PHỔ HỒNG NGOẠI IR

1 Đại cương Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại kỹ thuật phân tích hiệu Một ưu điểm quan trọng phương pháp phổ hồng ngoại vượt phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X, cộng hưởng từ điện tử vv…) phương pháp cung cấp thông tin cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi phương pháp tính toán phức tạp Kỹ thuật dựa hiệu ứng đơn giản là: hợp chấp hoá học có khả hấp thụ chọn lọc xạ hồng ngoại Sau hấp thụ xạ hồng ngoại, phân tử hơp chất hoá học dao động với nhều vận tốc dao động xuất dải phổ hấp thụ gọi phổ hấp thụ xạ hồng ngoại Các đám phổ khác có mặt phổ hồng ngoại tương ứng với nhóm chức đặc trưng liên kết có phân tử hợp chất hoá học Bởi phổ hồng ngoại hợp chất hoá học coi "dấu vân tay", vào để nhận dạng chúng Vùng xạ hồng ngại vùng phổ xạ điện từ rộng nằm vùng trông thấy vùng vi ba; vùng chia thành vùng nhỏ - Vùng tác dụng với phim ảnh: từ cuối vùng trông thấy đến 1,2Micro - Vùng hồng ngoại cực gần 1,2 - 2,5Micro (1200 - 2500Micromet) - Vùng hồng ngoại gần gọi vùng phổ dao động - Vùng hồng ngoại xa gọi vùng quay, … 25 đến 300,400Micro Phổ ứng với vùng lượng quay nằm vùng hồng ngoại xa, đo đạc khó khăn nên dùng mục đích phân tích Như phương pháp phân tích phổ hồng ngoại nói vùng phổ nằm khoảng 2,5 - 25Micro vùng có số sóng 4000 - 400 cm-1 Vùng cung cấp cho ta thông tin quan trọng dao động phân tử thông tin cấu trúc phân tử Sự hấp thụ xạ hồng ngoại phổ dao động a Điều kiện hấp thụ xạ hồng ngoại Không phải phần tử có khả hấp thụ xạ hồng ngoại; mặt khác thân hấp thụ có tính chất chọn lọc Để phần tử hấp thụ xạ hồng ngoại, phân tử phải đáp ứng yêu cầu sau: * Độ dài sóng xác xạ: phân tử hấp thụ xạ hồng ngoại tần số dao động tự nhiên phần phân tử (tức nguyên tử hay nhóm nguyên tử tạo thành phân tử đó) tần số xạ tới Thực nghiệm cho thấy cho xạ hồng ngoại chiếu qua mẫu HCl phân tích xạ truyền qua quang phổ kế hồng ngoại, người ta nhận thấy phần xạ có tần số 8,7.1013s-1 bị hấp thụ, tần số khác truyền qua Vậy tần số 8,7.1013s-1 tần số đặc trưng cho phân tử HCl Sau hấp thụ bước sóng xác xạ hồng ngoại (năng lượng xạ hồng ngoại bị tiêu tốn) phân tử dao động với biên độ tăng Điều kiện áp dụng chặt chẽ cho phân tử thực chuyển động dao động điều hoà * Lưỡng cực điện Một phân tử hấp thụ xạ hồng ngoại hấp thụ gây nên biến thiên momen lưỡng cực chúng Một phân tử gọi có lưỡng cực điện nguyên tử thành phần có điện tích (+) điện tích (-) rõ rệt Khi phân tử lưỡng cực giữ điện trường (như phân tử giữ dòng IR), trường tác dụng lực lên điện tích phân tử - Các điện tích ngược chịu lực theo chiều ngược nhau, điều dẫn đến tách biệt cực tăng giảm Vì điện trường xạ hồng ngoại làm thay đổi độ phân cực chúng cách tuần hoàn, khoảng cách nguyên