PHƯƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỤC PHẨM

PHƯƠNG PHÁP PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỤC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2011.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

I NGUỒN GỐC CỦA BỨC XẠ HỒNG NGOẠI: 4

II ĐẠI CƯƠNG VỀ PHỔ HỒNG NGOẠI: 52.1 Điều kiện hấp thụ bức xạ hồng ngoại: 52.2 Sự quay của phân tử và phổ quay: 62.3 Phổ dao động quay của phân tử hai nguyên tử: 82.4 Phổ dao động quay của phân tử nhiều nguyên tử: 122.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tần số đặc trưng nhóm: 172.5.1 Ảnh hưởng do cấu trúc của phân tử : 172.5.2 Ảnh hưởng do tương tác giữa các phân tử: 182.6 Cường độ và hình dạng của vân phổ hồng ngoại: 192.7 Các vân phổ hồng ngoại không cơ bản: 20III HẤP THU HỒNG NGOẠI CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ VÀ VÔ CƠ 213.1 Tần số hấp thu của hydrocarbon: 213.2 Tần số hấp thu của Alcohol và phenol: 263.3 Tần số hấp thu của ether, epoxide và peroxide: 283.4 Tần số hấp thu của hợp chất carbonyl: 293.5 Tần số hấp thu của hợp chất Nitrogen: 333.6 Tần số hấp thu của hợp chất chứa phosphor: 353.7 Tần số hấp thu của hợp chất chứa lưu huỳnh: 363.8 Tần số hấp thu của hợp chất chứa nối đôi liền nhau: 363.9 Tần số hấp thu của hợp chất chứa halogenur: 37

IV KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM VÀ ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ

4.3.5 Xác định độ tinh khiết: 424.3.6 Suy đoán về tính đối xứng của phân tử: 434.3.7 Phân tích định lượng: 43

V ỨNG DỤNG PHỔ HỒNG NGOẠI TRONG THỰC PHẨM: 44

A L i m đ u ời mở đầu ở đầu ầu

Hóa học phân tích là một phần của khoa học hóa học, phân tích thực phẩm là một

bộ môn thuộc phân tích các mẫu, đặc biệt là các mẫu thực phẩm cho phép ta xác địnhnhanh chóng các mẫu phân tích chứa hàm lượng rất nhỏ với độ chính xác cao Để phântích thực phẩm như ngày nay người ta sử dụng rất nhiều phương pháp như: phân tíchsắc ký, phương pháp điện thế, phương pháp quang…Trong đó phương pháp quang làphương pháp được sử dụng phổ biến bởi kỹ thuật này được coi là sạch và tốt vì không

sử dụng hoá chất, không ảnh hưởng sức khoẻ và an toàn cho người phân tích Mộttrong những phương pháp quang được sử dụng thì phổ hồng ngoại là một trong nhữngphương pháp quang phổ hấp thu phân tử

Phổ hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong những kỹ thuật phân tích rất hiệuquả và đã trải qua ba thập kỷ qua Một trong những ưu điểm quan trọng nhất củaphương pháp phổ hồng ngoại vượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác(nhiễu xạ tia X, cộng hưởng từ điện tử, phương pháp quang vv…) là phương pháp nàycung cấp thông tin về cấu trúc phân tử nhanh, không đòi hỏi các phương pháp tínhtoán phức tạp Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là: các hợp chấp hoá học cókhả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại,các phân tử của các hơp chất hoá học dao động với nhều vận tốc dao động và xuất hiệndải phổ hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại

Được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như trong Y học,Hóa Học, Thực phẩm,…nghiên cứu cấu trúc các hợp chất vô cơ, hữu cơ, phức chất vàtrong thực tế sản xuất Đặc biệt trong lĩnh vực thực phẩm phổ biến người ta sử dụngphổ hồng ngoại để phân tích dư lượng axit amin trong protein, đánh giá chất lượngcủa chất béo, protein thành phần của các sản phẩm sữa và hạt Phân biệt giữa bột cá,bột thịt, bột đậu nành có trong mẫu Phân tích thành phần hóa học các sản phẩm thựcphẩm như phomat, ngũ cốc, bánh kẹo, thịt bò…

Nhằm có cái nhìn tổng quát về các phương pháp phân tích cũng như cung cấpcho chúng ta một công cụ hữu hiệu trong học tập và nghiên cứu về môn phân tích thực

phẩm nên nhóm đã chọn đề tài: “Phương pháp phổ hồng ngoại và ứng dụng trong

thực phẩm” để tìm hiểu về nguyên tắc phân tích nhờ phổ hồng ngoại và những ứng

dụng của nó trong kỹ thuật phân tích hàm lượng các chất

Để có thể hoàn thành tốt bài tiểu luận này, nhóm em chân thành cảm ơn nhà trường

đã tạo điều kiện cơ sở vật chất cho nhóm làm việc, thầy Nguyễn Khắc Kiệm đã chỉdẫn và cung cấp tài liệu cũng như phương pháp làm bài cho nhóm

Tuy đã cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót về nội dung cũng nhưhình thức Rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành từ cô và các bạn!

B N I DUNG ỘI DUNG

I NGUỒN GỐC CỦA BỨC XẠ HỒNG NGOẠI:

Năm 1800, William Hershel đê phât hiện ra sự tồn tại của bức xạ nhiệt ở ngoăivùng phổ của ânh sâng nhìn thấy vă ông đặt tín cho nó lă bức xạ hồng ngoại (Infrared

- IR) Đđy lă dải bức xạ không nhìn thấy được có bước sóng từ 0,75 đến 1000 nm vẵng cũng đê chứng minh được rằng bức xạ năy tuđn theo những qui luật của ânh sângnhìn thấy Kể từ mốc lịch sử đó đến nay, trong lĩnh vực năy nhđn loại đê đạt đượcnhững bước phât triển đâng kể

Về nguồn phât xạ: Văo nửa đầu thế kỷ 19 đê tìm ra những định luật đầu tiín về

bức xạ nhiệt, đầu thế kỷ 20 đê hoăn thănh câc qui luật của bức xạ không kết hợp.Trong những năm 1920-1930 đê tạo ra câc nguồn IR nhđn tạo, phât hiện ra hiệu ứngđiện phât quang lăm cơ sở để tạo ra câc nguồn phât xạ IR (câc diodes phât quang)

