ C (3100 - (2200 - (1200 - (1700 - 2900) 2100) 700) 1400) Yếu 4.000 3.000 2.000 1.000 400 σ, cm-1
  39. PHOÅ HOÀNG NGOAÏI CUÛA PHAÂN TÖÛ NHIEÀU NGUYEÂN TÖÛ CÁC VÙNG PHỔ IR (DĐ biến dạng d- mũi hoạ tần /kết hợp) Mũi hoạ tần+kết Mũi hoạ hợp của C─ H CAÙC 1 nhân thơm Mạch C tần của (2000 -1650) -( CH2)n- VUØNG C = O n=2: 745-735 (~3300) n=3: 735-725 d(tmp) , n>3: 725 -720 PHOÅ Yếu d(bđx); IR d(đx) C ─ H (CH2 , 4000 CH3) (1480 -1370) – –1 d(nmp) C ─ H 650cm (Arene 1 nhân thơm) (900 -675) 4.000 3.000 2.000 1.000 400 σ, cm-1
  40. KT THÖÏC NGHIEÄM MAÙY PHOÅ IR 2 CHUØM TIA THIEÁT BÒ 2 PHAÂN 1 TÍCH 4 6 2’ HOÀNG 3 NGOAÏI 5 (1) Nguoàn phaùt tia IR; (2) Maãu; (2’) Dung moâi; (3) Boä taïo ñôn saéc; (4) Detector); (5) Boä khueách ñaïi ; (6) Boä phaän töï ghi
  41. KT THÖÏC NGHIEÄM MAÙY PHOÅ IR BIEÁN ÑOÅI FOURIER Boä phaän chính cuûa maùy IR bieán ñoåi Fourier laø Giao thoa keá Michelson, goàm moät göông coá ñònh THIEÁT M1, göông di ñoäng M2 ñaët vuoâng goùc nhau vaø BÒ boä phaän chia chuøm saùng S PHAÂN M1 (coá ñònh) TÍCH HOÀNG M2 (di ñoäng) NGOAÏI Nguoàn Maãu ño Detector Chuøm böùc xaï töø nguoàn ñeán boä taùch S ñöôïc chia thaønh hai chuøm böùc xaï vuoâng goùc, moät chuøm ñi ñeán M1 coøn moät chuøm ñi ñeán M2
  42. KT THÖÏC NGHIEÄM MAÙY PHOÅ IR BIEÁN ÑOÅI FOURIER M1 (coá ñònh) M2 (di ñoäng) THIEÁT Nguoàn BÒ Maãu ño PHAÂN Detector TÍCH Khi gaëp göông chuùng phaûn xaï trôû laïi boä taùch S, HOÀNG moãi chuøm laïi chia ñoâi, moät nöûa ñi veà nguoàn coøn NGOAÏI moät nöûa ñi qua maãu ño ñeán detector Nhö vaäy, chuøm böùc xaï ñeán maãu ño goàm hai böùc xaï nhaäp laïi coù thôøi gian treã khaùc nhau neân cöôøng ñoä böùc xaï thay ñoåi theo thôøi gian, phuï thuoäc vaøo quaõng ñöôøng d cuûa böùc xaï ñeán göông di ñoäng M2
  43. KT THÖÏC NGHIEÄM MAÙY PHOÅ IR BIEÁN ÑOÅI FOURIER M1 (coá ñònh) M2 (di ñoäng) THIEÁT Nguoàn BÒ Maãu ño PHAÂN Detector TÍCH HOÀNG Detector seõ ghi nhaän söï bieán ñoåi cöôøng ñoä böùc xaï roài chuyeån thaønh tín hieäu ñieän, ban ñaàu döôùi daïng NGOAÏI haøm cuûa ñieän theá V theo quaõng ñöôøng V = f(d) Ñöôïc maùy tính duøng pheùp bieán ñoåi Fourier chuyeån thaønh haøm cuûa cöôøng ñoä I theo nghòch ñaûo cuûa quaõng ñöôøng d (töùc d -1 hay soá soùng ν)
  44. KT THÖÏC NGHIEÄM Maãu ôû daïng raén CAÙCH 1.Nghieàn vaøi mg maãu + vaøi gioït parafin loûng CHUAÅN (nujol) vaø eùp phaàn thu ñöôïc giöõa hai taám NaCl BÒ MAÃU (Khi nghieân cöùu caùc nhoùm C–H, thay parafin baèng hexachlor butadien ñeå traùnh caùc vaân haáp thu maïnh cuûa parafin ôû 2950–2850 cm–1 vaø 1450 1350 cm–1 )
  45. KT THÖÏC NGHIEÄM Maãu ôû daïng raén 2. Troän maãu thaät ñoàng ñeàu vôùi KBr theo tæ leä 1:10 hoaëc 1:100 roài eùp thaønh caùc vieân moûng CAÙCH trong suoát baèng maùy eùp thuûy löïc CHUAÅN Do KBr coù tính huùt aåm, treân phoå IR thöôøng BÒ xuaát hieän caùc vaân haáp thu cuûa nöôùc ôû 3450cm– 1 MAÃU 3. Laøm noùng chaûy chaát nghieân cöùu hoaëc laøm bay hôi dung moâi töø DD chaát nghieân cöùu ñoái vôùi caùc chaát coù khaû naêng taïo ñöôïc maøng roài ño phoå ôû daïng maøng
  46. KT THÖÏC NGHIEÄM Maãu ôû theå loûng tinh khieát CAÙCH CHUAÅN EÙùp moät gioït nhoû chaát loûng giöõa hai taám BÒ NaCl ñeå coù moät maøng moûng daøy khoaûng MAÃU 0,01 - 0,1 mm, goïi laø maøng loûng
