5. Phương pháp nghiên cứu
1.3.2. Phương pháp hồng ngoại (IR)
Quang phổ hồng ngoại (phổ hồng ngoại hay quang phổ dao động) là phép đo tương tác của bức xạ hồng ngoại với vật chất bằng cách hấp thụ, phát xạ hoặc phản xạ. Nó được sử dụng để nghiên cứu và xác định các chất hóa học hoặc các nhóm chức năng ở thể rắn, lỏng hoặc khí. Phương pháp hoặc kĩ thuật quang phổ hồng ngoại được thực hiện với một dụng cụ gọi là máy quang phổ hồng ngoại (hoặc máy quang phổ) tạo ra phổ hồng ngoại. Một quang phổ IR có thể được hình dung dưới dạng đồ thị về độ hấp thụ ánh sáng hồng ngoại (hoặc truyền) trên trục tung so với tần số hoặc bước sóng trên trục
hoành. Các đơn vị đặc trưng của tần số được sử dụng trong phổ IR là xentimét nghịch đảo (đôi khi được gọi là số sóng ), với kí hiệu cm-1. Các đơn vị của bước sóng IR thường được cho bằng micromet, kí hiệu μm, có liên quan đến các số sóng theo cách tương hỗ. Một dụng cụ phòng thí nghiệm phổ biến sử dụng kĩ thuật này là quang phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) .
Quang phổ hồng ngoại cũng có thể được áp dụng trong lĩnh vực phân tích định lượng, mặc dù đôi khi nó không chính xác bằng các phương pháp phân tích khác, như sắc kí khí và sắc kí lỏng. Lí thuyết chính về định lượng IR là định luật Beer hoặc định luật Beer-Lambert, được viết dưới dạng:
Trong đó: A là độ hấp thụ của mẫu. I là cường độ ánh sáng truyền qua I0 là cường độ ánh sáng tới
l là chiều dài đường truyền (chiều dài cuvet)(cm) là hệ số hấp thụ phân tử
C là nồng độ của chất phân tích (mo/l) T là độ truyền quang
Từ Định luật Beer, chúng ta có thể tìm ra mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ của mẫu vì các chất phân tích có độ hấp thụ mol cụ thể ở một bước sóng cụ thể. Do đó, chúng ta có thể sử dụng quang phổ IR và Định luật Beer để tìm nồng độ của chất hoặc các thành phần của hỗn hợp.
Một chùm ánh sáng hồng ngoại được tạo ra, đi qua một giao thoa kế (không được hiển thị), và sau đó tách thành hai chùm riêng biệt. Một được chuyển qua mẫu, cái còn lại được chuyển qua tham chiếu. Cả hai chùm đều bị phản xạ trở lại về phía một máy dò, tuy nhiên trước tiên chúng đi qua một bộ tách, nhanh chóng thay thế chùm tia nào trong hai chùm đi vào máy dò. Hai
tín hiệu sau đó được so sánh và thu được bản in. Thiết lập "hai chùm sáng" này cho quang phổ chính xác ngay cả khi cường độ của nguồn sáng thay đổi theo thời gian.
Hình 1.9. Sơ đồ của máy quang phổ hấp thụ hai chùm tia.
Quang phổ hồng ngoại (IR) là một trong những kĩ thuật quang phổ được sử dụng rộng rãi và phổ biến. Các nhóm hấp thụ trong vùng hồng ngoại hấp thụ trong một vùng bước sóng nhất định. Các đỉnh hấp thụ trong vùng này thường sắc nét hơn khi so sánh với các đỉnh hấp thụ từ vùng tử ngoại và vùng nhìn thấy. Bằng cách này, quang phổ IR có thể rất nhạy để xác định các nhóm chức trong một mẫu vì các nhóm chức năng khác nhau hấp thụ các tần số cụ thể khác nhau của bức xạ IR. Ngoài ra, mỗi phân tử có một quang phổ đặc trưng thường được gọi là dấu vân tay. Một phân tử có thể được xác định bằng cách so sánh đỉnh hấp thụ của nó với một ngân hàng dữ liệu của quang phổ. Quang phổ IR rất hữu ích trong việc xác định và phân tích cấu trúc của nhiều loại chất, bao gồm cả hợp chất hữu cơ và vô cơ. Nó cũng có thể được sử dụng cho cả phân tích định tính và định lượng các hỗn hợp phức tạp của các hợp chất tương tự.
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM