Bài giảng Quang phổ học: Chương 5 - Quang phổ hồng ngoại

CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br /> Quang phổ hồng ngoại<br /> <br /> Quang phổ hồng ngoại<br /> NỘI DUNG:<br /> <br /> MỤC TIÊU:<br /> <br /> 1/ Phạm vi phân vùng phổ IR<br /> 2/ Sự hấp thu ánh sáng IR<br /> 3/ Các kiểu dao động của phân tử<br /> 4/ Cấu hình máy quang phổ IR<br /> 5/ Biện giải phổ IR<br /> 6/ Ứng dụng của phổ IR<br /> 7/ Chuẩn bị mẫu đo phổ IR<br /> <br /> - Trình bày được các kiến thức cơ bản về lĩnh vực quang<br /> phổ IR<br /> - Đọc được phổ IR và trình bày các ứng dụng của quang<br /> phổ IR trong lãnh vực Dược<br /> <br /> Thời lượng: 4 tiết (2 buổi)<br /> 1<br /> <br /> 2<br /> <br /> QUANG PHỔ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN<br /> <br /> QUANG PHỔ TỬ NGOẠI – KHẢ KIẾN<br /> <br /> 1. Phân vùng phổ điện từ<br /> <br /> 1. Phạm vi phổ IR<br /> <br /> Robert Heintz, Ph.D.<br /> <br /> 2,5<br /> μm<br /> IR gần<br /> <br />   *<br /> <br /> 200<br /> <br /> IR xa<br /> Kích thước của sơi lông, tóc: 50 mm<br /> <br /> Vis<br /> 3<br /> <br /> IR cơ bản<br /> <br />  *<br /> <br /> IR<br /> 800<br /> <br /> 2.500<br /> <br />  (nm)<br /> <br /> 4<br /> <br /> http://www.wikipedia.com<br /> <br /> 1<br /> <br /> CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br />  Anh sáng vùng hồng ngọai<br /> không được nhìn thấy bởi<br /> mắt người, không bị khuếch<br /> tán bởi hơi nước trong không<br /> khí.<br /> <br /> 5<br /> http://www.wikipedia.com<br /> <br /> oC<br /> <br /> = (oF – 32).10/18<br /> <br /> oF<br /> <br /> = (oC.18/10) + 32<br /> <br /> 6<br /> <br /> QUANG PHỔ HẤP THU<br /> (Absorption spectrophotometry)<br /> <br /> PHAÂN TÖÛ<br /> <br /> HAÁP THU<br /> <br /> UV-VIS<br /> 7<br /> <br /> 8<br /> <br /> PHAÙT XAÏ<br /> <br /> F.S<br /> <br /> I.R<br /> <br /> 2<br /> <br /> CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br /> QUANG PHỔ HẤP THU<br /> (Absorption spectrophotometry)<br /> <br /> QUANG PHOÅ HAÁP THU HOÀNG NGOÏAI<br /> <br /> CH3CH2CH2CH3<br /> <br /> • Phổ dao động - quay của các nhóm chức có<br /> trong phân tử.<br /> • Hình dạng phổ đa dạng và đặc trưng hơn so<br /> với hình dạng của phổ HT tử ngọai<br /> <br /> E > E<br /> <br /> C   .<br /> 1<br /> <br /> <br /> <br /> E  h.  h.<br /> 9<br /> <br /> 10<br /> <br /> PHẠM VI PHOÅ HOÀNG NGOÏAI<br />  Vuøng IR gaàn:<br /> <br /> 11<br /> <br /> <br /> <br />  h.C.<br /> <br /> NĂNG LƯỢNG CỦA PHÂN TỬ<br /> <br />  = 780 nm – 2.500 nm<br /> (0,78 mm - 2,5 mm).<br /> <br /> E = Et + Er + Ev + Ee<br /> • Năng lượng quay (Er): từ 0,03 – 0,3<br /> kcal/mol, kích thích phân tử quay, ứng với<br /> bức xạ trong vùng vi sóng và IR xa. Sự hấp<br /> thu của phân tử trong vùng này cho phổ quay<br /> thuần túy, gồm các vạch rất gần nhau, mỗi<br /> vạch có tần số xác định:<br /> r = Er / h<br /> <br />  Vuøng IR cô baûn:  = 2.500 nm – 25.000 nm<br /> (2,5 mm - 25 mm)<br />  = 4000 - 400 cm-1<br /> (0,3 – 12 kcal/mol )<br />  Vuøng IR xa:<br /> <br /> C<br /> <br />  > 25 mm – vi soùng<br /> (0,03 – 0,3 kcal/mol)<br /> <br /> 12<br /> <br /> 3<br /> <br /> CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br /> CÁC KIỂU DAO ĐỘNG CỦA PHÂN TỬ<br /> <br /> NĂNG LƯỢNG CỦA PHÂN TỬ<br /> Dao động cơ bản<br /> <br /> Dao động nhóm<br /> <br /> E = Et + Er + Ev + Ee<br />  Năng lượng dao động (Ev) : từ 0,3 – 12 kcal/mol,<br /> kích thích phân tử dao động, ứng với bức xạ trong<br /> vùng IR gần và IR cơ bản. Sự hấp thu của phân tử<br /> trong vùng này cho phổ dao động – quay. Phổ dao<br /> động – quay là những đám vạch do có sự chồng phổ<br /> dao động và phổ quay, mỗi đám vạch có tần số xác<br /> định: n = nr + nv = (EV + Er) / h<br /> <br /> Phân tử có N nguyên tử = 3N - 6<br /> Phân tử thẳng hàng = 3N - 5<br /> <br /> dao động co giãn<br /> s<br /> <br /> • Năng lượng điện tử ( Ee) : ứng với bức xạ vùng UVVIS.