Về detectors (dùng để phât hiện IR): Năm 1830 câc detectors đầu tiín theo

nguyín lý cặp nhiệt điện (thermopile) ra đời Năm 1880 ra đời quang trở cho phĩp tăngđâng kể độ nhạy phât hiện IR Từ năm 1870 đến 1920, câc detectors lượng tử đầu tiíntheo nguyín lý tương tâc bức xạ với vật liệu ra đời (với câc detectors năy bức xạ đượcchuyển đổi trực tiếp sang tín hiệu điện chứ không phải thông qua hiệu ứng nhiệt dobức xạ sinh ra) Từ năm 1930-1944 phât triển câc detectors sulfure chì (PbS) phục vụchủ yếu cho câc nhu cầu quđn sự Từ năm 1930-1950 khai thâc vùng IR từ 3 đến 5 mmbằng câc detectors Antimonium d’Indium (InSb) vă từ 1960 bắt đầu khai thâc vùng IR

từ 8 đến 14 mm bằng câc detectors Tellure de Cadmium Mercure (HgTeCd)

Trín thế giới IR đê được âp dụng trong nhiều lĩnh vực: Như ứng dụng trong chếtạo câc thiết bị quang điện tử trong đo lường - kiểm tra trong lĩnh vực thực phẩm, câcthiết bị chẩn đoân vă điều trị trong y tế, trong câc hệ thống truyền thông, câc hệ chỉ thịmục tiíu trong thiín văn, trong điều khiển câc thiết bị vũ trụ vă trong những năm gầnđđy, chúng còn được sử dụng để thăm dò tăi nguyín thiín nhiín của trâi đất vă câchănh tinh khâc, để bảo vệ môi trường Đặc biệt, nó có những ứng dụng rất quan trọngtrong lĩnh vực quđn sự Câc ứng dụng quđn sự của IR đòi hỏi câc detectors phải có độnhậy cao, đâp ứng nhanh, phải mở rộng dải phổ lăm việc của detectors vă dải truyềnqua của vật liệu quang học Cuối chiến tranh thế giới lần thứ hai nhờ ứng dụng IRngười ta đê chế tạo được bom quang - điện tự điều khiển, câc hệ thống điều khiển hỏalực trín cơ sở biến đổi quang - điện, câc thiết bị nhìn đím cho vũ khí bộ binh, câc bộđiện đăm IR vă sau thế chiến lần thứ hai đê tạo ra nhiều hệ thống điều khiển tín lửakhông đối không, không đối đất, đất đối không

Ở nước ta hiện nay, lĩnh vực năy đê được một số cơ quan khoa học trong đó cóViện nghiín cứu ứng dụng công nghệ, tiếp cận, nghiín cứu từ cuối những năm 60 củathế kỷ 20 Vă đặc biệt, hiện nay phổ hồng ngoại đang được ứng dụng rất rộng rêi tronglĩnh vực thực phẩm…

II ĐẠI CƯƠNG VỀ PHỔ HỒNG NGOẠI:

Phương phâp phđn tích theo phổ hồng ngoại lă một trong những kỹ thuật phđntích rất hiệu quả Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương phâp phổhồng ngoại vượt hơn những phương phâp phđn tích cấu trúc khâc (nhiễu xạ tia X, cộnghưởng từ điện tử vv…) lă phương phâp năy cung cấp thông tin về cấu trúc phđn tửnhanh, không đòi hỏi câc phương phâp tính toân phức tạp

Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là: các hợp chất hoá học có khả nănghấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại, các phân

tử của các hợp chất hoá học dao động với nhiều vận tốc dao động và xuất hiện dải phổhấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại

Các đám phổ khác nhau có mặt trong phổ hồng ngoại tương ứng với các nhómchức đặc trưng và các liên kết có trong phân tử hợp chất hoá học Bởi vậy phổ hồngngoại của một hợp chất hoá học coi như "dấu vân tay", có thể căn cứ vào đó để nhậndạng chúng

Phổ hấp thu hồng ngoại là phổ dao động quay vì khi hấp thu bức xạ hồng ngoạithì cả chuyển động dao động và chuyển động quay đều bị kích thích Bức xạ hồngngoại có độ dài sóng từ 0,8 đến 1000µm và chia thành ba vùng:

1- Cận hồng ngoại ( near infrared) λ = 0,8 – 2,5µm2- Trung hồng ngoại ( medium infrared) λ = 2,5 – 50µm3- Viễn hồng ngoại ( far infrared) λ = 50 - 100µmTrong thực tế, phổ hồng ngoại thường được ghi với trục tung biểu diễn T%, trụchoành biểu diễn số sóng với trị số giảm dần ( 4000 – 400 cm-1)

2.1 Điều kiện hấp thụ bức xạ hồng ngoại:

Không phải bất kỳ phần tử nào cũng có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại.Mặt khác bản thân sự hấp thụ đó cũng có tính chất chọn lọc Để một phần tử có thểhấp thụ bức xạ hồng ngoại, phân tử đó phải đáp ứng các yêu cầu sau:

* Độ dài sóng chính xác của bức xạ:

Một phân tử hấp thụ bức xạ hồng ngoại chỉ khi nào tần số dao động tự nhiên của một phần phân tử (tức là các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử tạo thành phân tử đó) dao động cùng tần số của bức xạ tới

Ví dụ: Tần số dao động tự nhiên của phân tử HCl là 8,7.1013s-1

Ứng với: 1013 2890 1

10 3

10 7 ,

* Lưỡng cực điện:

Một phân tử chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại khi nào sự hấp thụ đó gây nên sự biếnthiên momen lưỡng cực của chúng Một phân tử được gọi là có lưỡng cực điện khi ởcác nguyên tử thành phần của nó có điện tích (+) và điện tích (-) rõ rệt

Khi phân tử lưỡng cực được giữ trong một điện trường (như khi phân tử được giữ

trong một dòng IR), điện trường đó sẽ tác dụng các lực lên các điện tích trong phân tử.Các điện tích ngược nhau sẽ chịu các lực theo chiều ngược nhau, điều đó dẫn đến sựtách biệt hai cực tăng hoặc giảm.Vì điện trường của bức xạ hồng ngoại làm thay đổi độphân cực của chúng một cách tuần hoàn, khoảng cách giữa các nguyên tử tích điện củaphân tử cũng thay đổi một cách tuần hoàn.

