TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƢ PHẠM
BỘ MÔN VẬT LÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI DÙNG
PHẦN MỀM OMNIC SPECTA

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN:
Vƣơng Tấn Sĩ

SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Lê Châu Lâm Phúc
MSSV: 1087068
Lớp SP Vật Lí – Công nghệ K34

Cần Thơ 05/2012
Cần Thơ – 05/2012


Lời Cảm Ơn

Sau một thời gian nghiên cứu dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của
các thầy cô, cuối cùng tôi đã hoàn thành khóa học của mình khi thực hiện xong
đề tài “Phân tích phổ hồng ngoại dùng phần mềm OMNIC SPECTA”.
Để có thể thực hiện hoàn tất được đề tài và đạt được kết quả, ngoài sự cố
gắng của bản thân thì bên cạnh đó tôi còn nhận được rất nhiều sự động viên,
giúp đỡ và cổ vũ nhiệt tình từ gia đình, thầy cô, bè bạn. Nhân đây tôi xin chân
thành cảm ơn đến thầy Vương Tấn Sĩ đã nhiệt tình hướng dẫn và tạo mọi điều
kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn.

Tôi cũng xin cảm ơn đến tất cả mọi người đã ủng hộ, giúp đỡ và các bạn
đã nhiệt tình đóng góp ý kiến góp phần giúp tôi hoàn thành đề tài của mình.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người.
Sinh Viên thực hiện

Lê Châu Lâm Phúc


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Giáo viên phản biện


MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
I. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................ 1
II. Mục đích chọn đề tài ................................................................................................. 2
III. Giới hạn của đề tài ................................................................................................... 2
IV. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 2
V. Các bước thực hiện đề tài .......................................................................................... 3

PHẦN II: NỘI DUNG................................................................................................. 3
A. THỰC TRẠNG XUNG QUANH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .. 3
B. NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT ................................................................................ 4
CHƢƠNG 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ PHÂN TÍCH QUANG HỌC ............................. 4
1.1 Bản chất và đại lượng đặc trưng của bức xạ điện từ................................................ 4
1.1.1 Tính chất sóng của bức xạ điện từ................................................................... 4
1.1.2 Tính chất hạt của các bức xạ điện từ ............................................................... 6
1.2 Sự hấp thụ và tán sắc ánh sáng ............................................................................... 6
1.2.1 Sự hấp thụ ánh sáng ........................................................................................ 6
1.2.2 Định luật về sự hấp thụ ánh sáng và phổ hấp thụ của một chất ........................ 6
1.2.3 Môi trường có hệ số hấp thụ âm ..................................................................... 7
1.2.4 Sự giải tỏa năng lượng sau khi hấp thụ ánh sáng............................................. 8
1.2.5 Màu sắc của ánh sáng ..................................................................................... 8
1.2.6 Sự hấp thụ nguyên tử ...................................................................................... 9
1.2.6.1 Điều kiện để có sự hấp thụ nguyên tử ...................................................... 9

1.2.6.2 Một số ứng dụng của sự hấp thụ phân tử trong phân tích ....................... 10
1.2.7 Một số ứng dụng của sự hấp thụ phân tử trong phân tích .............................. 10

CHƢƠNG 2: QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ - NGUYÊN TỬ................ 11
2.1 Quang phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-VIS) .................................................. 11


2.1.1 Tính chất vùng phổ tử ngoại khả kiến ........................................................... 11
2.1.1.1 Vùng tử ngoại xa ................................................................................... 11
2.1.1.2 Vùng tử ngoại gần và vùng khả kiến ..................................................... 11
2.1.2 Chuyển mức năng lượng electron với hấp thụ bức xạ UV-VIS ..................... 12
2.1.3 Định luật Lambert-Beer và hệ số hấp thụ ...................................................... 12
2.1.3.1 Một số khái niệm................................................................................... 12
2.1.3.2 Định luật Lambert-Beer ......................................................................... 13
2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ UV-VIS ................................... 14
2.1.5 Điều kiện áp dụng định luật Lambert-Beer ................................................... 15
2.2 Quang phổ hấp thụ phân tử .................................................................................. 15
2.2.1 Sự hấp thụ bức xạ IR & hình thành các đỉnh trên phổ IR .............................. 15
2.2.2 Các ứng dụng của quang phổ hồng ngoại...................................................... 16
2.2.3 Máy quang phổ hồng ngoại và một số chú ý khi đo ...................................... 18
2.2.3.1 Máy quang phổ hồng ngoại ................................................................... 18
2.2.3.2 Chuẩn bị mẫu đo phổ IR ........................................................................ 18
2.2.3.3 Một số chú ý khi ghi và xử lí phổ IR ..................................................... 19
2.3 Quang phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử ............................................................. 19
2.3.1 Quang phổ hấp thụ nguyên tử ....................................................................... 19
2.3.1.1 Nguyên tắc ............................................................................................ 19
2.3.1.2 Ứng dụng .............................................................................................. 20
2.3.2 Quang phổ và phát xạ nguyên tử................................................................... 20
2.3.2.1 Nguyên tắc ............................................................................................ 20
2.3.2.2 Ứng dụng .............................................................................................. 21


CHƢƠNG 3: MÁY QUANG PHỔ ......................................................................... 21
3.1 Máy quang phổ đo phát xạ ................................................................................... 21
3.2 Máy quang phổ đo hấp thụ................................................................................... 23
3.3 Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại ..................................................................... 24
3.3.1 Máy quang phổ hồng ngoại dùng hệ tán sắc.................................................. 25
3.3.2 Máy quang phổ hồng ngoại dùng kính lọc .................................................... 26
3.3.3 Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier................................................. 26


3.3.4 Máy quang phổ Nicolet 6700 FT-IR ............................................................. 29

CHƢƠNG 4: MÁY QUANG PHỔ NICOLET ..................................................... 29
4.1 Nguyên lí hoạt động FTIR (Fourier Transform InfraRed) .................................... 29
4.1.1 Phổ hồng ngoại ............................................................................................. 29
4.1.2 Nguyên lí hoạt động của quang phổ kế FT-IR............................................... 30
4.2 Máy quang phổ Nicolet 6700 ............................................................................... 31
4.2.1 Các thành phần chính của máy ..................................................................... 31
4.2.2 Cấp nguồn .................................................................................................... 33
4.2.3 Chọn và cài đặt thiết bị ................................................................................. 34
4.2.3.1 Chọn thiết bị.......................................................................................... 34
4.2.3.2 Cài đăt thiết bị ....................................................................................... 34
4.3 Thu nhận data dung máy quang phổ Nicolet Omnic ............................................. 34
4.3.1 Cài đặt một số tùy chọn cho phần mềm ........................................................ 34
4.3.2 Chọn file default.con .................................................................................... 34
4.3.3 Thu nhận phổ nền ......................................................................................... 34
4.3.4 Thu nhận data của mẫu ................................................................................. 35
4.3.5 Lưu file data ................................................................................................. 35

CHƢƠNG 5: CÁC CÔNG CỤ XỬ LÍ DỮ LIỆU ................................................. 35

5.1 Công cụ chọn ....................................................................................................... 35
5.1.1 Chọn một phổ ............................................................................................... 36
5.1.2 Chọn một phổ bổ sung .................................................................................. 36
5.1.3 Bỏ chọn một phổ .......................................................................................... 36
5.1.4 Mở rộng khu vực của một phổ ...................................................................... 36
5.1.5 Giảm kích thước hiển thị của một phổ .......................................................... 37
5.1.6 Di chuyển lên xuống một phổ ....................................................................... 38
5.1.7 Di chuyển một phổ vào bảng phổ khác ......................................................... 38
5.1.8 Kéo phổ vào một cửa sổ quang phổ khác ...................................................... 38
5.1.9 Chọn các chú thích ....................................................................................... 39
5.2 Công cụ chọn vùng .............................................................................................. 39
5.2.1 Chọn một vùng của phổ ................................................................................ 40


5.2.2 Đo diện tích đỉnh phổ chưa hiệu chỉnh.......................................................... 41
5.3 Công cụ con trỏ quang phổ .................................................................................. 41
5.3.1 Định vị con trỏ trong phổ.............................................................................. 42
5.3.2 Đánh dấu và chú thích các đỉnh phổ đã hiệu chỉnh........................................ 43
5.4 Công cụ đo độ cao đỉnh phổ có hiệu chỉnh ........................................................... 43
5.4.1 Đo độ cao đỉnh phổ ...................................................................................... 44
5.4.2 Đánh dấu và chú thích các đỉnh phổ đã hiệu chỉnh........................................ 45
5.5 Công cụ đo diện tích vùng đỉnh ........................................................................... 45
5.5.1 Đo diện tích nằm bên dưới đỉnh .................................................................... 45
5.5.2 Chú thích đỉnh phổ với diện tích đã hiệu chỉnh ............................................. 46
5.6 Công cụ chú thích ................................................................................................ 47
5.6.1 Thêm một nhãn ............................................................................................ 47
5.6.2 Chỉnh sửa một nhãn ...................................................................................... 48
5.6.3 Đổi nội dung một nhãn ................................................................................. 48
5.6.4 Di chuyên một nhãn ..................................................................................... 48
5.6.5 Xóa một nhãn ............................................................................................... 48

5.6.6 Di chuyển các thông tin lấy mẫu ................................................................... 49

C. THỰC HÀNH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM OMNIC SPECTA TRONG
PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI ........................................................................ 49
1 Giao diện của Omnic Specta ................................................................................... 49
2 Thu nhận data ......................................................................................................... 50
3 Xử lí data................................................................................................................ 50
3.1 Mở file data của phổ mẫu cần phân tích........................................................... 50
3.2 Hiệu chỉnh ATR (ATR Correction) ................................................................. 51
3.3 Tự động tối ưu phổ (Auto Optimize) ............................................................... 53
3.4 Hiệu chỉnh mức nền (Correct Baseline) ........................................................... 54
3.4.1 Auto ......................................................................................................... 54
3.4.2 Tùy chỉnh ................................................................................................. 54
3.5 Mịn hóa phổ (Smooth)..................................................................................... 56
3.6 Xác định các đỉnh phổ (Peak) .......................................................................... 57


3.7 Chuyển dạng phổ Hấp thu (Absorbance) – Truyền qua (Transmittance) .......... 59
3.7.1 Phổ hấp thu .............................................................................................. 59
3.7.2 Phổ truyền qua ......................................................................................... 59
4 Nhận dạng phổ ....................................................................................................... 60
4.1 Thu nhận, xử lí data phổ của 1 mẫu phân tích .................................................. 60
4.2 Nhận dạng phổ của mẫu .................................................................................. 60
4.2.1 Tạo phổ hiệu giữa phổ mẫu và phổ chuẩn trong thư viện .......................... 62
4.2.2 Xem thông tin của phổ chuẩn ................................................................... 62
4.2.3 Các xử lí nhận dạng khác đối với phổ mẫu ............................................... 64

PHẦN III: KẾT LUẬN ............................................................................................ 81
I. NHỮNG ĐIỀU ĐẠT ĐƯỢC ................................................................................... 81
II. NHỮNG HẠN CHẾ ............................................................................................... 82

III. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .................................................................. 82

PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 83


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

PHẦN MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong thời đại công nghệ thông tin đang bùng nổ như hiện nay, việc sử dụng máy vi
tính là một nhu cầu rất cần thiết của cuộc sống, vì nó có những ứng dụng thiết thực cho
con người mà ta không thể phủ nhận được. Sự phát triển với tốc độ như vũ bão của nó đã
tác động mạnh mẽ đến tất cả các lĩnh vực của khoa học và đời sống. Việc ứng dụng công
nghệ thông tin vào học tập, nghiên cứu và những công việc khác đã không còn xa lạ mà
trở nên phổ biến và đạt được nhiều hiệu quả khả quan.
Như chúng ta đã biết, Vật lí là một môn học thu hút học sinh và những ai đam mê nó
chính vì môn học này mang tính chất thực nghiệm. Kiến thức vật lí rất rộng lớn, có nhiều
vấn đề mà khi ta nghiên cứu thì sẽ có rất nhiều ứng dụng phục vụ cuộc sống của chúng ta.
Chẳng hạn ta học điện thì công dụng mà điện đem lại cho ta quá rõ ràng, đèn thì được
thắp sáng, điện được cung cấp để phục vụ cho các hoạt động của nhà máy, cơ quan, xí
nghiệp, trường học,…; học về cơ nhiệt để ta biết được các ứng dụng của nó trong đời
sống hằng ngày như đun nước, các hoạt động của động cơ nhiệt, các trò chơi vận động có
liên quan đến kiến thức cơ học trong vật lí như: nhảy cao, bơi lội, nhảy xà,…. Nhưng bên
cạnh đó có những kiến thức mà ta chỉ nghe chứ chưa thấy rõ những ứng dụng cụ thể của
chúng. Lấy ví dụ như khi ta nghiên cứu quang phổ, ta chỉ hiểu lý thuyết chứ chưa thấy
ứng dụng trong cuộc sống. Đôi khi chúng ta chỉ nghe nó được phục vụ trong y học mà
việc để hiểu rõ cụ thể về nó thì chưa hoàn toàn. Đặc biệt cụ thể mỗi phổ có ý nghĩa như
thế nào, có hình dạng ra sao và do đâu nó được cấu trúc như vậy, cấu tạo và thành phần

hóa học bên trong như thế nào. Do cấu trúc hóa học phức tạp vậy, liệu bàn tay thủ công
có làm và bộ óc giới hạn của con người có thể hiểu, phân tích và ghi nhớ hết được hay
không. Đó còn đòi hỏi sự đầu tư nghiên cứu kĩ và sâu hơn.
Như đã nói ở trên, do sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin, nên việc ứng
dụng các phần mềm để xử lí phục vụ cho công việc nghiên cứu khoa học ngày càng phổ
biến. Một trong những phần mềm thì sự tiện ích mà OMNIC đem lại cũng rất có giá trị
GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 1

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

khi ta nghiên cứu các vấn đề liên quan đến quang phổ. Nó sẽ giúp chúng ta xử lí tốt một
mẫu phổ mà thủ công ta khó có thể làm được. Có thể kể ra nhiều dạng quang phổ khác
nhau như quang phổ hấp thu tử ngoại khả kiến (UV-VIS), quang phổ hấp thu phân tử,
quang phổ hấp thu và phát xạ nguyên tử… Nhưng ở đây ta chỉ nghiên cứu một mảng nhỏ
đặc biệt cụ thể là phổ hồng ngoại. Chính vì những lí do trên mà tôi chọn đề tài: “ PHÂN
TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI DÙNG PHẦN MỀM OMNIC SPECTA” làm đề tài luận
văn tốt nghiệp của mình. Đây là đề tài mà tôi rất thích thú bởi vì nó mang lại cho tôi rất
nhiều kiến thức mới cũng như giúp tôi hiểu thêm về quang phổ và cách thức sử dụng phần
mềm.

II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu cách phân tích phổ hồng ngoại dưới sự hỗ trợ của phần mềm OMNIC
SPECTA, nó sẽ giúp chúng ta hiểu bản chất cụ thể của từng mẫu phổ, thành phần hóa

học, cũng như các thông tin cụ thể có trong mẫu phổ. Thông qua phần mềm ta có thể biết
được những mẫu phổ nào có tính chất gần giống nhau, cho ta một kết quả thật chính xác
về mẫu phổ đó, từ đây chính là bước đệm giúp y học khai thác tốt những ứng dụng của
phổ vào trong nghiên cứu và công việc chữa bệnh đạt kết quả cao nhất.

III. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Do thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên chưa thể phân tích hết tất cả các mẫu
phổ, mà chỉ thực hiện một số mẫu mang tính chất minh họa. Mặt khác việc nghiên cứu để
hiểu rõ về phần mềm OMNIC SPECTA chưa được tường tận nên việc phân tích cho ra
kết quả còn hạn chế rất nhiều. Ở đây ta chọn một số mẫu chuẩn có sẵn nên việc phân tích
chưa rộng, ta không thu mẫu từ máy quang phổ nên vệc phân tích chỉ mang tính chất lí
thuyết nên chưa đạt kết quả tốt nhất và cũng chưa mang tính thực tế cao.

IV. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Tìm tòi và nghiên cứu lí thuyết quang phổ.
- Tìm hiểu kĩ phần mềm OMNIC SPECTA.
- Nhờ sự hướng dẫn và gợi ý của giáo viên.

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 2

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

V. CÁC BƢỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Nhận đề tài, tài liệu, đĩa có phần mềm OMNIC SPECTA.
- Đọc tài liệu nghiên cứu nội dung lí thuyết có liên quan, cài đặt phần mềm trên máy
tính và tìm hiểu cách sử dụng.
- Viết đề cương, sườn bài nhờ giáo viên hướng dẫn nhận xét.
- Thực hiện đề tài.
+ Tìm hiểu công cụ xử lí phần mềm.
+ Chọn mẫu phân tích là Aspirin và đem so với mẫu chuẩn có trong thư viện.
+ Xác định vị trí đỉnh.
+ Xác định phân tử lượng.
+ Nêu ứng dụng.
- Nộp bản thảo cho giáo viên hướng dẫn, tiếp thu ý kiến và chỉnh sửa.
- Hoàn thành đề tài.
- Chuẩn bị nội dung báo cáo.

PHẦN NỘI DUNG
A. THỰC TRẠNG XUNG QUANH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Thời đại công nghệ thông tin phát triển vượt bậc như hiện nay và những ứng dụng mà
nó mang lại rất thiết thực trong mỗi lĩnh vực cho cuộc sống của chúng ta. Đặc biệt khi ta
nghiên cứu những gì mang tính chất vi mô thì càng phải đòi hỏi tính chính xác cao thì lẽ
đó nên không thể thiếu sự trợ giúp tích cực từ máy tính và sự hỗ trợ đắc lực của các phần
mềm.
Trong các ngành liên quan đến phổ chẳng hạn như hóa học, dược, y học khi cần
nghiên cứu đến mẫu phổ mà nếu không có phần mềm xử lí thông tin thì khó có thể đạt kết
quả tốt nhất. Xung quanh chúng ta đều có thể nói mọi thứ đều là đối tượng nghiên cứu
của y học, nhưng từ những mẫu thực tế qua máy quét nên ta chỉ có thể thu được một hình
dạng phổ. Và tới đây thì giá trị của phần mềm cụ thể là OMNIC SPECTA sẽ giúp xử lí
GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 3


SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

thông tin để cho ra kết quả rõ ràng về thành phần hợp chất đặc trưng ở các đỉnh phổ, hàm
lượng chính xác nhất. Từ đây ta mới có thể ứng dụng vào phân loại, kiểm nghiệm cho ra
các sản phẩm, phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Với xu hướng phát triển của đất nước, thì
việc nghiên cứu bằng thủ công phải được thay bằng những công nghệ tiên tiến nên việc
ứng dụng phần mềm OMNIC SPECTA về phân tích phổ hồng ngoại sẽ giúp mang lại
những hiệu quả tốt nhất, tiết kiệm được thời gian công sức, tiền của, nhưng đặc biệt tính
chính xác được nâng cao hơn.

B. NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT
CHƢƠNG 1: ĐẠI CƢƠNG VỀ PHÂN TÍCH QUANG HỌC
1.1 Bản chất và đại lƣợng đặc trƣng của bức xạ điện từ
Bức xạ điện từ gồm nhiều loại khác nhau như: sóng radio, tia hồng ngoại, ánh sáng
nhìn th ấy được, tia tử ngoại, tia X, tia … Về bản chất chúng vừa có tính chất sóng vừa
có tính chất hạt.
1.1.1 Tính chất sóng của bức xạ điện từ
Các bức xạ điện từ là những dao động lan truyền theo 1 phương với vận tốc của ánh
sáng trong chân không với 2 thành phần là điện trường và từ trường, chúng dao động
vuông góc với phương truyền của bức xạ trong 2 mặt phẳng vuông góc với nhau. Chính
thành phần điện trường của bức xạ điện từ tương tác với các nguyên tử hoặc phân tử gây
nên hiệu ứng phổ hấp thu nguyên tử hay phân tử cũng như 1 số các hiệu ứng khác đối với
nguyên tử và phân tử.
Các đặc trưng cho dao động của bức xạ là bước sóng và tần số sóng.
- Bước sóng () là đại lượng đặc trưng cho các bức xạ điện từ. Bước sóng được đo

theo các đơn vị độ dài là mét và các ước số hay bội số của mét. Một số đơn vị thường
dùng là nm và m.
- Tần số sóng () là số dao động mà bức xạ điện từ thực hiện trong một giây. Như
vậy tần số sóng có thể được tính theo công thức: =

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 4

c
(1), c: vận tốc ánh sáng.


SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

- Số sóng ( ): trong phân tích quang phổ hồng ngoại người ta còn dùng đại lượng
sóng là giá trị nghịch đảo của bước sóng:
=

1


(2)

Trong đó bước sóng  được đo bằng centimet nên thứ nguyên của số sóng là cm-1

Vì trong các môi trường khác nhau vận tốc lan truyền của bức xạ là khác nhau cho
nên các giá trị bước sóng  và số sóng  sẽ bị thay đổi khi bức xạ truyền từ môi trường
này sang môi trường khác. Riêng đại lượng tần số sóng  luôn không thay đổi.
Bảng 1. Một số miền bức xạ điện từ, tần số và các ứng dụng của chúng
Tên bức xạ
điện từ

Miền

Tần số (Hz)

103 – 1012

vi sóng

học

trong phân tích
Phổ cộng hưởng từ

Sóng radio và

Ánh sáng quang

Các ứng dụng cụ thể

hạt nhân, phổ cộng
hưởng từ electron.

