Nguyên tắc:
Khi phân tử hấp thụ năng lƣợng trong vùng hồng ngoại sẽ gây ra dao động của các nguyên tử trong phân tử. Các nguyên tử trong phân tử dao động theo ba hƣớng trong không gian gọi là dao động riêng của phân tử. Số dao động riêng của phân tử có N nguyên tử tối đa bằng 3N – 5 (đối với phân tử thẳng nhƣ CO2) và 3N – 6 (đối với phân tử không thẳng nhƣ H2O). Mỗi dao động riêng ứng với một mức năng lƣợng nhất định. Ngƣời ta phân biệt các dao động riêng thành hai loại:
- Dao động hóa trị (kí hiệu là υ) là những dao động làm thay đổi chiều dài liên kết của các nguyên tử trong phân tử nhƣng khơng làm thay đổi góc liên kết.
- Dao động biến dạng (kí hiệu là δ) là những dao động làm thay đổi góc liên kết nhƣng khơng làm thay đổi chiều dài liên kết của các nguyên tử trong phân tử.
Mỗi loại dao động còn đƣợc phân chia thành dao động đối xứng (kí hiệu là υs và δs) và bất đối xứng (kí hiệu là υas và δas). Những dao động này làm thay đổi mômen lƣỡng cực điện của liên kết và làm xuất hiện tín hiệu hồng ngoại.
Phƣơng pháp phổ hồng ngoại dựa trên cơ sở của sự tƣơng tác giữa chất cần phân tích với các tia đơn sắc có bƣớc sóng nằm trong miền hồng ngoại (400-4000 cm-1). Kết quả của sự tƣơng tác sẽ dẫn tới chất nghiên cứu hấp thụ một phần năng lƣợng và làm giảm cƣờng độ tia tới. Lúc này, phân tử sẽ thực hiện dao động làm thay đổi góc liên kết và độ dài liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Sự hấp thụ bức xạ điện từ của phân tử tuân theo phƣơng trình Lambert – Beer.
Khi chiếu một chùm sáng đơn sắc có cƣờng độ Io vào mẫu nghiên cứu, sau khi đi qua mẫu chùm ánh sáng chỉ còn là I, theo định nghĩa:
Độ truyền qua: T = I/Io = 10-εlC (2.16)
Mật độ quang: A = -lgT = - lgIo/I = εlC (phƣơng trình Lambert – Beer). Trong đó, ε: hệ số hấp thụ; l: chiều dày mẫu nghiên cứu; C: nồng độ mẫu nghiên cứu.
Đƣờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào bƣớc sóng gọi là phổ hấp thụ hồng ngoại.
Mỗi cực đại trong phổ IR đặc trƣng cho sự có mặt của một nhóm chức hoặc dao động của một liên kết. Do đó, có thể dựa vào các tần số đặc trƣng này để phán đốn sự có mặt của các liên kết hoặc nhóm chức trong phân tử chất nghiên cứu.
Thực nghiệm: Phổ hấp thụ hồng ngoại của các kết tủa đƣợc ghi theo kỹ thuật
ép viên với chất nền KBr theo tỉ lệ 2-5% mẫu/KBr, trong vùng 400- 4000 cm-1
trên máy Nicolet Magna-IR 760 Spectrometer tại Khoa Hoá học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.