Khi các nguyên tử tích điện này dao động, chúng hấp thụ bức xạ hồng ngoại.Nếu vận tốc dao động của các nguyên tử tích điện trong phân tử lớn, sự hấp thụ bức xạmạnh và sẽ có đám phổ hấp thụ mạnh, ngược lại nếu vận tốc dao động của các nguyên

tử tích điện trong phân tử nhỏ, đám phổ hấp thụ hồng ngoại yếu.Theo điều kiện này thìcác phần tử có 2 nguyên tử giống nhau sẽ không xuất hiện phổ dao động Ví dụ O2, N2

v.v… không xuất hiện phổ hấp thụ hồng ngoại Đó cũng là một điều may mắn, nếukhông người ta phải đuổi hết không khí ra khỏi máy quang phổ kế hồng ngoại Tuynhiên trong không khí có CO2 và hơi nước (H2O) có khả năng hấp thụ tia hồng ngoạinhưng điều này có thể bù trừ được bằng thiết bị thích hợp

2.2 Sự quay của phân tử và phổ quay:

Xét phân tử AB được tạo thành từ hai nguyên tử A và B có khối lượng m1 và m2,xem khối lượng m1 và m2 đặt tại tâm của hai hạt nhân với khoảng cách của hai nhân là

r0 Hai nguyên tử được xem là nối cứng vào nhau và được gọi là một “ quay tử cứng”.Dưới dạng quay tử cứng, phân tử có khả năng quay xung quang những trục đi quatrọng tâm của hệ, cách các tâm hạt nhân các khoảng r1 và r2

Hình 1: Mô hình quay tử cứng phân tử hai nguyên tử

Momen quán tính I của quay tử được xác định:

2 2 2 1

2 1 2 2 2

2

m m

m m r m r m

2 1

m m

m m





 hoặc

2 1

1 1 1

) 1 (

) 1 ( 

hBJ J

E q (4)

Hệ thức (4) cho thấy năng lượng quay tỉ lệ nghịch với momen quán tính I và cácmức năng lượng quay ứng với J càng lớn thì càng cách xa nhau:

) 1 ( 

b Sơ đồ phổ quay với chuyển mức 0  1

Phổ quay của phân tử được phát sinh do sự chuyển dịch giữa các mức năng lượngquay Đối với quang phổ quay thuần tuý của phân tử hai nguyên tử, sự chuyển dịchtuân theo qui tắc chọn lọc:

1





J (+1: hấp thu, -1: phát xạ)Theo mô hình cứng, phổ quay của phân tử hai nguyên tử là một dãy vạch đềunhau với tần số:

2B (01); 4B( 12) ; 6B( 23)…

Người ta thu được phổ quay của phân tử khi dùng bức xạ hồng ngoại xa hoặc visóng tác động lên mẫu khảo sát Các phổ quay có thể giúp nhận dạng các chất và chophép xác định khoảng cách giữa các hạt nhân nguyên tử và góc giữa các liên kết đốivới các phân tử đơn giản, momen lưỡng cực điện của nhiều phân tử…

Phổ vi sóng cho độ chính xác cao hơn nhiều so với phổ hồng ngoại xa, nhưngviệc nghiên cứu trong vùng phổ vi sóng gặp phải hai hạn chế:

Thứ nhất, mẫu phải được chuyển thành trạng thái khí với áp suất không dưới

10-3 mmHg

Thứ hai, để hấp thu bức xạ vi sóng, phân tử phải có momen lưỡng cực ở trạng

thái cơ bản, bởi vì sự quay tự nó không tạo ra được momen lưỡng cực Để nghiên cứunhững phân tử không có momen lưỡng cực như O2, N2… người ta dùng phổ quaykhuyếch tán tổ hợp

Các phổ quay thực nghiệm cho thấy các khoảng cách (2B, 4B…) giữa các vạchkhông hoàn toàn bằng nhau, do phân tử khi quay thì khoảng cách giữa hai nguyên tửcũng dao động cách xa nhau chứ không cố định như giả thiết tính toán

2.3 Phổ dao động quay của phân tử hai nguyên tử:

Sự xuất hiện của quang phổ dao động:

Dao động của phân tử gồm hai nguyên tử là dao động giãn và nén dọc theo trụcliên kết của hai nguyên tử, được gọi là dao động giãn (stretching) hay dao động hoá trị.Kết quả của dao động này là làm thay đổi độ dài liên kết của các nguyên tử trong phântử

Trước hết chúng ta cũng xét trường hợp phân tử AB được tạo thành từ hainguyên tử A và B A và B được xem như hai quả cầu khối lượng mA, mB nối với nhaubởi một lò xo Khoảng cách giữa tâm A và tâm B ở vị trí cân bằng là r0 Nếu giữ chặtmột quả cầu còn quả kia ép lại rồi bỏ tay ra thì quả cầu thứ hai sẽ dao động quanh vị trícân bằng ban đầu với một độ lệch ∆r Trong hệ sẽ xuất hiện một lực luôn luôn cókhuynh hướng kéo chúng về vị trí cân bằng gọi là lực hồi phục, kí hiệu là F

Bài toán dao động như trên có thể đưa về trường hợp bài toán tính dao động củamột điểm động và một điểm tĩnh (được gọi là một hệ dao động tử) và có thể xảy ra vớibiên độ dao động không đổi (dao động điều hoà) hoặc biên độ dao động thay đổi (daođộng không điều hoà)

Dao động điều hoà:

Trong trường hợp này, lực hồi phục F tỉ lệ với biên độ ∆r:

Biểu thức trên cho thấy dao động sẽ có tần số càng cao nếu hằng số lực liên kết kcàng lớn và khới lượng thu gọn µ càng nhỏ Khi đồng nhất dao động tự nhiên củaphân tủ gồm hai nguyên tử theo mô hình hai quả cầu nói trên, biểu thức (6) trở thành:

vm - tần số do dao động tự nhiên của phân tử

k - lực liên kết giữa hai nguyên tử

µ - khối lượng thu gọn của phân tử

Mặt khác khi các dao động tử thực hiện dao động, dưới tác dụng của lực hồi phục

F thì nó sẽ có thế năng Er:

)( o

r k r k r r dr

E

F       (7)suy ra:

E R  k(r r o)2E O

2

1

(8) Với:

Er - thế năng của hệ ứng với một sự chuyển dịch nào đó khỏi vị trí cân bằng

E0 - thế năng của hệ ứng với vị trí cân bằng ( tức r = r0), cũng là thế năng cựctiểu của hệ

Biểu thức (8) còn giúp ta hình dung đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế năng củaphân tử hai nguyên tử trong dao động điều hoà vào khoảng cách r giữa hai nguyên tử

Đó là một parabol có trục đối xứng là đường thẳng đứng đi qua điểm cực tiểu của thếnăng Ở mỗi trạng thái dao động, khoảng cách r giữa hai nguyên tử thay đổi xungquanh giá trị ro từ một giá trị cực đại rmax đến một giá trị cực tiểu rmin Ở hai giá trị giới

hạn đó thế năng Er của hệ bằng năng lượng toàn phần do dao động Edđ Theo cơ họclượng tử, năng lượng toàn phần Edđ chỉ có thể nhận một dãy các giá trị gián đoạn:

Hình3: a) Đường cong thế năng và các mức năng lượng dao động của phân tử hai

nguyên tử dao động điều hoà b) Phổ dao động trong trường hợp dao động điều hoà

m r

2

1 ( 

dđ n dđ IR

Dao động không điều hoà:

Trong thực tế, dao động của phân tử không phải là dao động điều hoà vì khi haihạt nhân tiến lại gần nhau thì lực tương tác giữa chúng lớn hơn khi chúng ở cách xanhau Do đó đường biểu diễn thế năng theo khoảng cách r không phải là một hìnhparabol mà là một đường cong không đối xứng với khoảng cách các mức năng lưọngdao động không đều hoà ( khi số lượng tử n càng tăng, các mức năng lượng càng sítgần vào nhau Dao động không điều hoà cũng không tuân theo qui tắc chọn lọc ∆n = 

1 mà mọi sự chuyển mức năng lượng khác nhau (  2, 3…) đều có thể xảy ra Tuynhiên, khi n càng tăng thì xác suất chuyển sẽ càng giảm tức cường độ vân hấp thutương ứng sẽ càng yếu Phổ dao động của phân tử hai nguyên tử không phải chỉ gồmmột vạch duy nhất mà là một tập hợp nhiều dãy vạch, mỗi dãy vạch ứng với sự chuyểndịch của phân tử từ một mức dao động xác định đến những mức khác Vạch hấp thu:

- Tương ứng với sự chuyển mức ( 01) gọi là vạch cơ bản

- Tương ứng với sự chuyển mức ( 02) là vạch hoạ tần thứ nhất ( có số sóng 

2 số sóng vạch cơ bản)

- Tương ứng với sự chuyển mức (0 3) là vạch tần thứ hai ( có số sóng  3 sốsóng vạch cơ bản)

Hình 4: đường cong thế năng và các mức năng lượng dao động của phân tử hai

nguyên tử dao động không điều hoà.

Quang phổ dao động quay ( phổ hồng ngoại):

Khi phân tử hấp thu bức xạ hồng ngoại thì phổ thu được không chỉ là phổ daođộng không điều hoà mà còn là phổ dao động quay, do khi năng lượng của bức xạ đủlớn để kích thích các trạng thái dao động thì nó cũng làm thay đổi cả trạng thái quay.Kết quả là “ vạch” hấp thu phổ ứng với quá trình dao động không phải là một vạch duy

nhất mà bao gồm nhiều tập hợp vạch nhỏ là đám vạch có tần số V = Vdd + Vq cònchính vạch có tần số Vdd thì lại không xuất hiện.

Các máy quang phổ có độ phân giải kém không cho thấy các vạch riêng lẻ củađám mà chỉ cho thấy một đường cong viễn quanh các vạch đó

2.4 Phổ dao động quay của phân tử nhiều nguyên tử:

Chuyển động dao động của phân tử nhiều nguyên tử là rất phức tạp Để đơn giản,người ta thường phân một chuyển động phức tạp thành một số hữu hạn các dao độngđơn giản hơn gọi là dao động cơ bản hay dao động chuẩn hay dao động riêng Các daođộng riêng của phân tử có thể được kích thích bởi các bức xạ điện từ một cách chọnlọc, đối với các phân tử có momen lưỡng cực µ thì chỉ những dao động nào làm thayđổi momem lưỡng cực này mới bị kích thích bức xạ hồng ngoại ( những dao độngkhông làm thay đổi momen lưỡng cực sẽ bị kích thích bởi tia Raman) Các dao độngriêng nào có mức năng lượng gọi là dao động suy biến Một cách tổng quát, số daođộng cơ bản trong phân tử gồm N nguyên tử trong trường hợp chung là 3N-6, trongtrường hợp phân tử thẳng hàng là 3N-5 Trong trường hợp phân tử đối xứng như CO2,

CH4, CCl4… do một số dao động suy biến có tần số như nhau nên tổng số các daođộng riêng thực tế sẽ nhỏ hơn tổng số các dao động cơ bản tính theo công thức lýthuyết

Dao động cơ bản:

Ở phân tử có từ ba nguyên tử trở lên, ngoài dao động hoá trị là loại dao động làmthay đội độ dài liên kết của các nguyên tử trong phân tử như ở phân tử hai nguyên tử,còn có loại dao động có thể làm thay đổi góc giữa các liên kết được gọi là dao độngbiến dạng ( deformation) Thay đổi góc liên kết dễ hơn thay đổi độ dài liên kết là vì thếnăng của dao động biến dạng thưòng nhỏ hơn so với dao động hoá trị Người ta cònphân biệt dao động hoá trị đối xứng Vđx ( khi hai liên kết cùng dài ra hoặc cùng ngắnlại) với dao động hoá trị bất đối xứng Vbđx ( khi một liên kết dài ra trong khi liên kếtkia ngắn lại) Với dao động biến dạng, người ta còn phân biệt biến dạng trong mặtphẳng tmp ( sự thay đổi góc liên kết xảy ra trong cùng mặt phẳng) với biến dạng ngoàimặt phẳng nmp ( sự thay đổi góc liên kết xảy ra không cùng mặt phẳng)

Hình 5: Các kiểu dao động trong phân tử nước

a) dao động hoá trị đối xứng b) dao động hoá trị bất đối xứng

Trường hợp phân tử gồm ba nguyên tử thẳng hàng điển hình là CO2 .Số dao động

cơ bản là 3 x 3 – 5 =4, về mặt lý thuyết gồm dao động hóa trị đối xứng , bất đối xứngcủa liên kết C – O , dao động biến dạng trong và ngoài mặt phẳng của góc O – C – O Trong thực tế, phổ hồng ngoại chỉ có hai vân hấp thu , một ở 2349 cm-1 do dao độnghóa trị bất đối xứng và một vân ở 667 cm-1 ứng với dao động biến dạng COC Điều nàyđược giải thích là do CO2 thẳng hàng nên dao động hóa trị đối xứng không làm thayđổi mômen lưỡng cực của phân tử nên không thể hiện trên phổ hồng ngoại, còn haidao động biến dạng trong và ngoài mặt phẳng của góc C – O – C là hai dao động suybiến nên chúng chỉ thể hiện ở cùng một tần số, tức chỉ ứng với một vân hấp thu

Dao động nhóm – tần số đặc trưng nhóm:

Việc giải thích nguồn gốc của các vân hấp thu trên phổ hồng ngoại của các phân

tử nhiều nguyên tử không đơn giản như các ví dụ minh họa ở trên vì trong các phân tửphức tạp, số kiểu dao động tăng lên rất nhiều Các dao động trong phân tử còn có khảnăng tương tác với nhau làm biến đổi lẫn nhau nên tần số không còn tương ứng vớinhững tần số cơ bản nữa Nhiều dao động gần giống nhau có thể cùng thể hiện ở mộtvùng tần số hẹp dưới dạng một vân phổ chung Để bớt phức tạp người ta sử dụng kháiniệm “dao động nhóm” bằng cách xem một vài dao động của các liên kết riêng rẽ hoặccác nhóm chức là độc lập đối với các dao động khác trong toàn phân tử và gọi là daođộng định vị Ví dụ như nhóm metylen > CH2 gồm các kiểu dao động đối xứng VCH(đx),

dao động bất đối xứng VCH(bđx) , dao động kéo, dao động xuắn , dao động quạt … Cácnhóm NH2 , CCl2 … cũng có các kiểu dao động tương tự Theo quan niệm dao độngnhóm, những nhóm nguyên tử dao động giống nhau trong các phân tử có cấu tạo khácnhau sẽ có dao động thể hiện định vị thể hiện ở những tần số hay sóng giống nhau goi

là tần số đặc trưng nhóm hay số sóng đặc trưng nhóm, có sóng dao động hóa trị lý

thuyết được xác định từ hệ thức sau đây:

u

k c

c – vận tốc của bức xạ chân không

Biểu thức (10) cho thấy khi khối lượng thu gọn khác nhau không nhiều, số sónghóa trị tăng theo hằng số lực hóa trị :

;

c c V c c V c c

V      V coV cc

Ngược lại, khi hằng số lực hóa trị khác nhau không nhiều thì phân tử có khốilượng thu gọn nhỏ sẽ hấp thu ở số sóng cao hơn phân tử có khối lượng thu gọn lớn

Đây chính là nguyên nhân làm cho các vân hấp thu do dao động hóa trị của O-H, N-H,C-H… xuất hiện ở khoảng số sóng rất cao trên phổ hồng ngoại.

Các vùng phổ hồng ngoại:

Như đã nói ở trên, phổ hồng ngoại thường được ghi với trục tung biểu diễn T%,trục hoành biểu diễn số sóng với trị số giảm dần (4000 – 400 cm-1 ) Theo thói quen,nhiều người vẫn gọi số sóng là tần số và thường kí hiệu V, đơn vị cm-1 để biểu diễnchúng

Hầu hết các nhóm nguyên tử trong hợp chất hữu cơ hấp thu ở vùng 4000-650 cm

-1 Vùng phổ từ 4000-1500 cm-1 được gọi là vùng nhóm chức vì chứa hầu hết các vân

hấp thu của các nhóm chức như OH, NH, C=O, C=N, C=C…Vùng phổ nhóm chức tậptrung làm bốn vùng mà mỗi vùng, tần số đặc trưng nhóm có giá trị thay đổi phụ thuộcvào cấu tạo của phân tử: Vùng 3650-2400 cm-1 chứa các vân dao động hóa trị của X-H(X:O, N, C, S, P…); vùng từ 2400-1900 cm-1 gồm các vân do dao động hóa trị của cácnhóm mang liên kết ba hoặc hai liên kết đôi kề nhau: vùng 1900-1500cm-1 chứa cácvân dao động hóa trị của các nhóm mang liên kết đôi và do dao động biến dạng củanhóm –NH2

Vùng phổ từ 1500-700 cm-1 , mặc dù có chứa các vân hấp thu đặc trưng cho daođộng hóa trị của các liên kết đơn như C-C, C-N, C-O…và các vân do dao động biếndạng của các liên kết C-H, C-C…nhưng thường được dùng để nhận dạng toàn phân tửhơn là để xác định các nhóm chức, vì ngoài các vân hấp thu trên còn có nhiều vân hấpthu xuất hiện do tương tác mạnh giữa các dao động Các vân hấp thu này đặc trưng chochuyển động của các đoạn phân tử chứ không thuộc riêng nhóm nguyên tử nào, và vì

vậy, vùng phổ này thường được gọi là vùng chỉ vân tay Vùng phổ từ 650-250cm-1

cung cấp các thông tin có giá trị đối với hợp chất vô cơ và phức chất, vì chứa các vânphổ liên quan đến dao động hóa trị của C-Br, C-I và M-X (M- kim loại; X: O, N, S,C…), nhưng không phải máy hồng ngoại nào cũng đo được ở vùng này

Các nhóm chức, nhóm nguyên tử và liên kết trong phân tử có các đám phổ hấpthụ hồng ngoại đặc trưng khác nhau:

* Trong vùng hồng ngoại gần (NIR):

Từ 12500 cm-1 trải dài đến khoảng 4000 cm-1 có rất nhiều đám phổ có liên quanđến nguyên tử H Trong số đó, dao động co giãn (bội) của O - H gần 7140 cm-1 và N-Hgần 6667 cm-1, đám phổ tổ hợp do các dao động co giãn và dao động biến dạng của C-

650 cm-1 Trong khoảng 4000 – 2500 cm-1 sự hấp thụ đặc trưng cho dao động co giãn của H với các nguyên tố khối lượng < 19

Phần chủ yếu trong phổ giữa 1300 và 650 cm-1, là các tần số co giãn của liên kết đơn và tần số các dao động uốn (các tần số bộ khung) của hệ nhiều nguyên tử Đó là vùng "nhận dạng" "(vùng "dấu vân tay") Vùng phổ này hết sức đa dạng , khó cho việc nhận biết riêng rẽ các đám phổ một cách chắc chắn, nhưng kết hợp các đám phổ hấp thụ, giúp cho việc nhận biết các chất