tử tích điện phân tử thay đổi cách tuần hoàn Khi nguyên tử tích điện dao động, chúng hấp thụ xạ hồng ngoại Nếu vận tốc dao động nguyên tử tích điện phân tử lớn, hấp thụ xạ mạnh có đám phổ hấp thụ mạnh, ngược lại vận tốc dao động nguyên tử tích điện phân tử nhỏ, đám phổ hấp thụ hồng ngoại yếu Theo điều kiện phần tử có nguyên tử giống không xuất phổ dao động Ví dụ O2, N2 v.v… không xuất phổ hấp thụ hồng ngoại Đó điều may mắn, không người ta phải đuổi hết không khí khỏi máy quang phổ kế hồng ngoại Tuy nhiên không khí có CO2 nước (H2O) có khả hấp thụ tia hồng ngoại điều bù trừ thiết bị thích hợp b Trạng thái dao động phân tử nguyên tử Giả sử nguyên tử A B tác dụng với tạo thành phân tử AB Gọi r khoảng cách hai nhân nguyên tử A B, r không đổi mà điều kiện xác định dao động từ giá trị r(min) đến giá trị lớn r(max) Từ r(min) sang r(max), r qua giá trị cân r(e), giá trị có xác suất lớn r Người ta nói phân từ AB thực chuyển động dao động nội Khi kéo dãn AB nén AB có thay đổi r cân AB trạng thái bình thường Sự chênh lệch r gọi (denta)r Lúc xuất lực F kéo AB vị trí cân F gọi lực hồi phục F tỷ lệ với độ dịch chuyển (denta)r F = - K (denta)r (K: số lực, dyn/cm) Nếu (denta)r bé, chuyển động dao động dao động điều hoà Về mặt học, coi dao động vật thể A, B khối thu gọn có khối lượng M dao động quanh vị trí cân Bởi dao động nguyên tử H có tần số lớn dao động nguyên tử có khối lượng lớn Người ta gọi tần số dao động tần số Quy tắc chọn lọc nêu thực là: Các phân tử chất hấp thụ xạ hồng ngoại để gây bước chuyển lượng ứng với (denta)v = (chỉ với dao động điều hoà, với dao đọng phi điều hoà (denta)v 2, 3) Ở điều kiện nhiệt độ thường, đa số phân tử dao động mức v = hấp thụ xạ hồng ngoại nhiệt độ thường chuyển lên mức v = 1, tần số xạ hồng ngoại tần số tự nhiên phân tử Ta tính gần số sóng, độ dài sóng việc hấp thụ nhóm >C=O sau (dao động co giãn), với số lực liên kết C = O 106 dyn/cm, mc= 2.10-23g/nguyên tử Thực nghiệm cho thấy dao động liên kết C = O nằm khoảng 5,3 - 5,7Micromet, tương ứng với số sóng 1500 - 1900 cm-1 c Trạng thái dao động phân tử nhiều nguyên tử Đối với phân tử nhiều nguyên tử, trạng thái dao động phức tạp nhiều Trong phân tử dao động hoá trị phân tử nguyên tử có dao động biến dạng hay dao động uốn Có thể minh hoạ kiểu dao động co giãn liên kết dao động biến dạng phân tử nguyên tử AB2 theo mô hình đây: Dao động co giãn: kiểu này, nguyên tử chuyển động theo trục liên kết, cho độ dài liên kết tăng giảm tuần hoàn Vì kiểu dao động tương ứng với chuyển động chiều, có nghĩa phân tử có n nguyên tử có n - dao động co giãn hệ thống không đóng vòng Dao động biến dạng: kiểu có thay đổi góc liên kết với 1nguyên tử chung có chuyển động nhóm nguyên tử so với phần lại phân tử, chuyển động