Các phương pháp đo mẫu phổ hồng ngoại.Luận điểm cơ bản của phương pháp đo mẫu phổ hồng ngoại

Chứng minh giải thích: “Khi đo mẫu phổ hồng ngoại không thể dùng máy 2 chùm tia chỉ dùng máy 1 chùm tia” là sai.Trong nhiệt độ bình thường ( nhiệt độ phòng) mẫu đo ở các trạng thái khí, lỏng hoặc rắn hay trong điều kiện nghiên cứu thì cần ghi phổ ở trạng thái nào. Dựa vào đó thì người ta sẽ chọn phương pháp chuẩn bị mẫu thích hợp.Do phương pháp ghi phổ thì phần máy hầu như không thay đổi trong suốt quá trình đo , ta phải dùng cuvét hoặc mẫu đo phù hợp. Ở mỗi mẫu đo ở các trạng thái khác nhau thì ta có các phương pháp đo riêng

1

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :

TỐNG THỊ THANH HƯƠNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

1.NGUYỄN THỊ LAM 2.NGUYỄN THỊ TRINH 3.NGUYỄN HẢI YẾN

2

Đề tài 6:

I

3

I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO MẪU PHỔ HỒNG NGOẠI

 Trong nhiệt độ bình thường ( nhiệt độ phòng) mẫu đo ở các trạng thái khí, lỏng hoặc rắn hay trong điều kiện nghiên cứu thì cần ghi phổ ở trạng thái nào Dựa vào đó thì người ta sẽ chọn phương pháp chuẩn bị mẫu thích hợp.

 Do phương pháp ghi phổ thì phần máy hầu như không thay đổi trong suốt quá trình

đo , ta phải dùng cuvét hoặc mẫu đo phù hợp

 Ở mỗi mẫu đo ở các trạng thái khác nhau thì ta có các phương pháp đo riêng

4

Cách tiến hành

 Trước hết người ta hút sạch khí trong cuvét.

 Sau đó bơm chất khí vào với áp suất nào đó (theo yêu cầu người ta có thể làm loãng chất khí bằng một chất khí trung hoà).

Phương pháp nghiên cứu

 Tìm các vết khí trong hỗn hợp và để nghiên cứu các đám hấp thụ có hệ số tắt bé.

 Hoặc nghiên cứu quang phổ của hơi các chất có áp suất nhỏ.

 Cấu trúc cuvét sao cho chùm tia đi qua cuvét (tất nhiên truyền qua khí) nhiều lần.

Nếu lượng chất khí nghiên cứu ít, thì cần cuvét khí cực nhỏ

6

Chất lỏng tinh khiết tuỳ vào mục đích ghi phổ mà người ta có thể dùng các loại cuvét thích hợp.

7

Cách tiến hành

Cuvét có thể tháo rời:

 Người ta nhỏ vài giọt chất lỏng giữa 2 cửa sổ và ép lại ,ta được màng mao quản

mỏng (còn gọi là màng mỏng hay phim).

 Muốn nghiên cứu phổ của các lớp dung dịch dày hơn, người ta đặt giữa 2 cửa sổ

màng ngăn cách bằng giấy kim loại (nhôm) có độ dày từ 0,01-0,1mm(hoặc lớn hơn) , màng ngăn cách có lỗ hổng ở giữa để chứa chất lỏng.

Bằng cách thay màng ngăn cách có độ dày khác nhau mà người ta nhận được các

cuvét có độ dày mẫu phân tích khác nhau

8

Cuvét cố định

 Đặt màng ngăn cách và màng đóng kín của cửa sổ có các lỗ hở ở phía trên

 Phía trên có một tấm giữ phẳng và được làm sạch , nó có thể được tráng lên một lớp axit axetic Sau đó nhúng vào một chén thuỷ ngân rồi lấy ra Khi lắp ghép cuvét đặt một màng chì không bị almalgan hoá ở bên dưới của sổ

 Chất lỏng được rút vào cuvét qua lỗ hở trong phần ngăn cách bằng kim loại, ta dùng một ống tiêm để bơm chất lỏng

 Sau khi ghi phổ , chất lỏng được lấy ra và cuvét

được rửa nhiều lần bằng các dung môi thích hợp

9

 Video: nguyên lý làm việc

của máy đo quang phổ với

mẫu ở dạng lỏng.

10

2 Dung dịch

Cách tiến hành:

 Hòa tan chất nghiên cứu vào dung môi thành dung dịch (DD) có nồng độ 1-5%

 Cho DD và dung môi nguyên chất vào cuvet có bề dày 0,1-1mm

Phương pháp nghiên cứu:

 Bằng việc so sánh 2 chùm tia đi qua DD và dung môi có thể loại bỏ vân hấp thu của dung môi

 Dung môi không được phép hấp thu quá 65% bức xạ chiếu vào vì cường độ bức xạ còn lại

sẽ quá yếu

11

Ảnh hưởng của dung môi trong phổ hồng ngoại:

 Dung môi phải thỏa mãn yêu cầu sau:

- Không tác dụng lên cửa sổ làm cuvet

- Không phản ứng với chất nghiên cứu

- Cần trong suốt trong vùng sóng nhất định

- Phổ của dung môi không trùng lẫn với phổ của chất nghiên cứu

- Có độ tinh khiết cao không lẫn với tạp chất

 Những dung môi thường được sử dụng gồm: CCl4 , CS2, CHCl3 , …

 Ngoài ảnh hưởng của bản chất dung môi, cũng cần lưu ý đến bề dày của cuvet

12

Ví dụ: Đo mẫu trộn với KBr

 Nếu là chất lỏng tinh khiết thì dùng hai tấm KBr có độ dầy khoảng 0.1 mm Nhỏ một giọt chất lỏng vào giữa hai tấm KBr tạo thành lớp màng mỏng chất lỏng ép giữa hai tấm đó

Chuẩn bị tấm KBr:

 Lấy khoảng 300-500 mg KBr tinh khiết cho vào cối nghiền mịn

 Sau đó cho bột đã nghiền vào khuôn ép, san đều và đưa vào máy ép thuỷ lực

 Nối khuôn mẫu với hệ thống hút chân không (chân không khoảng 1,3.10^-4 kPa) để trong 2 phút

 Tăng áp suất máy ép lên khoảng 15 tấn và để yên trong khoảng 1 phút Sau đó nhả chân không

từ từ đến áp suất thường

 Lấy tấm KBr ra khỏi khuôn mẫu cẩn thận và đưa vào giá đỡ (chú ý tránh đụng tay vào bề mặt tấm ép KBr)

13

Chuẩn bị dung dịch mẫu:

 Hòa tan chất nghiên cứu vào dung môi thích hợp với nồng độ 1-5 % Sau đó cho vào giữa hai tấm KBr thứ nhất

 Cho dung môi vào giữa hai tấm KBr thứ hai giống hệt hai tấm thứ nhất về độ dày và vật liệu chế tạo

 Nhờ so sánh hai chùm tia đi qua dung dịch và dung môi người ta có thể loại vạch hấp thụ của dung môi

 Nồng độ chất ghi phổ IR của mẫu lỏng trong khoảng từ 10^-2 đến 1mol /l

14

Cách tiến hành:

 Nhỏ một giọt dung môi vào hai tấm KBr đã chuẩn bị sẵn, ép lại thành màng mỏng dung môi (thao tác thật nhanh để tránh hút ẩm)

 Đưa tấm KBr đã có dung môi vào giá đỡ của máy

 Đo phổ hồng ngoại của dung môi

 Chờ đến khi máy quét hết các bước sóng khi đó kết thúc phép đo

 Lấy hai tấm KBr ra khỏi giá đỡ

 Nhỏ một giọt mẫu pha sẵn trong dung môi đã chuẩn bị trước vào haitấm KBr mới

 Đo phổ hồng ngoại của mẫu với cùng một điều kiện như với dung môi Kết thúc phép đo

 Đối với các chất chuẩn cũng lặp lại trình tự phép đo như trên

15

Các mẫu dạng rắn ở nhiệt độ bình thường , có thể được chuẩn bị theo nhiều phương pháp khác nhau

 Hoà tan mẫu nghiên cứu , hoặc làm nóng chảy (phương pháp này ít dùng ) đặc biệt thường dùng phương pháp mẫu ép hay viên ép kaliumbromid

 Một phương pháp thích hợp khác là nghiền nhỏ vài miligam mẫu (vật rắn ) và trộn với vài giọt parafin y học (nuol)

16

Viên ép kaliumbromid:

 Mẫu phân tích được nghiền thật mịn với KBr với tỷ lệ khoảng 2-5 mg mẫu trong

300-500 mg KBr

 Sau đó ép trên máy ép thành những viên tròn dẹt với chiều dày khoảng 0,1 mm

 Viên dẹt thu được hầu như trong suốt và các chất phân tích được phân tán đồng đều

trong KBr

Cần chú ý là KBr có tính hút ẩm rất mạnh nên trong phổ thường xuất hiện vạch phổ hấp thụ của nuớc ở 3450 cm-1

17

 Video: Đo mẫu quang

phổ ở trạng thái rắn

18

19

1 Phương trình định luật Lambert – Beer: biểu hiện mối quan hệ giữa sự hấp thụ ánh

sáng và nồng độ chất:

log ( I0 / I1 )= Ɛ.C.d = Dλ

Trong đó : I0 là cường độ bức xạ trước khi đi qua mẫu

I1 là cường độ bức xạ sau khi đi qua mẫu

Ɛ là hệ số hấp thụ

C là nồng độ mẫu cần phân tích

d là chiều dày cuvet

20

 Theo phương trình trên, ở một bước sóng xác định, sự hấp thụ ánh sáng tỷ lệ với nồng độ C và chiều dày cuvet d và bản chất của chất mẫu.

 Như vậy, khi phân tích một chất, đo ở một bước sóng xác định với một cuvet có chiều dày d đã biết thì mật độ quang Dλ chỉ còn tỷ lệ với nồng độ C của mẫu chất

21

Vì phương trình trên chỉ chính xác với dung dịch có nồng độ loãng nên phương pháp phân tích định lượng bằng phổ hồng ngoại chỉ áp dụng đo trong dung dịch, còn theo phương pháp ép mẫu rắn (ép KBr) thì chỉ phân tích bán định lượng.

2 Sự thay đổi liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

22

 Luận điểm : “khi đo phổ hồng ngoại không thể dùng máy 2

chùm tia mà chỉ dùng máy 1 chùm tia”

Bởi vì: tùy từng vào mẫu cần đo phổ hồng ngoại mà ta sẽ xác

định được là dùng máy 1 chùm tia hay máy 2 chùm tia.

lượng chất khí, trong khi máy quang phổ 2 chùm tia được sử

dụng với chất lỏng hay rắn

23

 Phổ kế hồng ngoại một chùm tia dùng kính lọc là loại đơn giản dùng cho phân tích định lượng khí Trong máy có hệ thống quang học và một bơm để hút mẫu khí

 Video: Nguyên lý hoạt

động của máy một chùm

tia.

25

 Phổ kế hồng ngoại hai chùm tia tán sắc: Là loại phổ biến trước đây ,máy ghi phổ quét cả vùng từ 4000-200 cm-1 có nối với bộ tự ghi hay máy vi tính

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy mô tả như hình sau:

26

 Nguồn phát (1) phát ra chùm tia hồng ngoại , chùm tia này được chia làm 2 phần , một phần đi qua mẫu (2) , một phần đi qua dung môi (2’)

 Bộ phận đơn sắc sẽ tách từng tần số để đưa qua bộ phận phân tích detectơ (4)

 Detectơ sẽ so sánh cường độ 2 chùm tia để cho ra những tín hiệu có cường độ tỷ lệ với phần bức xạ bị hấp thụ bởi mẫu

 Máy tự ghi (6) sẽ nhận tín hiệu của detectơ dưới dạng những đường cong phụ thuộc vào % bực xạ truyền qua vào số sóng cm-1

27

 Máy quang phổ 1 chùm tia phải đo 2 lần , 1 lần với mẫu chuẩn (chỉ chứa dung môi), 1 lần với mẫu cần đo ( chứa dung dịch cần phân tích) →I0 trong 2 lần đo phải không đổi →Kết quả phân tích không chính xác

28

 Máy quang phổ 2 chùm tia thì ánh sáng tới được tách làm 2 chùm: 1 đi qua mẫu chuẩn và

1 đi qua mẫu cần đo Sau đó cùng đi vào máy thu để so sánh cường độ → chỉ phải đo 1 lần Kết quả phân tích chính xác và tính được ngay độ hấp thụ A

29

Nội dung qua bài nắm được :

1. Các phương pháp đo mẫu phổ hồng ngoại và cách đo của từng phương pháp:

. Ở trạng thái khí

. Ở trạng thái lỏng

. Ở trạng thái rắn

2. Luận điểm của các phương pháp :dựa vào định luật Lambert-beer

3. Hiểu được nguyên tắc hoạt động của máy 1 chùm tia, máy 2 chùm tia và khi nào sử

dụng chúng

30