CHƢƠNG 2 : PHƢƠNG PHÁP THƢ̣C NGHIỆM
2.4. THIẾT BỊ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4.1. Phƣơng pháp cộng hƣởng từ hạt nhân NMR
Phổ NMR (Nuclear Magnetic Resonance) là một phương pháp phổ quan trọng đối với hóa học hữu cơ. Phương pháp phổ NMR nghiên cứu cấu trúc phân tử bằng sự tương tác của bức xạ điện từ tần số radio với tập hợp hạt nhân được đặt trong từ trường mạnh. Các hạt nhân này là một phần của nguyên tử và các nguyên tử lại được tập hợp lại thành phân tử. Do vậy, phổ NMR có thể cung cấp thơng tin chi tiết về cấu trúc phân tử mà khó có thể nhận được bằng bất kì phương pháp nào khác.
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân cho thông tin về số lượng nguyên tử khác biệt về mặt từ tính có mặt trong phân tử nghiên cứu. Hai loại phổ NMR thường gặp nhất là 1H – NMR, 13C – NMR. Trong đó phổ 13C – NMR có thể được sử dụng để xác định số cacbon không tương đương và để nhận biết các dạng nguyên tử cacbon (metyl, metylen, thơm, cacbonyl,..) có thể có mặt trong hợp chất. Phổ 1H – NMR xác định được số lượng của mỗi loại hạt nhân hydro riêng biệt cũng như nhận được thông tin về môi trường xung quanh của mỗi dạng.
Trong luận văn này phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H – NMR, 13C – NMR của các chất được xác định trong dung môi DMSO trên máy Brucker Avance 500 MHz tại Phịng đo phổ cợng hưởng từ, Khoa Hóa học, Trường ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội.
2.4.2. Phƣơng pháp phổ hồng ngoại IR
Mục đích: Xác định các nhóm chức có trong mẫu Chuẩn bị mẫu: Mẫu đươ ̣c đo ở da ̣ng rắn trên nên KBr
Phổ hồng ngoại, hay phổ IR là một trong những kĩ thuật phân tích quan trọng, dùng vào việc xác định các nhóm chức trong cấu trúc phân tử của cách hợp chất hữu cơ và vô cơ. Một trong các lợi thế của phổ IR là hầu như bất kìa mẫu nào và trạng thái nào cũng có thể nghiên cứu được: Chất lỏng, dung dịch, bợt khơ, khí,..
Phổ IR là mợt kĩ thuật dựa vào sự dao động và quay của các nguyên tử trong phân tử. Nói chung, phổ IR nhận được bằng cách cho tia bức xạ IR đi qua mẫu và
xác định phần tia tới bị hấp thụ với năng lượng nhất định. Năng lượng tại pic bất kì trong phổ hấp thụ xuất hiện tương ứng với tần số dao động của một phần của phân tử mẫu.
Ngoài ra Phổ IR có thể được sử dụng để phân biệt hai hay nhiều hợp chất khác nhau về cấu trúc phân tử. Do mỗi dạng liên kết có tần số dao đợng khác nhau và do hai dạng liên kết như nhau trong hai hợp chất khác nhau ở trong môi trường xung quanh khác nhau, nên khơng có hai phân tử với cấu trúc khác nhau có các hấp thụ IR. Bằng cách so sánh phổ IR của hai hợp chất ta có thể xác định chúng có giống nhau hay không. Nếu phổ IR của chúng trùng nhau về các pic, nhất là trong vùng 1500 – 650 cm-1, được gọi là vùng vân tay, thì trong hầu hết các trường hợp hai chất là đồng nhất [2].
Trong luận văn này tôi sử dụng phương pháp ép mẫu rắn (ép KBr). Tỉ lệ chất được lấy khoảng 1 – 1,5% so với KBr. Các phép đo được thực hiện trên thiết bị FT/IR – 6300 Jasco/Nhật Bản tại Bợ mơn hóa lý, Khoa Hóa học, Trường ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội. Vùng khảo sát là từ 4000-400 cm-1
với độ phân giải là 4 cm-1, số lần quét là 16-32.