* Vùng hồng ngoại xa:

Vùng 667 - 10cm-1 bao gồm các dao động biên dạng của C, N, O, F với các nguyên tử khối lượng > 19 và các dao động biến dạng trong hệ thống mạch vòng hoặc chưa no Vùng dao động tần số thấp trong phổ hồng ngoại rất nhạy đối với sự thay đổi cấu trúc phân tử, bởi vậy đám phổ vùng hồng ngoại xa thường cho phép dự đoán các dạng đồng phân Ngoài ra, vùng này đặc biệt tốt cho việc nghiên cứu các cơ kim và các hợp chất vô cơ có các nguyên tử nặng và liên kết yếu

Trên đây ta đã thấy có sự liên quan giữa cấu trúc phân tử và sự xuất hiện các đám phổ dao động (phổ hấp thụ hồng ngoại)

Tần số dao động của nhóm nguyên tử nào đó trong phân tử ít phụ thuộc các phần còn lại của phân tử được gọi là tần số đặc trưng cho nhóm đó

Khi nói tần số đặc trưng của nhóm không thay đổi thì không có nghĩa là lamda max hấp thụ là không đổi mà chỉ có nghĩa là lamda max nằm trong một miền phổ khá hẹp Ví dụ liên kết C-H có tần số đặc trưng trong khoảng 2800 – 2900 cm-1

Ta xét một vài trường hợp đơn giản dưới đây để thấy rõ hơn tần số đặc trưng của các nhóm nguyên tử

* Trong các hidrocacbon no, các liên kết C-C và C-H là chủ yếu Tần số dao động của mạch C-C rơi vào miền 800 – 1200 cm-1 Nếu thay nhóm -CH3 ở cuối mạch bằng một nguyên tử khác (hay nhóm nguyên tử khác)

Ví dụ: là X thì liên kết C-X sẽ cho tần số đặc trưng nếu tần số của C-X không rơi

vào miền tần số của C-C

Ví dụ: là X thì liên kết C-X sẽ cho tần số đặc trưng nếu tần số của C-X không rơi

vào miền tần số của C-C

Ví dụ: trong CH3-X mà X là Cl, Br, I , SH, H, OH, NH-2, F vv ta thấy X Tần số liên kết (cm-1)

Cl- 712

Br- 594

I- 522

SH- 704

H+ 2914

OH- 1032

NH-2 1037

F- 1049

Liên kết C với X là Cl, Br, I, SH cho tần số đặc trưng, còn C-O, C - N, C - Fkhông cho tần số đặc trưng vì rơivào miền tần số C - C.

Cũng như vậy, thực nghiệm cho thấy trong dãy CnH2n+1 X, tần số của liên kết C-Xhầu như không thay đổi khi n>3

Ví dụ: tần số liên kết C-Cl của một số hợp chất dưới đây:

O, C-F theo tần số dao động khi có liên kết C-C là không chính xác

* Khi nghiên cứu liên kết C = O ta cũng thấy là khi không bị ảnh hưởng của cácnhóm kác, liên kết này có tần số khoảng 1710 cm-1, ví dụ trong các xeton dưới đây, tần

số nhóm C = 0 chỉ sai khác nhau rất ít

H3C - CO - CH3 1708 cm-1

H3C - CO - C2H5 1712 cm-1

H3C - CO - C4H9 1709 cm-1

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tần số đặc trưng nhóm:

2.5.1 Ảnh hưởng do cấu trúc của phân tử :

Như đã biết, tần số đặc trưng nhóm phụ thuộc vào sự bền vững của liên kết(thông qua giá trị của k) và khối lượng của các nguyên tử tham gia liên kết (biểu thức11.10) Ngoài ra , nó còn tùy thuộc vào phần còn lại của phân tử thông qua các hiệuứng electron, hiệu ứng không gian và liên kết nội phân tử

Hằng số lực hóa trị: Hằng số lực hóa trị k phụ thuộc vào bản chất mối liên kết

hóa học giữa hai nguyên tử - liên kết càng bền thì hằng số lực hóa trị k sẽ càng lớn.Khi hằng số lực của hai nhóm khác nhau 25% thì số sóng đặc trưng của chúng khácnhau rất rõ Tỉ lệ hằng số lực của C-C : C=C là 1:2:3 nên các vân hấp thu của chúng sẽ

có số sóng đặc trưng khác nhau và khá xa nhau

Sự thay thế đồng vị : Khi thay một nguyên tử bằng một nguyên tử đồng vị khác,

hằng số lực không thay đổi Tần số đặc trưng nhóm sẽ thay đổi phụ thuộc vào khốilượng của đồng vị Ví dụ khi thay H trong nhóm C-H bằng D thì khối lượng thu gọncủa nhóm sẽ tăng gần hai lần

Hiệu ứng electron: Ảnh hưởng do hiệu ứng electron trên các hợp chất phải được

xem xét cụ thể đối với từng hợp chất Thông thường, sự liên hợp làm giảm bậc củaliên kết bội và tăng bậc của liên kết đơn xen giữa các liên kết bội Do đó, khi các liên

kết bội lên hợp với nhau thì tần số của chúng đều giảm so với khi chúng ở vị trí khôngliên hợp Một số ví dụ minh họa được nêu trong bảng 1.

Bảng 1: Số sóng hấp thu hồng ngoại do dao động hóa trị của một số hợp chất có bậc liên kết khác

Yếu tố không gian: Các đồng phân cis - trans có thể được nhận biết nhờ vân hấp

thu do dao động biến dạng ngoài mặt phẳng của các liên kết =CH: đồng phân transRCH=CHR có một vân mạch ở 970-960 cm-1 còn đồng phân cis RCH=CHR có mộtvân trung bình ở 730-675 cm-1

Tương tự, khi đo phổ hồng ngoại của các chất đối quang ở trạng thái rắn có giúpphân biệt được đồng phân quang hoạt với biến thế racemic

Sức căng của vòng cũng gây ảnh hưởng đến tần số đặc trưng nhóm Ví dụ, vânhấp thu do dao động hóa trị (C-H) của các alkane và cycloalkane vòng lớn xuất hiện ở

số sóng 2960-2850cm-1 trong khi vân hấp thu của cyclopropane lại xuất hiện vào vùngcủa dao động hóa trị (=C-H) của alkene, tức khoảng 3050cm-1