nguyên tử nhóm so với nguyên tử Dao động biến dạng gọi dao động uốn Hằng số lực dao động biến dạng nói chung thấp dao động co giãn dao động biến dạng có tần số thấp tần số dao động co giãn Do số lực nhỏ, dao động biến dạng nhạy cảm với ảnh hưởng môi trường Trong phân tử nhiều nguyên tử, nguyên tử có độ tự phương vuông góc với (toạ độ Descarte) Bởi phân tử có nhiều nguyên tử số độ tự gấp lần số nguyên tử nó, tức phân tử có n nguyên tử có 3n độ tự Đối với phân tử gồm nguyên tử không thẳng hàng có độ tự liên quan đến chuyển động quay độ liên quan đến chuyển động tinh tiến, số lại 3n - độ tự dao động hay dao động Ví dụ: H2O phân tử có phân tử có nguyên tử không thẳng hàng nên có (3 x 3) - = dao động chuẩn Cả dao động ghi lại phổ hồng ngoại nước CO2 phân tử có nguyên tử thẳng hàng nên có (3 x 3) - = dao động chuẩn, biểu diễn theo mô hình sau: Vì dao động biến dạng v2, v3 CO2 gọi bị suy giảm xuất miền (666cm-1) phổ hồng ngoại CO2 d Tương quan phổ dao động cấu trúc phân tử Như nói, nhóm chức, nhóm nguyên tử liên kết phân tử có đám phổ hấp thụ hồng ngoại đặc trưng khác * Trong vùng hồng ngoại gần (NIR) từ 12500cm-1 trải dài đến khoảng 4000cm1 có nhiều đám phổ có liên quan đến nguyên tử H Trong số đó, dao động co giãn (bội) O - H gần 7140 cm-1 N-H gần 6667cm-1, đám phổ tổ hợp dao động co giãn dao động biến dạng C-H nhóm ankyl 1548 cm-1 3856 cm-1 Độ hấp thụ đám phổ NIR thấp từ 10 đến 1000 lần so với đám phổ vùng hồng ngoại Vùng NIR ghi với hệ quang học thạch anh, kết nối với detectơ nhạy với NIR nguồn xạ mạnh * Vùng hồng ngoại Đã tìm nhiêu tương quan bổ ích vùng hồng ngoại Vùng chia thành miền "tần số nhóm" 4000 - 1300cm-1 vùng "dấu vân tay" 1300 - 650 cm-1 Trong khoảng 4000 - 2500cm-1 hấp thụ đặc trưng cho dao động co giãn H với nguyên tố khối lượng < 19 Phần chủ yếu phổ 1300 650 cm-1, tần số co giãn liên kết đơn tần số dao động uốn (các tần số khung) hệ nhiều nguyên tử Đó vùng "nhận dạng" "(vùng "dấu vân tay") Vùng phổ đa dạng , khó cho việc nhận biết riêng rẽ đám phổ cách chắn, kết hợp đám phổ hấp thụ, giúp cho việc nhận biết chất Vùng hồng ngoại xa: Vùng 667 - 10cm-1 bao gồm dao động biên dạng C, N, O, F với nguyên tử khối lượng > 19 dao động biến dạng hệ thống mạch vòng chưa no Vùng dao động tần số thấp phổ hồng ngoại nhạy thay đổi cấu trúc phân tử, đám phổ vùng hồng ngoại xa thường cho phép dự đoán dạng đồng phân Ngoài ra, vùng đặc biệt tốt cho việc nghiên cứu kim hợp chất vô có nguyên tử nặng liên kết yếu Trên ta thấy có liên quan cấu trúc phân tử xuất đám phổ dao động (phổ hấp thụ hồng ngoại) Tần số dao động nhóm nguyên tử phân tử phụ thuộc phần lại phân tử gọi tần số đặc trưng cho nhóm Khi nói tần số đặc trưng nhóm không thay đổi nghĩa lamda max hấp thụ không đổi mà có nghĩa lamda max nằm miền phổ hẹp Ví dụ liên kết C-H có tần số đặc trưng khoảng 2800 2900cm-1 Ta xét vài trường hợp đơn giản để thấy rõ tần số đặc trưng nhóm nguyên tử * Trong hidrocacbon no, liên kết C-C C-H chủ yếu Tần số dao động mạch C-C rơi vào miền 800 - 1200cm-1 Nếu thay nhóm -CH3 cuối mạch nguyên tử khác (hay nhóm nguyên tử khác) Ví dụ: X liên kết C-X cho tần số đặc trưng tần số C-X không rơi vào miền tần số C-C Ví dụ: X liên kết C-X cho tần số đặc trưng tần số C-X không rơi vào miền tần số C-C Ví dụ: CH3-X mà X Cl, Br, I , SH, H, OH, NH2, F vv ta thấy X Tần số liên kết (cm-1) Cl: 712, Br: 594, I: 522, SH: 704, H: 2914, OH: 1032, NH2: 1037, F: 1049 Liên kết C với X Cl, Br, I, SH cho tần số đặc trưng, C-O, C - N, C - F không cho tần số đặc trưng rơivào miền tần số C - C Cũng vậy, thực nghiệm cho thấy dãy CnH2n+1 X, tần số liên kết C-X không thay đổi n>3 Ví dụ tần số liên kết C-Cl số hợp chất đây: C3H7 Cl 726 cm-1, C4H9 Cl 722 cm-1, C5H11Cl 722 cm-1, C6H13Cl 724 cm-1, C7H15Cl 725 cm-1 Cho nên thấy xuất tần số tương ứng, ta kết luận cách xác phân tử có liên kết C-X Trái lại việc phát liên kết C-N, C-O, C-F theo tần số dao động có liên kết C-C không xác * Khi nghiên cứu liên kết C = O ta thấy không bị ảnh hưởng nhóm kác, liên kết có tần số khoảng 1710cm-1, ví dụ xeton đây, tần số nhóm C = sai khác H3C - CO - CH3 1708 cm-1, H3C - CO - C2H5 1712 cm-1, H3C - CO - C4H9 1709 cm-1 m: mạch, tb: trung bình, y: yếu, tmp: mặt phẳng, nmp: mặt phẳng Máy quang phổ hồng ngoại Máy quang phổ hồng ngoại chia thành loại chính: quang phổ kế tán sắc không tán sắc Thiết bị tán sắc dùng lăng kính cách tử tương tự quang phổ kế tán sắc tử ngoại - nhìn thấy (UV-VIS), trừ điều vùng hồng ngoại, cần sử dụng nguồn xạ detectơ khác Quang phổ kế không tán sắc dùng kính lọc giao thoa, nguồn laser thích hợp vv … Nguồn phát xạ: - Dùng vùng hồng ngoại gần (12500cm-1 - 4000cm-1 ): đèn dây tóc W Tuy nhiên dùng đèn vùng hồng ngoại xa vỏ đèn làm thuỷ tinh - Dùng cho vùng hồng ngoại trung bình - 4000 cm-1 đèn Nernst chế tạo từ hỗn hợp oxit đất Zr, Th Vì nhiệt độ thường hỗn hợp không dẫn điện nên phải dùng cách đốt nóng trước, 1000 - 1800 độC, đèn cung cấp xạ cực đại =7100 cm-1 Ưu điểm đèn phổ phát xạ trải vùng rộng, cường độ ổn định thời gian dài Nhược điểm lượng tập trung chủ yếu vùng trông thấy vùng hồng ngoại gần, bền học Đèn globa: làm từ cácbua silic (phi= 4mm, L = 50 mm) Khi đốt nóng đến 1300 - 1700oC phát xạ mạnh ~5200cm-1 Đèn dùng cho vùng bước sóng dài Ngoài dùng số nguồn xạ khác Hệ tán sắc: Đối với quang phổ kế tán sắc Khi nghiên cứu vùng hồng ngoại gần dùng lăng kính, cách tử thạch anh; lăng kính hay cách tử loại vùng tử ngoại trông thấy sử dụng cho vùng xạ đến tận 2500cm-1 Đối với vùng hồng ngoại trung