Phổ hấp thụ hồng ngoại là phương pháp vật lý hiện đại cho nhiều thông tin quan trọng về thành phần cấu tạo của phức chất. Khi chiếu mẫu nghiên cứu bằng bức xạ hồng ngoại có thể làm dịch chuyển mức năng dao động quay của các phân tử. Đối với các phân tử đơn giản có thể dùng công thức năng lượng dao động để tính tần số của dải hấp thụ ứng với dao động cơ bản. Còn đối với các phân tử phức tạp ta thường dùng phương pháp gần đúng dao động nhóm. Phương pháp này dựa trên giả thiết trong phân tử các nhóm nguyên tử là tương đối độc lập với nhau. Do vậy mỗi nguyên tử được đặc trưng bằng một phổ hấp thụ nhất định trong phổ hồng ngoại.
Phương pháp phổ hồng ngoại là một phương pháp quan trọng trong việc xác định thành phần và cấu tạo phức chất. Khi có sự tạo phức giữa các phối tử và ion kim loại, dẫn đến sự thay đổi vị trí các dải hấp thụ nhóm khi chuyển từ phổ của phối tử tự do sang phổ của phức, cho ta biết vị trí phối trí, bản chất liên kết kim loại - phối tử trong phức, cách phối trí của phân tử phối tử [4].
Để đánh giá bản chất và đặc tính của các liên kết trong phức chất giữa kim loại M và phối tử L, người ta thường so sánh phổ các phức chất với phổ của muối kim loại kiềm cùng phối tử như KnL hay NanL đó là những chất mang bản chất ion. Hoặc với phổ của các chất kiểu R - L (R là ankyl hay H) có liên kết mang bản chất cộng hóa trị. Trên cơ sở này ta có thể đánh giá mức độ tương đối cộng hóa trị và độ bền của liên kết kim loại - phối tử trong phức chất nghiên cứu.
Xét một vài tần số đặc trưng của liên kết: C - O, N - H, O - H
Các tần số νc=o, νasc-o, νsc-o
Trong phổ hồng ngoại của các axit cacboxylic và muối của chúng có tính đặc thù cao. Đặc trưng của các nhóm –COOH là các dải hấp thụ mạnh trong vùng 1700 ÷ 1750 cm-1 (νc=o
), các nhóm –COO- trong vùng 1570 ÷ 1590 cm-1 (νasc-o) và vùng 1400 ÷ 1420 cm-1 (νsc-o). Các phân tử aminoaxit thường có cấu tạo lưỡng cực, trong phổ hồng ngoại của chúng các giá trị số νasc-o
nằm trong khoảng 1600 ÷ 1630 cm-1, còn νsc-o
nằm trong khoảng 1400 ÷ 1415 cm-1. Phương pháp phổ hồng ngoại thường rất tin cậy trong xác định sự có mặt các nhóm –COOH ; nhóm –COO-
trong phân tử và phân biệt nhóm –COOH phối trí hay không phối trí. Các giá trị νc=o trong các trường hợp này khác biệt khá lớn.
Các tần số νN-H, δN-H
Các dải dao động hóa trị của các liên kết N - H trong phổ của các amin nằm trong vùng 3500 ÷ 3330 cm-1 (νN-H), các dao động biến dạng nằm trong vùng 1600 cm-1
(δN-H). Trên phổ của các phức, dải hấp thụ νN-H rộng hơn còn các giá trị tần số của chúng thấp hơn trong phổ các amin. Dựa vào mức độ giảm νN-H
trên phổ của các phức so với phổ của các muối natri hoặc kali cùng các phối tử để đánh giá độ bền của liên kết M - N, sự chuyển dịch này càng lớn càng bền.
Các tần số νO-H
và δO-H
Các dải hấp thụ đặc trưng của ion hiđroxyl ở 3760 ÷ 3500 cm-1
(νO-H), của nước ẩm trong khoảng 3600 ÷ 3200 cm-1 (νO-H), của nước kết tinh trong mẫu khoảng 1600 ÷ 1615 cm-1 (δO-H
).
Việc phân tích phổ hồng ngoại của các phức aminoaxit với kim loại là không dễ dàng. Bởi sự hấp thụ của nhóm amin bị xen phủ bởi sự hấp thụ của nhóm nước kết tinh, có tần số dao động của nhóm –COO-
thì không những chịu ảnh hưởng của sự tạo phức mà còn chịu ảnh hưởng của liên kết hiđro giữa nhóm –C=O với nhóm –NH2 của phân tử khác. Mặt khác tần số dao động bất đối xứng của nhóm –COO-
và tần số dao động biến dạng của nhóm –NH2 trong phức của aminoaxit cùng nằm trong vùng gần 1600 cm-1 càng làm khó khăn cho việc quy gán các tần số hấp thụ. Do đó việc gán các dải hấp thụ cho các dao động xác định nhiều khi không thống nhất [13].