BÁO CÁO MÔN HỌC Thái Ngọc Ánh , Bùi Tiến Đạt PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ RAMAN NGHIÊN CỨU QUY TẮC LỌC LỰA ĐỐI VỚI PHÂN TỬ MÊ TAN CH 4 Các vấn đề trình bày • Cơ sở lý thuyết • Biểu diễn của các toạ độ dao động • Toạ độ nội • CÁC BƯỚC XÁC ĐỊNH MODE TÍCH CỰC HỒNG NGOẠI VÀ RAMAN • Một phương pháp khác để xác định quy tắc lọc lựa • Áp dụng vào phân tử Metan CH 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tính tích cực hồng ngoại Tính tích cực hồng ngoại (IR) khi mode dao động chuẩn (của trạng thái kích thích) thuộc về cùng một biểu diễn BKQ với ít nhất một toạ độ Descarts 1.2 Tính tích cực Raman Chuyển dời tích cực Raman khi mode dao động chuẩn thuộc về cùng BdBKQ với ít nhất một thành phần của ten xơ hệ số phân cực của phân tử. Biểu diễn của các toạ độ dao động • 2.1 Các thành phần (µ x , µ y , µ z ) của mômen lưỡng cực điện, các toạ độ Decartes (x,y,z) và các phép tịnh tiến (T x ,T y ,T z ) tạo thành 3 biểu diễn đồng hình • Biễu diễn kí hiệu là Γ T 3)( 100 010 001 )( =⇒           =Γ EE TT χ n k C n k n k n k n k C k nT k nT π χ ππ ππ 2 cos21)( 100 0 2 cos 2 sin 0 2 sin 2 cos )( +=⇒                   − →Γ n k S n k n k n k n k S k nT k nT π χ ππ ππ 2 cos21)( 100 0 2 cos 2 sin 0 2 sin 2 cos )( +−=⇒                   − − →Γ Chú ý: 1)()(1)()( 1 1 2 ==−== SvaSi TTTT χσχχχ 2.2. Các chuyển động quay của phân tử kí hiệu R x ,R y ,R z cũng tạo thành một biểu diễn ba chiều. Ta biểu thị chúng bằng chính các kí hiệu đó trên bảng đặc trưng. 2.3. Dịch chuyển Descartes của các nguyên tử trong phân tử. Biểu diễn tương ứng với kí hiệu Γ cart có 3n chiều (n là số nguyên tử trong phân tử) Ta thấy rằng Γ cart là tích ten xơ của biểu diễn Γ at đặc trưng cho vị trí của các nguyên tử và Γ T đặc trưng cho ba thành phần dịch chuyển Descartes của mỗi nguyên tử.Trong phép biến đổi đối xứng R, thì χ at bằng số nguyên tử bất biến Ta có: χ cart (R) = χ T (R ). χ at (R ) Ta viết : Γ cart = Γ vib + Γ transt + Γ rot Γ vib : Ứng với biểu diễn dao động thực sự Γ transt : Là biểu diễn ứng với sự tịnh tiến * Γ rot : Là biểu diễn ứng với sự quay * : Γ cart được phân tích theo các BdBKQ ta có thể tìm được đối xứng của các dao động của phân tử 2.4 Toạ độ nội Các toạ độ nội bao gồm sự co giãn các liên kết, sự uốn các góc liên kết, các góc nhị diện, thường được lấy có dư để lợi dụng triệt để tính đối xứng. Sau khi tìm được biểu diễn Γ int của các toạ độ nội, ta so sánh với Γ vibr và tìm ra các biểu diễn đối xứng dự Γ int = Γ vibr + Γ dư CÁC BƯỚC XÁC ĐỊNH MODE TÍCH CỰC HỒNG NGOẠI VÀ RAMAN • Bước 1: Xác định nhóm đối xứng của phân tử • Bước 2: Xác định các đặc trưng của biểu diễn khả quy Γ cart trong phép đối xứng • Bước 3: Phân tích Γ cart thành các BdBKQ của nhóm. Loại trừ các Bd ứng với mỗi phép tịnh tiến theo 3 phương và phép quay, ta thu được các mode dao động thực sự • Bước 4: Đối chiếu với bảng đặc trưng của nhóm để xác định các mode tích cực hồng ngoại và raman Một phương pháp khác để xác định quy tắc lọc lựa • 3n – 6 hay 3n –5 mode dao động thực sự của n nguyên tử trong phân tử được phân bố tuỳ theo đối xứng của chúng thành các kiểu Γ i . Một công thức tổng quát được dùng để xác định : • - Kiểu nào là tích cực hồng ngoại (IR) hay Raman • - Có bao nhiêu dao động thuộc về mỗi kiểu ),().(.)( )( 1 )( kkkg kg Z red k k Γ=Γ ∑ ∑ χχ [...]... θ(k)=(mk-2) χµ(k), cho các phép quay đích thực ∀ θ(k)=mk χµ(k), cho các phép quay không đích thực • Z(Γ) cho ta các dao động chuẩn thuộc kiểu Γ Áp dụng vào phân tử Metan CH4 Cấu trúc Phân tử Metan Bước 1: Xác định nhóm đối xứng phân tử CH4 • Phân tử CH4 có 4 nguyên tử H xếp ở 4 đỉnh của hình tứ diện đều, còn nguyên tử C nằm ở tâm của hình này • Có 4 trục C3, mỗi trục đi qua đĩnh H (đỉnh của tứ diện đều) và đi