Phương pháp phổ hồng ngoại trong phân tích cấu trúc hoá lý

Một tài liệu cực hay dành cho các học viên cao học đang học "Phương pháp phổ hồng ngoại (IR_UV) trong phân tích cấu trúc hoá lý"

PHỔ HỒNG NGOẠI

(PHỔ IR)

2 1

c : vận tốc ánh sáng (cm s  1 )

 : tần số dao động nối (cm  1 )

f : hằng số lực (dyne cm  1 )

2 1

2 1

m m

SỰ PHỤ THUỘC CỦA  VÀO f VÀ  – CÁC VÙNG PHỔ IR

Fingerprint region

VÍ DỤ PHỔ HỒNG NGOẠI

VÙNG X  H (X = C, N, O) TRONG PHỔ IR

DẢI IR CỦA NỐI N  H

DẢI IR CỦA NỐI O  H

DẢI IR CỦA NỐI O  H

DẢI IR CỦA NỐI O  H

DẢI IR CỦA NỐI  C  H

QUAN TRỌNG NHẤT LÀ VÙNG NỐI ĐÔI

CƯỜNG ĐỘ HẤP THU IR

Cường độ hấp thu IR phụ thuộc vào momen lưỡng cực

CÁC HẤP THU TRONG VÙNG DẤU TAY

PHỔ IR – TÓM TẮT

Some characteristic infrared absorption frequencies

meta-disubst 690-710 and 750-810 (m)

GIẢI PHỔ IR

Chỉ tập trung vùng > 1500 cm -1

Còn lại

CÁC BƯỚC GIẢI PHỔ IR

Hai mũi cao NO 2 1600-1500 và 1390-1300

Phổ đơn giản với các mũi C-H bên phải 3000 và các mũi khoảng 1450 , 1375

CÁC BƯỚC GIẢI PHỔ IR – VÍ DỤ

C=O N-H

C  N C-H

toluene

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3

n-hexane

2-methylbutane (isopentane)

2,3- dimethylbutane

cyclohexane

no 1375 cm -1

no –CH 3

4-methyl-1-pentene

910-920 &

990-1000

RCH=CH 2

2-methyl-1-butene

880-900

R 2 C=CH 2

2,3-dimethyl-1-butene

880-900

R 2 C=CH 2

ethylbenzene

690-710, 730-770

mono-

1500 & 1600 Benzene ring

o-xylene

735-770

ortho

p-xylene

810-840(m)

para

m-xylene

meta

690-710, 750-810(m)

2-phenylpropene

mono

880-900

R 2 C=CH 2 Sat’d C-H

p-methylstyrene

para

IR spectra ALCOHOLS & ETHERS

C—O bond 1050-1275 (b) cm -1

1 o ROH 1050

2 o ROH 1100

3 o ROH 1150 ethers 1060-1150

O—H bond 3200-3640 (b) 

1-butanol

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -OH

C-O 1 o

3200-3640 (b) O-H

2-butanol

C-O 2 o

O-H

tert-butyl alcohol

C-O 3 o

O-H

methyl n-propyl ether

no O-H

C-O ether

2-butanone

 C=O ~1700 (s)

C 9 H 12

C-H unsat’d &

sat’d

1500 & 1600 benzene

mono

C 9 H 12 – C 6 H 5 = -C 3 H 7

isopropylbenzene

n-propylbenzene?

n-propylbenzene

isopropyl split 1370 + 1385 isopropylbenzene

C 8 H 6

C-H unsat’d 1500, 1600 benzene

C 4 H 8

1640-1680 C=C

880-900

R 2 C=CH 2

isobutylene CH 3

CH 3 C=CH 2 Unst’d

ULTRAVIOLET-VISIBLE SPECTROSCOPY

(UV-VIS SPECTROSCOPY)

ELECTRONIC TRANSITION IN A MOLECULE

UV region:  E > 4 eV,  < 300 nm

VIS region: 1.5 eV <  E < 3 eV, 400 <  < 800 nm

UV SPECTRUM

I 0 : intensity of the light striking the sample

I: intensity of the light emerging from the sample

 : molar absorptivity or molar extinction coefficient (M 1 cm 1 )

c: concentration of the compound (M)

l: path length (cm)

TYPES OF ELECTRONIC TRANSITIONS

TYPES OF ELECTRONIC TRANSITIONS

THE IMPORTANCE OF CONJUGATION

Wavelength (  ) bathochromic hypsochromic

Absorbance (A)

hyperchromic

hypochromic

 max  470 nm

RELATIONSHIP BETWEEN COLOR ABSORBED

& COLOR OBSERVED

RELATIONSHIP BETWEEN COLOR ABSORBED

& COLOR OBSERVED

 max = 600 nm

 max = 452 nm

FD&C Red No 40 (azo dye)

UV-VIS REVEALS THE CONJUGATION IN THE STRUCTURE