Chương 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC
2.5. Các phương pháp khảo sát
2.5.4. Phổ hấp thụ hồng ngoại
Phổ hấp thụ hồng ngoại chính là phổ dao động quay vì khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại thì cả chuyển động dao động và chuyển động quay đều bị kích thích.
Tất cả các phân tử được cấu tạo từ các nguyên tử nối với nhau bằng các liên kết hóa học. Dao động của các nguyên tử liên kết hóa học giống như dao động của một hệ thống các quả cầu nối với nhau bằng các lò xo. Chuyển động của các quả cầu đó có thể coi là kết quả của sự chồng chập hai dao động: kéo căng và uốn cong.
Tần số dao động không những phụ thuộc vào bản chất của từng liên kết riêng biệt như: C-H hay C-O, mà còn phụ thuộc vào cả phân tử và môi trường xung quanh nó. Tương tự như trong hệ các quả cầu tự do, cả hệ thống tác động lên dao động của từng quả cầu. Biên độ dao động của một hệ sẽ tăng lên dưới tác động của sự va đập. Tương tự như vậy, biên độ dao động của các liên kết hóa học và cùng với chúng là dao động của các điện tích cũng tăng lên khi trường điện từ (sóng hồng ngoại) tác động lên chúng. Sự khác nhau giữa hệ cầu lò xo và phân tử nằm ở mức năng lượng của dao động phân tử lượng tử hóa. Do đó, các phân tử chỉ hấp thụ các sóng hồng ngoại có năng lượng tương ứng với khoảng cách giữa hai mức năng lượng dao động của nguyên tử. Như vậy, biên độ dao động tăng không liên tục mà nhảy bậc.
Đối với các phân tử nhiều nguyên tử, dao động quay thường rất phức tạp, tuy nhiên luôn có thể quy một chuyển động phức tạp thành một số những dao động đơn giản hơn gọi là dao động riêng. Mỗi dao động riêng có một mức năng lượng nhất định. Trường hợp 2-3 dao động có cùng một mức năng lượng gọi là dao động suy biến.
Người ta phân biệt dao động riêng thành hai loại:
1)Dao động hóa trị (ký hiệu là ) là những dao động làm thay đổi góc liên kết.
2)Dao động biến dạng (ký hiệu là ) là những dao động làm thay đổi góc liên kết nhưng không làm thay đổi chiều dài liên kết của các nguyên tử trong phân tử.
Mỗi loại dao động còn được phân chia thành dao động đối xứng (ký hiệu là:svà s) và bất đối xứng (ký hiệu là:asvà as).
Cường độ và hình dạng phổ:
Phổ hồng ngoại được ghi dưới dạng đường cong sự phụ thuộc của phần trăm truyền qua (100I/I0) vào số sóng. Sự hấp thụ của các nhóm nguyên tử được thể hiện bởi những đám phổ với các đỉnh phổ ở các số sóng xác định. Việc định lượng chính xác cường độ thường gặp khó khăn, sai số lớn nên các phổ thường chỉ được đánh giá định tính với độ mạnh (m), trung bình (tb) và yếu (y).
Khi phân tích phổ hồng ngoại, ngoài việc xem xét vị trí như đã trình bày ở trên, phân tử không thể hấp thụ bức xạ một cách hỗn loạn, mà chỉ hấp thụ những bức xạ tương ứng chính xác với biến thiên giữa các mức năng lượng của chúng và tuân theo nguyên tắc chọn lọc của cơ lượng tử, để một chuyển dời dao động có thể xảy ra thì phải có sự biến đổi mô men lưỡng cực điện d/dr0 trong quá trình chuyển dời.
Những chuyển mức được phép thì có xác suất lớn và được đặc trưng bởi cường độ hấp thụ lớn. Những chuyển mức bị cấm có xác suất nhỏ và đặc trưng cường độ hấp thụ nhỏ.
Phổ hồng ngoại của các mẫu trong thí nghiệm được ghi trên phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourrier (FTIR) NICOLET.