bình: hay vùng tinh thể NaCl (muối mỏ) cho vùng 4000 - 650cm-1 lăng kính KBr dùng vùng 400cm-1 lăng kính CsI thích hợp cho vùng 270cm-1 Các loại vật liệu LiF, CaF2 hay dùng Ngày cách tử phẳng chiếm vai trò quan trọng Ưu điểm dùng vật liệu Al không bị tác dụng ẩm, NaCl, KBr dễ bị hỏng ẩm - Ngoài cách tử dùng cho vùng phổ rộng Các thiết bị quang phổ hồng ngoại không tán sắc dùng lọc "trong suốt tia hồng ngoại" để cô lập bước sóng cần thiết Sơ đồ quang học loại thiế bị đơn giản loại thiết bị thường hay dùng trường hợp xác định lặp lặp lại đối tượng, thường gặp việc kiểm tra công nghiệp Các detectơ: Trừ vùng xạ hồng ngoại gần dùng tế bào quang điện máy quang phổ tử ngoại - nhìn thấy, với vùng bước sóng dài người ta thường dùng loại detectơ khác; chia làm loại detectơ nhiệt detectơ photon a, detectơ nhiệt: Dựa hiệu ứng nhiệt xạ hồng ngoại gây ra, phản hồi tần số Vì lượng xạ hồng ngoại thấp nên tín hiệu detectơ thấp nên cần thiết có tiền khuyếch đại (preamplifier) lắp vào detectơ Để xác định tín hiệu đó, detectơ nhiệt cần có thời gian phản hồi ngắn nhiệt hấp thụ cần tiêu tán nhanh Điều kiện thứ yêu cầu khó khăn nhất, truyền nhiệt trình nhanh Sau vài kiểu detectơ nhiệt * Bolomet(bolometer): thường gồm vật dẫn kim loại mỏng Khi xạ IR đập vào vật dẫn, nhiệt độ thay đổi Vì điện trở vật dẫn kim loại thay đổi theo nhiệt độ, độ biến thiên điện trở coi độ đo lượng xạ đập vào bolomet Người ta lắp bolomet thành nhánh cầu wheastone, tia IR đập vào bolomet cầu cân Khi tia IR đập vào bolomet, thay đổi điện trở, cầu cân bằng, tạo nên dòng điện chạy qua điện kế; cường độ dòng cho ta biết cường độ xạ đập vào detectơ Thời gian phản hồi msec * Cặp nhiệt điện: gồm đầu, đầu hàn dây làm tư vật liệu có hệ số nhiệt độ cao Nếu hai đầu hàn tiếp xúc với nhiệt độ khác nhau, điện nhỏ xuất hai đầu nối Trong phép đo hồng ngoại, đầu nối (được gọi đầu lạnh) giữ nhiệt độ không đổi không tiếp xúc với xạ IR, đầu (gọi đầu nóng) tiếp xúc với tia IR,dưới tác dụng IR nhiệt độ đầu nối tăng Sự chênh lệch nhiệt độ đầu nối tạo hiệu, phụ thuộc vào lượng xạ IR đập vào đầu nóng Thời gian phản hồi cặp nhiệt điện khoảng 60 msec Ngoài dùng thermistor, chế tạo từ hỗn hợp oxit kim loại nóng chảy oxit mangan, Co, Ni vv … vận hành thermistor tương tự bolomet Ngoài ra, người ta dùng số detetơ nhiệt khác Các detectơ nhiệt dùng vùng phổ rộng, bao gồm vùng trông thấy lẫn vùng hồng ngoại vận hành nhiệt độ phòng Nhược điểm chủ yếu detectơ nhiệt thời gian phản hồi chậm độ nhạy thấp so với số detectơ khác b, detectơ photon: loại detectơ mới, nhạy hơn, dựa tương tác photon tới loại bán dẫn Ví dụ xạ IR chiếu vào chất bán dẫn sunfua chì, telurua chì, độ dẫn điện tăng lên tạo dòng lớn Thời gian phản hồi - 0,5 msec Detectơ photon có độ nhạy cao thời gian phản hồi nhanh có nhiều nhược điểm thực hành nhiệt độ phòng, detectơ làm việc vùng phổ hẹp, thường giới hạn vùng hồng ngoại gần Muốn mở rộng vùng làm việc phải làm lạnh sâu (ví dụ giữ nitơ lỏng) Cuvét đựng mẫu cách chuẩn bị mẫu để phân tích * Cuvét: Chuẩn bị mẫu đưa mẫu vào phân tích phổ hồng ngoại vấn phức tạp Vật liệu làm cuvét phải "trong suốt" trơ vùng hồng ngoại, thuỷ tinh, thạch anh nói chung không thích hợp cho việc phân tích phổ hồng ngoại Vật liệu dùng rộng rãi halogenua kim loại kiềm, NaCl, vật liệu "trong suốt" tận số sóng 625cm-1 Mặt cuvét làm halogenua kim loại kiềm dễ bị ẩm tác dụng bị mờ, cần phải thường xuyên đánh bóng lại Vật liệu AgCl dùng cho mẫu ẩm dung dịch nước lại vật liệu mềm, dễ bị biến dạng, bị đen phơi ánh sáng trông thấy Teflon có đám hấp thụ C-C C-F Đối với tần số ứng với số sóng < 600cm-1, dùng polietylen Dưới số vật liệu cho tia hồng ngoại qua Tóm lại, tuỳ bước sóng ta cần quan tâm mà chọn vật liệu cuvét thích hợp * Lấy mẫu: dùng phổ hồng ngoại để phân tích chất rắn, lỏng, khí, loại có cách chuẩn bị mẫu riêng - Mẫu khí: phân tích tích mẫu khí, độ hấp thụ tia hồng ngoại nhỏ nên chiều dài ánh sáng qua chất phân tích thường 10cm Khi cần đo phổ để xác định thành phần có hàm lượng vết, độ dài nhỏ, người ta phải dùng cuvét có đường ánh sáng qua thay đổi, tăng độ dài đường ánh sáng lên nhiều lần cách dùng hệ thống gương phản chiếu nhiều lần Cũng tăng độ nhạy cách tăng áp suất mẫu khí cuvét, ví dụ đến 10atm, biện pháp gây nên rắc rối phân tích định lượng Khi phân tích vùng hồng ngoại mà có xuất hấp thụ tia IR nước CO2 phép đo cần dùng sơ đồ bù trừ (cuvet kép) - Các chất lỏng dung dịch Các mẫu chất lỏng nhiệt độ phòng thường lấy dạng nguyên mẫu dung dịch Nồng độ mẫu độ dài đường ánh sáng qua mẫu chọn cho độ truyền quang T nằm khoảng 15 - 70% Đối với chất lỏng nguyên thường dùng lớp mỏng, bè dày - 0,001 - 0,05 mm Đối với dung dịch, thường chọn nồng độ - 10% bề dày lớp dung dịch 0,1mm Điều cần lưu ý tất chất có khả hoà tan dung môi, không hấp thụ IR vùng cần nghiên cứu đến nồng độ cần thiết thích hợp Trong trường hợp có thể, muốn ghi phổ hồng ngoại vùng 4000-1333cm-1, người ta tiến hành đo với dung dịch 10% dung môi CCl4, dùng cuvét 0,1mm ghi phổ vùng 1333 - 650cm -1 đo với dung dịch 10% CS2 Cuvét đựng dung dịch để ghi phổ cấu tạo với "cửa sổ", bịt phân cách vòng đệm mỏng bẳng teflon, đồng chì (kỹ thuật chế tạo phức tạp, không đề cập đây) Độ dài đường ánh sáng qua cuvét ghi xác Đối với chất lỏng không hoà tan dung môi thích hợp, người ta tạo màng mỏng chất lỏng để ghi phổ hồng ngoại: cho giot chất lỏng nguyên vào "cửa sổ" không hấp thụ tia IR, sau ép vào nhau, lắp vào giá đỡ thích hợp đưa vào máy đo - Các mẫu chất rắn: + Đối với loại