Hồng ngoại xa


1012 – 1014

Hồng ngoại gần

1014 – 4.1014

Khả kiến

Phổ IR (Infrared)

4.1014 – 7.1014

- Phổ UV-VIS
(Ultraviolet visible)

14

Tử ngoại gần

7.10 – 15.10

Tử ngoại xa

15.1014 – 1017

14

- Phổ hấp thụ và phát
xạ nguyên tử.

- Phổ huỳnh quang.
Phương pháp tia X

1017 – 7.1026

Tia Rơnghen

trực tiếp, hấp thụ tia
X, huỳnh quang tia X,
nhiễu xạ tia X.

Tia 

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trên 1026

Trang 5

Phổ tia 

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

Ánh sáng quang học là một phần trong phổ các bức xạ điện từ có tần số nằm trong
khoảng 1012 – 1017 Hz. Ánh sáng quang học được chia làm 3 miền hồng ngoại, miền nhìn

thấy và miền tử ngoại. Bảng 1 là một số vùng trên phổ bức xạ điện từ và ứng dụng của nó
trong các phương pháp phân tích phổ khác nhau.
1.1.2 Tính chất hạt của các bức xạ điện từ
Theo quan điểm hạt, bức xạ điện từ là các hạt mang năng lượng được lan truyền với
vận tốc ánh sáng. Các hạt mang năng lượng đó được gọi là các photon. Các bức xạ điện từ
khác nhau có các năng lượng khác nhau.
Khi năng lượng của bức xạ điện từ phù hợp với chênh lệch năng lượng giữa các trạng
thái năng lượng của nguyên tử hoặc phân tử sẽ gây ra các hiệu ứng thích hợp. Muốn có
hiệu ứng thì bước sóng của bức xạ điện từ phải thỏa mãn phương trình:
E =

hc



= h (3)

E: hiệu của 2 trong các mức năng lượng.

1.2 Sự hấp thụ và tán sắc ánh sáng
1.2.1 Sự hấp thụ ánh sáng
1.2.2 Định luật về sự hấp thụ ánh sáng và phổ hấp thụ của một chất
Giả sử có một môi trường đồng tính được giới hạn bởi hai mặt phẳng song song với
bề dày l, một chùm sáng có cường độ I0 rọi vuông góc lên mặt trước môi trường và gọi
cường độ của ánh sáng phát ra mặt sau môi trường là I.
Bên trong môi trường, hãy tưởng tượng tách ra một lớp mỏng bề dày dx, gọi cường
độ ánh sáng tại mặt trước của lớp mỏng đó là i và tại mặt sau của nó là i+di với di<0. Khi
đó độ giảm cường độ di được xem là tỷ lệ với cường độ i tới lớp và bề dày của lớp dx:
di = - k.i.dx (4)
hệ số k được gọi là hệ số hấp thụ của môi trường.

Bỏ qua phần năng lượng ánh sáng phản xạ và tán xạ, biến đổi và lấy tích phân hai vế
ta có:

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 6

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA
I

l

di
I i  0 kdx
0

I = I0e-kl (5)
Đây là biểu thức của định luật hấp thụ ánh sáng: Khi độ dày của lớp môi trường tăng
theo cấp số cộng, cường độ sáng giảm theo cấp số nhân.
Định luật này được gọi là định luật Lambert. Một số tài liệu khác cho rằng Bouguer là
người đầu tiên thiết lập được nó bằng lí thuyết và thực nghiệm nên gọi là định luật
Bouguer.
Khi đo hệ số k để kiểm nghiệm định luật người ta thấy có thể bỏ qua phần ánh sáng
tán xạ nhưng nhất thiết phải tính đến phần ánh sáng phản xạ. Định luật nghiệm đúng với
chùm sáng có cường độ biến thiên khá rộng nhưng khi cường độ ánh sáng lớn thì hệ số

hấp thụ sẽ giảm.
Hệ số k là độ giảm cường độ tỷ đối do sự hấp thụ của môi trường trên một đơn vị bề
dày. Đối với các chất trong suốt khác nhau hệ số k có giá trị khác nhau và rất nhỏ. Phần
lớn các chất gặp trong thực tế có hệ số k biến thiên theo bước sóng.
Đường cong biểu diễn khả năng hấp thụ của một chất theo bước sóng (tần số hay số
sóng) được gọi là đường cong hấp thụ hay phổ hấp thụ của chất đó.
Thực nghiệm cho thấy phổ hấp thụ của các chất rắn và lỏng thường chứa những dải
hấp thụ rộng với hệ số k có giá trị lớn trong một miền phổ rộng hàng chục đến hàng trăm
nanomet. Chỉ có các khí loãng mới gồm những dải hấp thụ hẹp. Nhiệt độ và áp suất càng
thấp thì dải hấp thụ càng hẹp.
1.2.3 Môi trường có hệ số hấp thụ âm
Thông thường hệ số hấp thụ k của các môi trường là dương và ánh sáng truyền qua
môi trường bị làm yếu đi. Nhưng cũng có một số môi trường có hệ số hấp thụ k âm với
một số bước sóng nào đó của bức xạ. Khi đó cường độ bức xạ tương ứng được tăng dần
lên khi đi sâu vào môi trường này. Môi trường trở thành máy khuếch đại ánh sáng. Môi
trường có hệ số hấp thụ âm là cơ sở để thực hiện máy phát lượng tử ánh sáng.