  47. KT THÖÏC NGHIEÄM Maãu trong dung dòch Hoøa tan maãu baèng dung moâi thaønh DD noàng ñoä 1–5%. Cho DD vaø dung moâi nguyeân chaát CAÙCH vaøo hai cuvet coù beà daøy 0,1–1 mm vaø so saùnh CHUAÅN hai chuøm tia ñi qua DD vaø qua dung moâi ñeå BÒ loaïi vaân haáp thu cuûa dung moâi (Caùc cuvet thöôøng coù cöûa soå baèng NaCl, CaF2 hoaëc AgCl) MAÃU Nhöõng dung moâi thöôøng ñöôïc söû duïng laø CCl4 , CHCl3 , CH2Cl2, Cl2C = CCl2 Dung moâi khoâng ñöôïc haáp thu quaù 65% böùc xaï chieáu vaøo vì cöôøng ñoä böùc xaï coøn laïi seõ quaù yeáu
  48. KT THÖÏC NGHIEÄM Maãu ôû theå hôi CAÙCH CHUAÅN BÒ Hôi maãu ñöôïc ñöa vaøo moät oáng ñaëc bieät coù chieàudaøi khoaûng 10cm vôùi hai MAÃU ñaàu oáng ñöôïc bòt baèng caùc taám NaCl
  49. ÖÙNG DUÏNG NGHIEÂN CÖÙU ÑOÄNG HOÏC PHAÛN ÖÙNG Ghi phoå haáp thu öùng vôùi moät mieàn phoå naøo ñoù trong töøng khoaûng thôøi gian thích hợp seõ nhaän ñöôïc ñöôøng bieåu dieãn söï thay ñoåi cöôøng ñoä haáp thu theo thôøi gian do söï taïo thaønh saûn phaåm phaûn öùng hay maát ñi taùc chaát ban ñaàu
  50. ÖÙNG DUÏNG ÑOÀNG NHAÁT CHAÁT Töø söï ñoàng nhaát veà phoå IR cuûa hai maãu hôïp chaát coù theå keát luaän söï ñoàng nhaát veà baûn chaát cuûa hai maãu XÑ CAÁU TRUÙC PHAÂN TÖÛ Töø taàn soá (soá soùng) cuûa caùc vaân phoå haáp thu cho pheùp keát luaän söï coù maët cuûa caùc nhoùm chöùc trong phaân töû
  51. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ C7H16 (Heptane) CH3 –(CH2)5 – CH3 Ñoä BBH Φ=0 “ A”: 2925,2858 - DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C – H (CH2); 2959, 2875 - DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C – H (CH3) “ B”: 1463- DÑ bieán daïng löôõi keùo cuûaCH2 ; 1379 - DÑ bieán daïng (ñx) cuûa CH3 “ C”: 723 – DÑ bieán daïng con laéc cuûa –(CH2)n – ( n>3)
  52. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ C H Dodecane 12 26 CH3 –(CH2)10 – CH3 Ñoä BBH Φ=0 “ A”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C – H (CH2 ; CH3) “ B”: 1467- DÑ bieán daïng löôõi keùo cuûa CH2; 1450 - DÑ bieán daïng (bđx) cuûa CH3; 1378 - DÑ bieán daïng (ñx) cuûa CH3 “ C”: 721 – DÑ bieán daïng con laéc cuûa –(CH2)n – ( n>3)
  53. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ CH CH C H 3 3 8 18 H3C HC CH2 C CH3 Ñoä BBH Φ=0 CH3 Nhaän xeùt: khoâng coù muõi DÑ bieán daïng con laéc cuûa –(CH2)n – (töùc n C –(CH3)2
  54. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ C10H20 CH2 =CH (CH2)7 – CH3 Ñoä BBH Φ=1 “ A”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H (CH2 ; CH3) “ B”: 3090 - DÑ hoùa trò cuûa =C – H “C”: 1642 - DÑ hoùa trò C=C “D” : 991 vaø 909,5 - DÑ bieán daïng (nmp) cuûa C–H alkene –CH=CH2 “ E”: 722 – DÑ bieán daïng con laéc cuûa –(CH2)n – ( n>3)
  55. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ CH C H 2 6 12 H2C CH2 Ñoä BBH H2C CH2 Φ=1 CH2 cyclohexane B A “ A”: DÑ hoùa trò cuûa C – H (voøng >3) “ B”: 1452 - DÑ bieán daïng löôõi keùo cuûa cyclohexane
  56. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ CH3 C H CH Ñoä BBH 5 8 H2C C CH 2 isoprene Φ=2 “ A”: 3090 - DÑ hoùa trò cuûa =C–H “B”: 1640 (yeáu);1598(maïnh) - DÑ hoùa trò (ñx, bñx) C=C–C=C “C” : DÑ bieán daïng (tmp) cuûa C–H alkene –CH=CH2 “D”: 990 vaø 905 – DÑ bieán daïng (nmp) cuûa C–H alkene –CH=CH2
