QUANG PHO HONG NGOẠI
1.4.4.1. Tính chất đặc trưng của các tần số đao động
Ta nói rằng tần số dao động cúa các nguyên tử có tính chất đặc trưng vì đối
với mỗi nhóm nguyên tử có cấu trúc nhất định, bat kể nhóm đó có trong hợp chất
nao, ta cũng có những tan số nằm trong một vùng hẹp nhất định của quang pho
hồng ngoại.
Tính chất đặc trưng của các tằn số dao động chỉ có ý nghĩa tương đối, nó chỉ
đúng nếu ta nhìn một cách đại thể. Các tần số dao động khác nhau của các nhóm nguyên tử nằm ở các vùng khác nhau của phô hồng ngoại. Đối với các nhà hóa hữu cơ, quan trọng nhất là vùng 4000 - 600 cm'', vùng này lại được chia làm hai
vùng:
Vùng phổ từ 1500 - 4000 cm” chứa các vân hdp thụ của hằu hết các nhóm
chức như: OH, NH, C =O,C=N, C=C ... nên được gọi là “vùng nhóm chức”.
Vùng phổ dưới 1500 cm” phức tạp hơn và thường dùng để nhận dạng toàn
phân tử. Ở vùng này có các dao động biến dạng của các liên kết C - H, C -€ ...
và các dao động hóa trị của các liên kết đơn C - C, C - N, C—O... Tương tác
mạnh giữa các dao động dẫn đến kết quả là rất nhiều dao động “khung” là đặc trưng cho chuyển động của cả đoạn phân tử chứ không thuộc riêng một nhóm nguyên tử nào. Vì thế vùng phổ dưới I 500 cm" được gọi là vùng “van ngón tay”
Sinh viên: Trân Thị Thanh Thảo Trang 38
Khoá luận tốt nghiệ Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Văn Dan
loại, X: C, N, O, S,
halogen).
Các loại dao động
biến dang va các vân
Vùng vân ngón tay———*>
%———— Vùng nhóm chức
Hình 1: Sơ đồ phân bé của các vân hấp thụ của các nhóm thường gặp 1.4.4.2. Tần số đặc trưng của một số nhóm nguyên tử
3040 — 3010 (y) Thường bị che phủ
2900 - 2700 (y) Thường hai vân, một
ở ~ 2720 cm"
Thường 2 hoặc 3 vân
“Shi. 2960 — 2850 (m) Thường 2 hoặc 3 vân
>CH;¿ạ
— CHO (a, B — không | 1705 — 1680 (m)
no)
>C =O (a,B — không no) | 1685 — 1665 (m)
lién hgp)
>C=C< (liên hợp với | 1640-1590 (m) Ở hệ vòng liên hợp
nhóm cacbonyl) Thường yếu hơn so
với võn veôo
-Enn 1470 — 1430 (tb) Dao động biến dang
phẳng
trans -RCH = CHR 970 — 960 (m) Dao độn biến dang
không phẳng, khi liên hop
với CO ớ990œn”
Sinh viên: Tran Thj Thanh Thao Trang 39
Khoá luận tết nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Văn Đăng
Ar-H 900 — 700 (bd) Dao động bie
dang không phẳng
cis- RHC = CHR 730 — 675 (tb)
- OH lién két hidro 3600-3200 (m) Thường tù. Liên kết hiđro càng mạnh, tần
1150 — 1040 (m)
Bang!: Tần số đặc trưng của một số nhóm nguyên tử ( m: mạnh; y: yếu; tb: trung bình; bd: biến đổi )
1.4.5. Cấu trúc phân tử và tần số đặc trưng nhóm [6]
1.4.5.1. Hằng số lực hóa trị
Trong biểu thức (*) (L3.3.1), hằng số lực hóa trị F phụ thuộc vào bản chất mối liên kết hóa học giữa hai nguyên tử. Có một mối liên hệ giữa độ bền vững của liên kết (năng lượng liên kết E) và hằng số lực hóa trị: E càng cao thì hằng số
lực hóa trị E cảng lớn, tần sế đao động của liên kết càng tăng.
Đối với những tử nhiều nguyên tử, không thể áp dụng đơn thuần công thức (*), mà phải phân tích các dao động cơ bản một cách ti mi.Tuy nhiên mối liên hệ giữa hằng số lực và năng lượng của liên kết không phải là đơn giản.
1.4.5.2. Ảnh hưởng của sự thé đồng vị
Trong công thức (*), tần số tỉ lệ nghịch với khối lượng rút gọn tức là cũng tỉ lệ nghịch với khối lượng của các nguyên tử tham gia liên kết. Khi thay một nguyên tử bằng một nguyên tử đồng vị khác, bản chất của liên kết hóa học không thay đổi và do đó hằng số lực hau như không thay đổi: Foy = Fep, Fou = Fo.p ...Tuy nhiên khi khối lượng tăng thì tan số sẽ giảm: vc.„ > Vc_p, Vou >Vọp, Y,...„„>
Vonitg ô+
Sinh viên: Trân Thị Thanh Thảo Trang 40
Khoá luận tết nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Văn Đăng
1.4.5.3. Ảnh hưởng của hiệu ứng electron
Trong mỗi dãy hợp chất cụ thể, cần xem xét tác động của các hiệu ứng electron đến độ bén vững của liên kết và đến thứ bậc của liên kết trong nhóm
nguyên tử đang xét.
Thường thì sự liên hợp làm giảm bậc của liên kết bội và làm tăng bậc của liên kết đơn xen giữa các liên kết bội. Do đó, khi các liên kết bội liên hợp với nhau thì
tần số của chúng đều giảm, ví dụ:
Loại hợp chất:- CeC- >C=C< >C=C-C=C< Arn -C-C- Bậc liên kết: 3 2 1,9 1,7 1
vem'" 2150-2260 1620-1680 1600-1650 1500-1600 700-1100 Hợp chất: CH, = CH, CH;CH=O CH;CH=CHCHO CH;(CH=CH);CHO
ve. : 1620 - 1618 1615
Yoo ! - 1720 1692 1677
Đối với nếi đôi C = C, những nhóm rút electron làm giảm mật độ electron do đó làm yếu liên kết đôi dẫn tới làm giảm tần số ve.c, còn những nhóm day
clectron thì ngược lại.
Hợp chấtCHạZCHy, CH,CH=CH, (CH;),C=CH; Cl,C=CH;
Vec 1620 1647 1655 1611
Đối với nối đôi C = O, thì mọi sự đẩy electron làm tăng cường sự phân cực vốn có của nó lại làm giảm bậc liên kết, do đó sẽ dẫn tới sự giảm tần số vc~o
Hợp chat CH;CH=O (CH;;C=O CH;COOR CH;COCI
Vcso 1720 1710 1736 1798
1.4.5.4. Ảnh hưởng của liên kết hidro
Có thể biểu diễn sự tạo thành liên kết hidro như sau:
Ave = FH a FV —B
|
IkKCHT lkhiđro