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 7

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

Ví dụ: Hồng ngọc (tinh thể Al2O3 có một lượng nhỏ tạp Cr2+) khi được chiếu ánh
sáng mạnh có khả năng khuếch đại bức xạ 694,4nm; hỗn hợp khí Heli và Neon với tỷ lệ p

= 510 ở áp suất thấp (0,5mmHg) khi được kích thích phóng điện có khả năng khuếch đại
3 bức xạ có bước sóng 3390nm, 1150nm và 632,8nm.
1.2.4 Sự giải tỏa năng lượng sau khi hấp thụ ánh sáng
Theo thuyết lượng tử, mỗi hạt sơ cấp (nguyên tử, ion, phân tử) có một hệ thống các
trạng thái năng lượng. Ở nhiệt độ thường hầu hết các hạt sơ cấp đều ở trạng thái có năng
lượng thấp nhất – trạng thái cơ bản. Khi một photon ánh sáng đi gần hạt đó, sự hấp thụ có
thể xảy ra và chỉ có thể xảy ra khi năng lượng photon đó mang đúng bằng chênh lệch
năng lượng giữa trạng thái cơ bản và một trạng thái cao hơn của hạt đó. Khi đó năng
lượng của photon truyền sang hạt sơ cấp này và nó sẽ được chuyển lên trạng thái năng
lượng cao hơn – trạng thái kích thích.
M + h = M*
Sau một thời gian rất ngắn (cỡ 10-9 – 10-6 s) tiểu phân ở trạng thái kích thích phục hồi
trở lại trạng thái cơ bản có mức năng lượng thấp hơn. Quá trình này có thể diễn ra dưới
các hình thức khác nhau:
- Khi phục hồi năng lượng thừa được truyền cho các tiểu phân của môi trường xung
quanh làm môi trường nóng lên một chút: M*  M + nhiệt
- Sự phục hồi được thông qua sự phân hủy quang hóa của M* thành chất mới hoặc
bằng phát huỳnh quang.
- Sự phục hồi có kèm theo phát xạ (huỳnh quang, lân quang), đây là sự phục hồi có
bức xạ.
1.2.5 Màu sắc của ánh sáng
Ánh sáng quang học là một phần trong phổ các bức xạ điện từ và được chia ra làm 3
vùng : hồng ngoại, khả kiến và tử ngoại.
Vùng tử ngoại (ultraviolet) là các bức xạ có bước sóng khoảng 760nm-1000m. Các
bức xạ ở hai vùng này khó có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 8


SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

Bảng 2. Màu của các dải bức xạ chính trong vùng ánh sáng trắng
Màu

Bƣớc sóng (nm)

Màu

Bƣớc sóng (nm)

Đỏ

760-630

Lam

500-450

Cam

630-600

Chàm


450-430

Vàng

600-570

Tím

430-400

Lục

570-500

1.2.6 Sự hấp thụ nguyên tử
1.2.6.1 Điều kiện để có sự hấp thụ nguyên tử
Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất giữ được tính chất của nguyên tố. Nguyên tử bao gồm
hạt nhân và các electron chuyển động quanh không gian của hạt nhân trong các orbital.
Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng dưới dạng các
bức xạ. Đó là trạng thái bền vững và nghèo năng lượng nhất của nguyên tử. Nhưng khi
nguyên tử ở trạng thái hơi nguyên tử tự do, nếu có chùm tia sáng chiếu vào đám hơi
nguyên tử đó thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ bức xạ có bước sóng nhất định ứng với
những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ. Lúc đó nguyên tử đã
nhận năng lượng từ các tia bức xạ và chuyển lên trạng thái kích thích có năng lượng cao
hơn trạng thái cơ bản. Đó là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình
đó được gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử. Phổ sinh ra trong quá trình
này được gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.
Khi nguyên tử hấp thụ năng lượng sẽ làm thay đổi mức năng lượng của electron trong
nguyên tử nên phổ nguyên tử cũng là phổ electron. Electron trong nguyên tử tham gia hấp
thụ hay phát xạ là các electron lớp ngoài cùng vì nó dễ bị kích thích nhất.

Nếu năng lượng mà nguyên tử hấp thụ là E thì theo công thức (3) ta có:
E =

hc



Như vậy cứ mỗi giá trị năng lượng Ei mà nguyên tử nhận được sẽ ứng với một độ
dài sóng i. Số mức năng lượng của nguyên tử ứng với số orbital là hữu hạn. Các giá trị
Ei mà nguyên tử có thể hấp thụ khá chênh lệch nên các bước sóng tương ứng của bức xạ
GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 9

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

điện từ là không liên tục. Do đó phổ hấp thụ nguyên tử lộ các vạch hấp thụ tại các bước
sóng tương ứng.
Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất cả các bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình
phát xạ. Quá trình hấp thụ chỉ xảy ra với các vạch phổ nhạy, các vạch đặc trưng và các
vạch cuối cùng của nguyên tố. Cho nên đối với các vạch phổ đó quá trình hấp thụ và phát
xạ là hai quá trình ngược nhau.
1.2.6.2 Một số ứng dụng của sự hấp thụ nguyên tử trong phân tích
Tùy thuộc giá trị E là dương hay âm mà quá trình phát xạ hay hấp thụ xảy ra. Quá
trình huỳnh quang xảy ra khi nguyên tử ở trạng thái kích thích bị mất một phần năng