2.4.3. Phƣơng pháp phân tích nhiệt vi sai
Phân tích nhiệt là phương pháp phân tích mà trong đó các tính chất vật lí cũng như tính chất hóa học của mẫu được đo một cách liên tục như những hàm của nhiệt độ, nhiệt độ ở đây thay đổi theo qui luật được định sẵn (thơng thường thay đổi tuyến tính theo thời gian). Trên cơ sở lí thuyết về nhiệt đợng học và từ sự thay đổi các tính chất đó ta có thể xác định được các thơng số u cầu của việc phân tích.
Bản chất của kĩ thuật phân tích nhiệt là dựa trên ngun lý nhiệt đợng học, có thể nói nhiệt là mợt tham số cơ bản nhất của vật lí học. Chính sự thay đổi về nhiệt kéo theo một loạt thay đổi các đại lượng vật lý khác như năng lượng chuyển pha, độ nhớt, độ đàn hồi, entropy, entanpy,….. Và vật lý đã chứng minh được rằng, độ thay đổi của nhiệt độ tỷ lệ thuận vơi độ thay đổi của nhiệt lượng mà khối vật chất đó nhận được và tỷ lệ nghịch với khối lượng và nhiệt dung của khối vật chất đó.
Phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA) là phương pháp phân tích nhiệt dựa trên việc thay đổi nhiệt độ của mẫu đo và mẫu chuẩn được xem như là một hàm của nhiệt đợ (Những tính chất của mẫu chuẩn là hoàn toàn xác định, mợt u cầu về mẫu chuẩn là nó phải trơ về nhiệt đợ)
Đối với mẫu đo thì ln xảy ra mợt trong hai trạng thái giải phóng và hấp thụ nhiệt khi ta tăng nhiệt độ của hệ, ứng với mỗi trạng thái này sẽ có mợt trạng thái chuyển pha tương ứng. Dấu của năng lượng chuyển pha sẽ đặc trưng cho q trình hấp phụ hay giải phóng nhiệt. Đồng thời ta cũng xác định được nhiệt độ chuyển pha đó.
Mọi trạng thái chuyển pha của mẫu đo sẽ là kết quả của q trình giải phóng hoặc thu nhiệt bởi mẫu, điều này sẽ tương ứng với đạo hàm của nhiệt độ được xác định từ mẫu chuẩn.
Khoảng thay đổi nhiệt độ vi phân (∆T) đối với nhiệt đợ điều khiển T mà tại đó toàn bợ hệ thay đổi cho phép phân tích nhiệt đợ chuyển pha và xác định đây là q trình chuyển pha tỏa nhiệt hay thu nhiệt
Phương pháp này cung cấp cho chúng ta những thông tin về: - Phân biệt các nhiệt độ đặc trưng
- Chuyển pha thủy tinh hóa
- Ứng xử kết tinh và nóng chảy của vật liệu - Nhiệt đợ nóng chảy và kết tinh
- Đợ tinh khiết - Độ ổn định nhiệt
- ……
Cách đo: Mẫu được đo ở dạng rắn, đo từ nhiệt đợ phịng đến 3500C, tốc độ gia nhiệt 100C/phút trên thiết bị Q1000/TA Instrument và trên thiết bị Setaram 600 tại Viện Vật liệu – Viện HLKHCNVN và trên thiết bị Q100, Q600/TA Instrument tại Đại học Toulon, Pháp.
Đây là phương pháp phân tích dựa trên sự thay đổi khối lượng của mâu theo sự thay đổi của nhiệt độ. Phương pháp này cho biết: Nhiệt đợ bắt đầu q trình phân hủy, nhiệt đợ mà ở đó qus trình phân hủy của mẫu là lớn nhất(Tmax) hoặc nhiệt độ mẫu bị phân hủy 10, 50%,….
Mẫu được đo ở dạng rắn, đo từ nhiệt đợ phịng đến 10000C, tốc độ gia nhiệt 100C/phút trên thiết bị Q600/TA Instrument tại Đại học Toulon, Pháp.
Kính hiển vi ánh sáng phân cực
Mẫu được quan sát và chụp ảnh dưới kính hiển vi dùng ánh sáng phân cực Olympus, đợ phóng đại từ 50 – 100 – 200 lần. Mẫu được đưa vào giữa hai lamen kính rồi gia nhiệt ở 2500