<br /> 13<br /> <br /> E<br /> <br /> 14<br /> <br /> CÁC KIỂU DAO ĐỘNG CỦA PHÂN TỬ<br /> Kieåu dao ñoäng<br /> <br /> Kyù hieäu<br /> <br /> CO2<br /> <br /> 2349 cm-1<br /> 667 cm-1<br /> <br /> +<br /> -<br /> <br /> s<br /> <br /> 3652 cm-1<br /> <br /> +<br /> <br /> <br /> <br /> -1<br /> <br /> 1596 cm<br /> <br /> +<br /> <br /> as<br /> <br /> 3756 cm-1<br /> <br /> +<br /> <br /> s<br /> <br /> 2860 cm-1<br /> <br /> +<br /> <br /> as<br /> <br /> 2940 cm-1<br /> <br /> +<br /> <br /> -CH2<br /> <br /> 15<br /> <br /> Stretching ()<br /> <br /> ip<br /> <br /> op<br /> <br /> Một nhóm chức<br /> có nhiều đỉnh hấp<br /> thu trong phổ IR<br /> ><br /> E<br /> Deformation () Bending<br /> <br /> CÁC KIỂU DAO ĐỘNG CỦA PHÂN TỬ<br /> <br /> Phoå kích thích dao ñoäng<br /> IR<br /> Raman<br /> <br /> s<br /> as<br /> <br /> H2O<br /> <br /> as<br /> <br /> dao động biến dạng<br /> <br /> Một nhóm chức<br /> có thể có rất<br /> nhiều kiểu dao<br /> động, mỗi kiểu<br /> dao động sẽ cho<br /> 1 đỉnh hấp thu<br /> trong phổ IR<br /> <br /> 16<br /> <br /> Đối xứng<br /> <br /> Bất đối xứng<br /> <br /> Cắt kéo<br /> <br /> Rock<br /> <br /> Vẫy<br /> <br /> Twist<br /> <br /> http://www.wikipedia.com/infrared/stretching<br /> <br /> 4<br /> <br /> CHÆ SOÁ KHUÙC XA<br /> <br /> PHỔ IR – BIỆN GIẢI PHỔ IR<br /> <br /> ĐIỀU KIỆU HẤP THU TRONG VÙNG HỒNG NGỌAI<br /> <br /> Phổ IR là tập hợp các vân phổ biểu diễn sự phụ<br /> thuộc độ truyền qua T% vào số sóng<br /> <br /> Các phân tử có sự thay đổi momen lưỡng cực sẽ hấp thu IR<br /> <br /> T  f ( <br /> <br />  Các phân tử bất đối xứng.<br /> <br />  Máy quang phổ hồng ngoại thông thường: cường<br /> độ của vân phổ ít được xem xét như là giá trị định<br /> lượng mà chỉ được xem như giá trị ước lượng trong<br /> định tính với ba mức độ: mạnh (m), trung bình (tb) và<br /> yếu (y)<br /> <br />  Các phân tử nhiều nguyên tử.<br />  Các phân tử nhỏ và các phân tử có nguyên tử xếp thẳng<br /> hàng do có tính đối xứng nên không có hấp thu trong vùng IR<br /> như N2 , Cl2 , CS2 , CCl4 không hấp thu ánh sáng hồng ngoại<br /> <br /> 17<br /> <br />  Máy quang phổ hồng ngọai biến đổi Fourrier (FTIR): độ chính xác của giá trị độ truyền qua T% (hay nói<br /> cách khác là độ hấp thu) là rất cao, do đó cường độ<br /> của vân phổ được xem xét như là giá trị định lượng<br /> 18<br /> <br /> MÁY QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI TÁN SẮC<br /> <br /> MÁY QUANG PHỔ HỒNG NGOẠI TÁN SẮC<br /> <br /> (1) Đèn nguồn<br /> <br /> 19<br /> <br /> (1) Đèn nguồn bức xạ tia IR.<br /> (2) a_ mẫu đo; b_ mẫu chuẩn so sánh<br /> (3) Bộ tạo đơn sắc: lăng kính hay cách tử<br /> (đặt trong buồng tối).<br /> (4) Bộ phận phát hiện: cảm ứng nhiệt<br /> (5) Khuếch đại tín hiệu<br /> (6) Bộ ghi tín hiệu<br /> <br /> • Đèn Nernst: là ống dài 2-5 cm, f = 1-3 mm, bằng oxid đất<br /> hiếm như oxid zirconium (ZrO2) và oxid yttrium (Y2O3) được<br /> đốt nóng bằng điện trở đến 1.800 oK (~1.500 oC).<br /> • Đèn Globar: là ống dài 4-6 cm, f = 4-6 mm làm bằng carbur<br /> silic được đốt nóng bằng điện trở đến 1300 oC.<br /> 20<br /> <br /> • Hiện nay còn dùng đèn Ni-Cr đốt nóng đến 800 oC<br /> <br /> 5<br /> <br />