Việc thay đổi vị trí tương đối của nhóm nguyên tử trong không gian có thể làmcác nhóm phân cực ở gần nhau hoặc xa nhau dẫn đến sự thay đổi tương tác lưỡng cực– lưỡng cực cũng có thể được phát hiện bằng hồng ngoại

Ảnh hưởng của liên kết hydro nội phân tử: Liên kết hydro là liên kết yếu được

hình thành khi nguyên tử hydro đã tham gia liên kết cộng hóa trị với nguyên tử củamột nguyên tố có độ âm điện lớn lại tương tác với một nguyên tử âm điện khác Liênkết hydro có thể được xem là liên kết kiểu ba trung tâm trong đó H đóng vai trò củacầu nối, làm cho hai liên kết hai bên đều bị yếu đi dẫn đến số sóng dao động hóa trịcủa hai nhóm tham gia liên kết đều giảm xuống, vân hấp thu của nhóm X-H (X: F, O,

N) thường trải rộng ra so với trường hợp không tạo liên kết hydro Liên kết hydro gâykhó khăn cho dao động biến dạng nên làm tăng số sóng của dao động biến dạng.

2.5.2 Ảnh hưởng do tương tác giữa các phân tử:

Ở trạng thái khí, các phân tử chuyển động tự do và hầu như không tương tác vớinhau nên phổ hồng ngoại của một chất được đo ở dạng khí phản ánh khá trung thựccấu trúc của phân tử Tuy nhiên, việc phân tích phổ hồng ngoại của một chất đo ởtrạng thái khí đôi khi rất phức tạp của phổ quay gây ra Chính vì vậy mà người tathường đo mẫu hồng ngoại ở dạng rắn, dạng lỏng hoặc DD là các dạng thường gặp ởđiều kiện thường

Ở các dạng chất rắn có thể tồn tại dưới các dạng tinh thể khác nhau thì việc đophổ hồng ngoại ở thể rắn vừa cung cấp thông tin về cấu trúc phân tử, vừa có thể phảnánh sự thay đổi tương tác giữa các phân tử do thay đổi mạng tinh thể Ví dụ khi đo phổhồng ngoại của các polymer (có kích thước và khối lượng lớn nên lực tương tác giữacác phân tử là rất đáng kể) chẳng hạn như polyethylene terephtalate, người ta thấyrằng một số vân phổ của chất này ở dạng vô định hình có cường độ mạnh hơn rấtnhiều so với dạng tinh thể nên có thể dựa vào đây để đánh giá tỉ lệ giữa pha vô địnhhình và pha tinh thể Các phổ hồng ngoại của poliamid, polipeptid và protid không chothấy vân phổ ứng với liên kết N-H tự do mà chỉ có vân hấp thu của nhóm N-H, liên kếthidro6 ở 3300 cm-1, nghĩa là đã có sự tạo thành liên kết hydrogen trên toàn mạch phân

tử polime

Để loại trừ ảnh hưởng tương tác mạnh khi đo các chất ở thể rắn, hoặc thể lỏngtinh khiết, người ta thường hòa tan trong các dung môi trơ như n-hexan, CCl4, CS4 …Khi nghiên cứu phổ hồng ngoại của các chất đo ở dạng DD, cần phải lưu ý đến nồng

độ của chất tan vì giá trị này có ảnh hưởng rất lớn đến liên kết hidro giữa các phân tửchất tan Pha loãng DD sẽ làm cho cường độ mùi hấp thu X-H, tự do tăng lên và cường

độ vân X-H tham gia liên kết hidro giảm xuống Cũng cần phải lưu ý tới dung môiđược sử dụng vì dung môi ảnh hưởng không nhiều đến số sóng giao động của nhómkhông cực nhưng lại ảnh hưởng rất đến các nhóm phân cực Kết quả nghiên cứu chothấy khi chuyển từ dung môi này sang dung môi khác, số sóng giao động của liên kếtC-H trong alkane, alkene, arene, C=C, C≡C…thay đổi không nhiều, trong khi số sónggiao động của C-H, O-alkyl, OH, NH, C=O lại thay đổi rất lớn

Sự tạo liên kết hidro liên kết liên phân tử không những làm dịch chuyển số sónghấp thu mà còn mở rộng các vân hấp thu rất đáng kể

2.6 Cường độ và hình dạng của vân phổ hồng ngoại:

Khi phân tích phổ hồng ngoại, ngoài vị trí (số sóng) của vân hấp thu còn phải chú

ý đến cường độ và hình dạng của vân phổ Sự hấp thu của các nhóm nguyên tử đượcthể hiện bởi các vân phổ với các đỉnh phổ ở các số sóng thích hợp

Việc định lượng bằng phương pháp hồng ngoại có độ chính xác không cao, do hệ

số hấp thu mol ít lặp lại ở các lần đo khác nhau Việc định lượng kém chính xác cũng

còn do rất khó xác định chính xác bề dày khi mẫu ở dạng rắn (được trộn với các muối

vô cơ và ép thành viên có bề dày vài µm) Cường độ vân phổ có thể được đánh giá quadiện tích vân phổ gọi là cường độ tích phân, nhưng hiện nay phương pháp này cũng rất

ít được sử dụng vì thực hiện khó khăn mà độ chính xác vẫn không cao Hiện nay người

ta chỉ đánh giá cường độ vân phổ một cách định tính: mạnh, trung bình hoặc yếu.Như trên đã nói, đối với các phân tử có mômen lưỡng cực µ thì chỉ những daođộng nào làm thay đổi mômen lưỡng cực này mới bị kích thích bởi bức xạ hồng ngoại.Điều này cũng cần được hiểu là không phải phân tử hay liên kết có mômen lưỡng cựclớn thì sẽ có cường độ hấp thu hồng ngoại lớn mà chỉ khi các phân tử hoặc liên kết cóbiến thiên mômen lưỡng cực lớn Đối với các phân tử hai nguyên tử hoàn toàn đốixứng như H2, O2, N2…dao động giữa hai nguyên tử trong phân tử hoàn toàn không gây

ra sự biến đổi mômen lưỡng cực nào nên các phân tử đó không có mũi hấp thu trongvùng phổ hồng ngoại Trong các hợp chất hữu cơ, các nhóm thường cho vân hấp thu

có cường độ mạnh là C = O (VC=O khoảng 1700 cm-1, mạnh hơn nhiều so với VC=O,

VC=N có số sóng cũng khoảng này), C-X (X – halogen); các nhóm có cường độ luônluôn yếu là N=N, C=N và một số nhóm có vân hấp thu có cường độ tùy theo cấu trúcphân tử Ví dụ các vân VOH, VC-O có cường độ từ mạnh đến trung bình, vân CC=C củaalkene có cường độ từ trung bình đến yếu Các alkene hoàn toàn đối xứng nhưethylene thì vân VC=C không xuất hiện trên phổ hồng ngoại, thậm chí một số alkenehoặc alkyl có tính đối xứng cao (nối đôi hoặc nối ba nằm ở vị trí gần chính giữa) thìvân hấp thu VC=C, VC≡C đã không còn xuất hiện trên phổ hồng ngoại