lượng trước khi trở về trạng thái cơ bản kèm theo sự phát xạ ra các bức xạ có năng lượng
thấp hơn của bức xạ mà nó nhận được để chuyển lên trạng thái kích thích (ánh sáng kích
thích). Do vậy điều kiện cụ thể của nguồn năng lượng dùng để nguyên tử hóa mẫu sẽ
quyết định quá trình nào xảy ra là chính.
Các ứng dụng của phổ hấp thụ nguyên tử có thể được phân loại theo nguồn năng
lượng được nguyên tử hấp thụ (bức xạ, nhiệt, tia lửa điện, plasma…) và quá trình hấp thụ,
phát xạ hay huỳnh quang. Trong phân tích thường áp dụng các loại phương pháp sau:
- Quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric - AAS).
- Quang phổ phát xạ nguyên tử (Atomic Emission Spectrocopy - AES).
- Quang phổ phát xạ nguyên tử với nguồn plasma (Inductively Coupled Plasma ICP).
- Quang phổ huỳnh quang nguyên tử.
1.2.7 Một số ứng dụng của sự hấp thụ phân tử trong phân tích
Ứng với sự hấp thụ các bức xạ tử ngoại (UV) có năng lượng lớn có thể dẫn đến sự
chuyển từ mức năng lượng E0 lên mức năng lượng E2, sự hấp thụ bức xạ khả kiến (VIS)
ứng với sự chuyển lên mức năng lượng E1. Nói cách khác sự hấp thụ bức xạ tử ngoại –
khả kiến làm thay đổi mức năng lượng electron Ee và là nguồn gốc của phổ UV-VIS. Do
đó phổ UV-VIS là phổ electron.

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 10

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

Còn sự hấp thu năng lượng của tia hồng ngoại (IR) chỉ dẫn đến thay đổi các mức

năng lượng dao động và chuyển động quay (E  và Er). Vì vậy phổ IR thường được gọi là
phổ dao động.
Những ứng dụng phổ biến của phổ phân tử trong phân tích có thể là:
- Quang phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-VIS).
- Quang phổ hồng ngoại (IR).
- Quang phổ huỳnh quang…

CHƢƠNG 2: QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ - NGUYÊN TỬ
2.1 Quang phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-VIS)
2.1.1 Tính chất vùng phổ tử ngoại khả kiến
Trong phổ các bức xạ điện từ, các tia tử ngoại và khả kiến chỉ chiếm một lượng rất
hẹp nằm trong khoảng từ 2 nm – 760 nm. Giản đồ năng lượng cho thấy các bức xạ UV và
VIS có năng lượng khá lớn nên có thể ảnh hưởng đến các mức năng lượng của electron.
Tính chất của nguồn cung cấp bức xạ cũng như bộ phận phát hiện của 2 vùng này có
nhiều điểm tương đồng nên trong các thiết bị áp dụng phổ tử ngoại thường phối hợp cho
cả vùng khả kiến. Người ta chia phổ tử ngoại khả kiến thành các vùng: tử ngoại xa, tử
ngoại gần và khả kiến.
2.1.1.1 Vùng tử ngoại xa
Vùng tử ngoại xa gồm các tia bức xạ có bước sóng dưới 200nm. Vùng này ít được
dùng vì có năng lượng khá cao nên có thể phá vỡ liên kết trong phân tử các chất. Mặt
khác các tia vùng này bị hầu hết các dung môi hấp thụ mạnh thậm chí có thể hóa hơi dung
môi, oxy trong không khí cũng hấp thụ mạnh bức xạ có bước sóng 180nm. Ngay thạch
anh vật liệu thường dùng để làm cốc đo cũng hấp thụ các tia vùng này.
2.1.1.2 Vùng tử ngoại gần và vùng khả kiến (VIS)
Vùng tử ngoại gần gồm các tia bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 200nm đến
400nm. Còn vùng khả kiến gồm các tia bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 400nm đến
800nm.
GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 11


SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

Năng lượng của các tia thuộc vùng này có thể làm thay đổi năng lượng electron trong
phân tử. Các máy đo độ hấp thụ UV-VIS thông thường làm việc được với các bức xạ 190900nm. Thạch anh không hấp thụ các tia tử ngoại nên để đo phổ trong vùng tử ngoại có
thể sử dụng cốc đo loại này (cốc quartz). Với các tia nhìn thấy có thể dùng cốc thủy tinh,
thậm chí cốc thủy tinh hữu cơ để đo. Các loại cốc này có giá thành rẻ hơn rất nhiều so với
cốc quartz.
2.1.2 Sự chuyển mức năng lượng electron với hấp thụ bức xạ UV-VIS
Các bức xạ UV-VIS có năng lượng khá lớn nên có khả năng làm thay đổi mức năng
lượng của các electron từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích. Các electron tham gia
vào hiệu ứng này có thể là:
- Các electron  trong các liên kết đơn C-C hay C-H,
- Các electron  trong các liên kết bội, hệ thống thơm…
- Các electron n của cặp electron tự do không tham gia liên kết của O, N, các
halogen…
Độ bội của trạng thái năng lượng cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ các bức xạ.
Electron trong phân tử có thể quay xung quanh mình theo 2 chiều ngược nhau có số lượng
tử spin trái dấu nhau (-½và ½). Spin tổng S bằng tổng spin của các electron lớp ngoài. Độ
bội của trạng thái năng lượng được tính bằng 2 lần giá trị tuyệt đối của spin tổng bằng 0
và có độ bội là 1 được gọi là trạng thái đơn bội hay trạng thái S (Singlet). Nếu 2 electron
đó có spin cùng dấu thì độ bội là 3 và được gọi là trạng thái tam bội hay trạng thái T
(Triplet). Những sự chuyển trạng thái S0 lên S* và T0 lên T* là có thể xảy ra nhưng sự
chuyển trạng thái S0 lên T* rất khó xảy ra.
2.1.3 Định luật Lambert-Beer và hệ số hấp thụ