  57. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ H H C H Ñoä BBH 7 14 C C Φ=1 H3C CH2 CH2 CH2 CH3 “ A”: 3007 - DÑ hoùa trò cuûa =C – H (alkene coù noái ñoâi khoâng naèm ôû ñaàu maïch) “B”:DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C – H (CH2 ; CH3) “C”: 1654 - DÑ hoùa trò cuûa C=C “D”: 711 - DÑ bieán daïng (nmp) cuûa =C – H (alkene 2 nhoùm theá) daïng cis
  58. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ C H 6 10 HC ≡ C(CH2)6 – CH3 Ñoä BBH Φ=2 “ A”: 3310 – DÑ hoùa trò cuûa ≡C–H “ B”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H (CH2 ; CH3) “C” : 2119 – DÑ hoùa trò cuûa C≡C “E” : 630 – DÑ bieán daïng cuûa ≡C–H “D” : 1250 – Muõi hoaï taàn DÑ bieán daïng cuûa ≡C–H
  59. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ C8H19N CH – (CH ) – NH Ñoä BBH 3 2 7 2 Φ=0 “ A”: 3372 vaø 3290 –DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa N–H (amine nhaát) “ B”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H (CH2 ; CH3) “C”: 1617 – DÑ bieán daïng löôõi keùo N–H “D”: 1467 – DÑ bieán daïng löôõi keùo cuûa CH2 “E” :1073 – DÑ hoùa trò C–N (amine thaúng khoâng lieân hôïp)
  60. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ BenzeneC6H6 Ñoä BBH Φ=4 “ A”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H nhaân thôm (3080 – 3010) “B” : 1480 –DÑ hoùa trò C = C nhaân thôm “C” : 1040–DÑ bieán daïng (tmp) C–H thôm “D” : 675 – DÑ bieán daïng (nmp) C–H nhaân thôm
  61. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ OH CH CH C7H8O HC C 2 Ñoä BBH HC CH Φ=4 CH phenylmethanol “ A”: 3331–DÑ hoùa trò O–H (lieân keát hydrogen noäi phaân töû) “ B”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H nhaân thôm (3080- 3010) “C”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H (CH2 ) “D”: 2000 – 1667 – muõi hoaï taàn vaø keát hôïp
  62. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ OH CH CH HC C 2 Ñoä BBH C7H8O HC CH Φ=4 CH phenylmethanol “E” : 1497,1454 – DÑ hoùa trò C = C nhaân thôm (che phuû DÑ bieán daïng löôõi keùo cuûa CH2 ôû khoaûng 1471) “G” : 1023 – DÑ hoùa trò C–O röôïu nhaát “H,I” : 735, 697 – DÑ bieán daïng (nmp) C–H nhaân thôm (2 muõi: moät nhoùm theá)
  63. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ C8H10 Ñoä BBH Φ=4 CH3 CH3 o-xylene “ A”: 3018 – DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H nhaân thôm “B”: 2000–1667: muõi hoaï taàn vaø keát hôïp (2 nhoùm theá ortho) “C” : 1589,1456 – DÑ hoùa trò C=C nhaân thôm “D” : DÑ bieán daïng (tmp) C–H nhaân thôm “E” : 741 – DÑ bieán daïng (nmp) C–H nhaân thôm (1 muõi: hai nhoùm theá ortho) “F” : 438 – DÑ bieán daïng (nmp) C=C nhaân thôm
  64. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ H C C CH CH CH C5H10O 3 2 2 3 Ñoä BBH O Φ=1 pentan-2-one I “ A,B,C”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H (CH2 ; CH3) “ D”: 1717–DÑ hoùa trò cuûa C=O (coù muõi hoaï taàn ôû ~3300) “E,F” : 1423, 1410 – DÑ bieán daïng (tmp) cuûa (CH3 ; CH2) “I” : 740 – DÑ bieán daïng con laéc cuûa –(CH2)n – ( n=2)
  65. PHOÅ IR CUÛA MOÄT SOÁ HÔÏP CHAÁT HÖÕU CÔ H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C OH Ñoä BBH C8H16O2 O Φ=1 “ A”: 3300–2500: DÑ hoùa trò cuûa O–H “ B”: DÑ hoùa trò (bñx, ñx) cuûa C–H (CH2 ; CH3) (bò che 1 phaàn bôûi O–H) “C” : 1711 – DÑ hoùa trò cuûa C =O “D” : 1413 – DÑ bieán daïng (tmp) cuûa C–O–H “E” : 1285–DÑ hoùa trò cuûa C–O “F” : 939– DÑ bieán daïng (nmp) cuûa O–H