Các vân phổ hồng ngoại nói chung thường mảnh và nhọn , nhưng cũng có cácvân phổ trải ra trong một khoảng tần số khá rộng Ví dụ, vân O-H liên kết hydrothường là một vân tù kéo dài vài trăm cm-1 đôi khi có tới vài đỉnh cực đại và không thểchỉ chọn một cực đại nào đó đặc trưng cho sự hấp thu cuả nhóm OH

Cũng có trường hợp hai vân phổ ở gần nhau nên có sự xen phủ lẫn nhau hoặc vânmạnh trùm lên vân yếu chỉ để lại một gờ nhỏ gọi là “vai”

2.7 Các vân phổ hồng ngoại không cơ bản:

Trên phổ hồng ngoại, ngoài các vân hấp thu do dao động hóa trị hoặc dao độngbiến dạng gây ra còn xuất hiện các vân hấp thu không liên quan trực tiếp đến một daođộng cơ bản nào cả Đó là các vân do sự họa tần, do sự kết hợp, do tương tác của cácdao động hoặc do cộng hưởng Fermi, được gọi chung là các vân không cơ bản

Vân họa tần: thường có cường độ yếu, có số sóng gần bằng bội số của vân cơ

bản, do sự chuyển mức năng lượng ∆n= ±2, ±3… ngoài chuyển mức năng lượng ∆n=

±1 Trong thực tế thường gặp các vân họa tần tương ứng với chuyển mức ∆n= ±2nhiều hơn các trường hợp khác Ví dụ vân VC=O (khoảng 1700 cm-1;) có một vân họatần bậc một cường độ yếu ở khoảng 3300 cm-1 ; vân VC-CI (khoảng 770 cm-1) có mộtvân họa tần bậc một ở khoảng 1540 cm-1

Vân kết hợp: thường là các vân yếu, có số sóng bằng tổng hoặc hiệu của số sóng

của hai dao động cơ bản, do năng lượng của bức xạ có khả năng kích thích hai daođộng cơ bản

Vân cộng hưởng Fermi: do sự cộng hưởng giữa một vân cơ bản với một vân họa

tần hoặc một vân kết hợp, khi năng lượng của dao động họa tần tình cờ trùng với nănglượng của một dao động cơ bản khác Khi có sự cộng hưởng sẽ có sự san sẻ nănglượng giữa vân cơ bản và vân họa tần, hiện tượng này làm xuất hiện thêm một vân ở vịtrí gần với vân cơ bản, bề ngoài giống như sự tách đôi vân cơ bản Hiện tượng nàydùng để giải thích sự tách một vân phổ thành hai khi không có nguyên nhân cấu trúcnào gây ra

Ngoài các vân không cơ bản nói trên, sự tương tác giữa các dao động trong phân

tử cũng có thể dẫn đến sự thay đổi đáng kể số sóng của các vân phổ cơ bản Ví dụ đốivới alkene, vân VC=C thường xuất hiện ở khoảng 1650 cm-1 nhưng ở các hợp chấtalkene có ba nguyên tử liên kết nhau bằng hai nối đôi (>C=C=C<) thì vân VC=C(đx) xuấthiện ở 1050 cm-1 còn vân VC=C(bđx) xuất hiện ở 1950 cm-1 do tương tác của hai nối đôi

III HẤP THU HỒNG NGOẠI CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ VÀ

VÔ CƠ

Xét về mặt lý thuyết, người ta có thể đo phổ hồng ngoại của các hợp chất hữu cơ,

vô cơ và cả phức chất Tuy nhiên việc đo phổ hồng ngoại của các hợp chất vô cơ vàphức chất khá phức tạp (ví dụ như phải tiến hành đo ở vùng có số sóng khá thấp màkhông phải máy nào cũng đáp ứng được) nên trong thực tế, phương pháp này được sửdụng để phân tích các hợp chất hữu cơ là phổ biến hơn

Tần số hấp thu đặc trưng của các nhóm chức được trình bày trong các bảng cóđơn vị là cm-1 (thật ra là số sóng, nhưng được quen gọi là tần số) với cường độ đượcviết tắt là m (mạnh), tb (trung bình), y (yếu) và bđ (biến đổi)

3.1 Tần số hấp thu của hydrocarbon:

Tần số hấp thu hồng ngoại của hydrocarbon no, của alkene, arene một và nhiềunhân thơm, alkyne được tóm tắt trong các bảng 2, 3, 4 và 5

Bảng 2: Tần số hấp thu của hydrocarbon no (alkane và cyclane)

DĐ biến dạng “lưỡi kéo”

DĐ biến dạng “con lắc” của mạch carbon – (CH2)n _:

2720cm-1)– O CH3 – O –

Liên kết C – C hấp thu ở vùng chỉ vân tay, thường yếu và có số sóng thay đổi doảnh hưởng của tương tác dao động nên không có giá trị thực tế

Bảng 3: Tần số hấp thu của Alkene

840 – 790 (tb)

DĐ biến dạng ngoài mặtphẳng (ở 990cm-1 nếu liênhợp với C=O )

≈1625 (tb)

<1665630cm-1

DĐ hoá trị C=C không liênhợp

Liên hợp với nhân thơm (với

hệ thống liên hợp, thườngxuất hiện hai mũi hấp thu

1650 – 1600 cm-1)

DĐ biến dạng do mạchcarbon

DĐ biến dạng do mạchcarbon với hai mũi hấp thu

DĐ biến dạng do mạchcarbon với một mũi hấp thu

Vân 1600 thường mạnh hơn

và có thể xen lẫn với vân1650

Bảng 4: Tần số hấp thu của Arene môt nhân thơm và nhiều nhân thơm