polime, nhựa, chất rắn vô định hình, mẫu hoà tan vào dung môi dễ bay thích hợp, sau đổ lênmột phiến NaCl (muối mỏ), làm bay dung môi cách đun nóng nhẹ, ta lớp chất rắn mỏng lắng lại phiến đó, sau đưa vào máy đo + Nghiền mẫu bột chất rắn mịn trộn với dầu khoáng, hexaclorobutadien, pefluorokerosen, mỡ clorfuorocacbon vv … Hỗn hợp phết lên phiến cu vét ép vào Chiều dày mẫu cho đám hấp thụ mạnh có độ truyền quang - 60 - 80% * Ép viên: Mẫu nghiền mịn (1-100Microgam) trộn với bột KBr ép hỗn hợp với áp suất - 4200 - 7000kg/cm2 Thường người ta tạo viên đường kính - 1cm, dày - - 2mm Cũng dùng halogenua kim loại kiềm khác, đặc biệt CsI, CsBr dùng để đo vùng bước sóng dài Kỹ thuật dùng phân tích định lượng tạo mẫu chuẩn có nồng độ khác Mẫu không ẩm có ẩm, ghi phổ cuất đám phổ liên kết - H 3450cm-1 Cũng cần ý ép gây nên phân tích biến dạng mẫu điều kiện nhiệt độ áp suất nén Ứng dụng pp phổ dao động Nhận biết chất - Trước ghi phổ hồng ngoại, nói chung ta có nhiều thông tin hợp chất hỗn hợp cần nghiên cứu, như: trạng thái vật lý, dạng bên ngoài, độ tan, điểm nóng chảy, điểm cháy, đặc biệt lịch sử mẫu Nếu cần biết mẫu chất nguyên chất hay hỗn hợp Sau ghi phổ hồng ngại, chất nghiên cứu hợp chất hữu trước tiên nghiên cứu vùng dao động co giãn H để xác định xem mẫu thuộc loại hợp chất vòng thơm hay mạch thẳng hai Sau nghiên cứu vùng tần số nhóm để xác định có hay nhóm chức Trong nhiều trường hựp việc đọc phổ (giải phổ) tìm tần số đặc trưng không đủ để nhận biết cách toàn diện chất nghiên cứu, có lẽ suy đoán kiểu loại hợp chất Cũng cần tránh khuynh hướng cố gắng giải gán cho đám phổ quan sát thấy, đám phổ vừa yếu vùng phổ phức tạp Mỗi phát loại chất, người ta so sánh phổ chất nghiên cứu với phổ chất nguyên chất tương ứng để nhận định Hiện người ta công bố số tuyển tập phổ hồng ngoại chất tần số nhóm đặc trưng - Xác định độ tinh khiết Phổ hồng ngoại dùng để xác định độ tinh khiết chất Khi thích hợp chất không tinh khiết thường độ rõ nét đám phổ riêng biệt bị giảm, xuất thêm đám phổ làm "nhoè" phổ Khi tạp chất có hấp thụ mạnh IR mà thành phần không hấp thụ hấp thụ yếu việc xác định thuân lợi Ví dụ nhận lượng nhỏ xeton hidrocacbon hidrocacbon thực tế không hấp thụ vùng phổ - 1720cm1 số sóng đặc trưng cho nhóm C = O Phương pháp thường dùng để kiểm tra sản xuất nhiều loại hoá chất quy mô công nghiệp Suy đoán tính đối xứng phân tử Ví dụ xét xem phân tử NO2 phân tử gồm nguyên tử thẳng hàng hay có cấu tạo uốn võng Thực tế cho thấy phổ hấp thụ IR NO2 có đám 750, 1323, 1616cm-1 (không giống CO2 có đám phổ, nên phân tử NO2 phải có cấu tạo uốn võng Phân tích định lượng Khả ứng dụng phổ hồng ngoại ngành phân tích định lượng phụ thuộc trang thiết bị trình độ phòng thí nghiệm Ngày nay, đời máy quang phổ hồng