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 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 hệ
thống các quả cầu nối với nhau bằng các lò xo. Chuyển động của các quả cầu lò xo này có thể coi là kết quả của sự chồng chập hai dao động: kéo căng và uốn cong.
Tần số dao động không chỉ phụ thuộc và bản chất của từng liên kết riêng biệt như: C-H hay C-O, mà còn phụ thuộc và cả phân tử và môi trường xunh quanh nó. Tương tự như hệ các quả cầu tự do, cả hệ thống tác động lên dao động của các điện tích
cũng tăng lên dưới 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 tử 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 bước sóng trong
phổ hồng ngoại có năng lượng tương ứng với khoảng cách giữa hai mữc năng lượng dao động của nguyên tử. Do đó, biên độ dao động tăng theo kiểu nhảy bậc. Đối với các
phân tử có nhiều nguyên tử, dao động quay thường rất phức tạp, tuy nhiên, 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 lại có mức năng lượng nhất định. Trường hợp 2-3 dao động
Hình 2.5. Mô hình một máy quang phổ FTIR cơ bản Người ta phân biệt dao động riêng thành hai loại:
1. Dao động hóa trị (ký hiệu là υ) là những dao động làm thay đổi góc liên kết
2. Dao động biến dạng (ký hiệu là δ) 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 daođộng đối xứng (ký hiệu là υs và δs) và bất đối xứng (ký hiệu là υasvà δas).
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, trung bình và yếu.
Khi phân tích phổ hồng ngoại, ngoài việc xem xét vị trí như đã trình bày, phân tử
chính xác với biến thiên giữa các mức năng lượng của hcungs và tuân theo nguyên tắc
chọn lọc lượng tử của cơ học lượng tử, để một chuyển dời dao động có thể xảy ra thì phải có sự biến đổi moment lượng cực điện trong quá trình chuyển dời.
Những chuyển mức được phép 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 được đo trên máy quang phổ hồng ngoại FTIR IMPACT 410 của
Viện Hóa học.