ngoại đại, tăng tỷ lệ tín hiệu/nhiễu làm cho việc phân tích định lượng thêm xác mở rộng phạm vi phân tích định lượng Về nguyên tắc, việc phân tích định ượng theo phương pháp phổ hồng ngoại dựa vào định luật Lambert – Beer A=lg(Io/I)=abc A: Độ hấp thụ tia IR Io: Cường độ xạ trước qua mẫu, I: cường độ xạ sau qua mẫu a: Hệ số hấp thụ, b: bề dày mẫu c: Nồng độ chất nghiên cứu Thực tế, người ta xác định nồng độ nhóm chức hợp chất cần phân tích Ví dụ, xác định nồng độ hexanol theo độ hấp thụ liên kiết OH Về thực nghiệm, có cách xác định độ hấp thụ A a, Phương pháp đường chuẩn Ví dụ xác định chất dạng dung dịch Chọn số sóng thích hợp, cho dung dịch cần đo vào cuvét Chỉ số độ đo máy tỷ lệ với I Lại cho dung môi nguyên chất vào Cuvet Lần số đo tỷ lệ với Io Theo hệ thức trên, xác định A tương ứng với nồng độ C Ở máy đại, giá trị A tính ghi trực tiếp Từ nồng độ khác biết, đo giá trị A tương ứng, vẽ đồ thị A - C Sau với nồng độ cần xác định, đo A theo đồ thị chuẩn mà tìm C b, Phương pháp đường Có giá trị A cho trực tiếp máy Nếu hỗn hợp có nhiều thành phần có đám phổ xen phủ để tìm nồng độ thành phần phải giải hệ phương trình nhiêu ẩn (tương tự phương pháp phổ điện tử) Kết thu theo phương pháp phổ hồng ngoại bị hạn chế sau: - Cuvét đựng mẫu thường làm NaCl, KBr mềm, dễ bị biến dạng, bề dày mẫu (giá trị b) thay đổi từ mẫu sang mẫu khác Cuvét bị tác động hoá học dung môi Do dẫn đến sai số phép đo Sai số phép đo nguyên nhân khác.- Do hiệu ứng tập hợp phân tử chất hoà tan dẫn đến thay đổi tần số hấp thụ, hình dáng, cường độ hấp thụ - Do máy quang phổ hồng ngoại không đủ độ phân giải cần thiết nên không đủ khả đo đám phổ có tần số hẹp Mặc dù phương pháp phổ dao động phương pháp hữu hiệu để xác định chất định tính định lượng, ứng dụng rộng rãi nghiên cứu khoa học kiểm tra công nghiệp, phương pháp có hạn chế định: - Bằng phương pháp phổ hồng ngoại không cho biết phân tử lượng (trừ trường hợp đặc biệt) - Nói chung phổ hồng ngoại không cung cấp thông tin vị trí tương đối nhóm chức khác phân tử - Chỉ riêng phổ hồng ngoại chưa thể biết chất nguyên chất hay chất hỗn hợp có trường hợp chất có phổ hồng ngoại giống  ... không tiếp xúc với xạ IR, đầu (gọi đầu nóng) tiếp xúc với tia IR, dưới tác dụng IR nhiệt độ đầu nối tăng Sự chênh lệch nhiệt độ đầu nối tạo hiệu, phụ thuộc vào lượng xạ IR đập vào đầu nóng Thời... cm-1 3856 cm-1 Độ hấp thụ đám phổ NIR thấp từ 10 đến 1000 lần so với đám phổ vùng hồng ngoại Vùng NIR ghi với hệ quang học thạch anh, kết nối với detectơ nhạy với NIR nguồn xạ mạnh * Vùng hồng ngoại... đo lượng xạ đập vào bolomet Người ta lắp bolomet thành nhánh cầu wheastone, tia IR đập vào bolomet cầu cân Khi tia IR đập vào bolomet, thay đổi điện trở, cầu cân bằng, tạo nên dòng điện chạy qua