2.1.3.1 Một số khái niệm
* Độ truyền qua (T - transmittance):
Khi chiếu một chùm tia đơn sắc có cường độ I0 qua một dung dịch có chiều dày (tính
bằng cm). Sau khi bị dung dịch hấp thụ, cường độ chùm tia còn lại là I. Độ truyền qua T
được tính dưới dạng % theo công thức:
GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 12

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA
I
x 100% (1)
I0

T=
* Độ hấp thụ (A – absorbance):

Độ hấp thụ A được tính theo công thức:
A =lg

I
1
= -lgT = lg 0
T
I


(2)

Độ hấp thụ A còn được gọi là mật độ quang (D) hoặc độ tắt (E).
2.1.3.2 Định luật Lambert – Beer và các hệ số hấp thụ
* Định luật Lambert – Beer được phát triển từ định luật Lambert, hệ số k trong biểu
thức I = I0.e-kI được biểu diễn qua nồng độ và một hệ số khác nhau (sau khi chuyển đổi cơ
số của logarit). Theo định luật Lambert-Beer thì:
I0
= lC (3)
I

lg

Trong đó:  là hệ số hấp thụ phụ thuộc và bản chất của dung dịch, bước sóng của
chùm tia đơn sắc.
L là bề dày của dung dịch (cm).
C là nồng độ của dung dịch (mol/l).
Hay:
A = l.C (4)
* Các hệ số hấp thụ
Nếu thay đổi đơn vị tính toán nồng độ của dung dịch thì giá trị của hệ số hấp thụ thay
đổi. Trong quang phổ UV-VIS người ta thường sử dụng nồng độ mol và nồng độ phần
trăm và tương ứng với chúng có các loại hệ số hấp thụ sau:
- Nếu nồng độ tính theo mol/l, khi l = 1cm và C = 1M thì với (4) khi đó
A =  nên  được gọi là hệ số hấp thụ mol.
- Nếu nồng độ C tính theo phần trăm (kl/tt) và l tính theo cm thì:
1%
A = E1cm
lC (5)

1%
E1cm
được gọi là hệ số hấp thụ riêng, còn được kí hiệu là A(1%, 1cm).

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 13

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

Hệ số hấp thụ mol  hay được sử dụng trong mô tả tính chất quang phổ của các chất
1%
hữu cơ, còn trong phân tích kiểm nghiệm thường dùng hệ số hấp thụ riêng E1cm
.

2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ UV-VIS
* Dung môi:
Dung môi là các hợp chất hóa học nên cũng có thể có khả năng hấp thụ các bức xạ
UV-VIS. Các dung môi được dùng để đo phổ UV-VIS có những bước sóng giới hạn
(cutoff) khác nhau mà dưới bước sóng đó dung môi hấp thụ đa phần các bức xạ chiếu qua
nó. Do đó khi chọn dung môi để chuẩn bị dung dịch đo phổ UV-VIS ngoài việc dựa vào
độ tan của chất cần nghiên cứu còn phải tính đến cả khả năng hấp thụ của chính dung
môi. Trong quang phổ UV-VIS, dung môi thường được dùng là ethanol 950 hay methanol.
* Nồng độ và các tương tác khác trong dung dịch:
Khả năng hấp thụ UV-VIS của dung dịch chỉ tỉ lệ tuyến tính với nồng độ trong một

khoảng thích hợp. Khi dung dịch quá loãng hay quá đặc có thể gây ra các sai lệch về hóa
học do sự phân li (ion hóa) hay tạo các sản phẩm trùng lạ (dimer, trimer…) mà chúng có
độ hấp thụ khác dạng phân tử hay đơn phân tử. Sai lệch hóa học còn có thể xảy ra hoặc
tăng theo nồng độ do phản ứng của chất nghiên cứu với các chất lạ hay tạo phức với các
ion trong dung dịch. Để hạn chế sai lệch này người ta thường dùng mẫu trắng của mẫu
phân tích. Việc dùng mẫu trắng càng cần thiết khi sử dụng các phản ứng “tạo màu” nhằm
tạo ra khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch nghiên cứu. Bên cạnh đó các nhà nghiên
cứu phải xác định khoảng nồng độ mà khả năng hấp thụ phụ thuộc tuyến tính vào nồng
độ. Việc xác định này được tiến hành bằng thực nghiệm.
* Thiết bị:
Định luật Lambert - Beer chỉ hoàn toàn đúng với chùm tia đơn sắc. Vì với 1 chất ở
các bước sóng khác nhau các hệ số hấp thu thường khác nhau. Chùm tia sáng đơn sắc thì
định luật càng đúng. Yếu tố ảnh hưởng của thiết bị dễ thấy nhất là khả năng tạo chùm tia
đơn sắc qua nó.
Ngoài ra khi chiếu chùm tia qua mẫu đo, ngoài việc truyền thẳng qua dung dịch,
chùm tia có thể còn chịu ảnh hưởng của các hiện tượng quang học khác như phản xạ,
GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 14

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

khuếch tán…đặc biệt là hiện tượng tán xạ do dung dịch không đồng nhất về mặt quang
học. Do vậy dung dịch phải trong suốt để hạn chế hiện tượng phản xạ, tán xạ, khuếch tán
ánh sáng…

2.1.5 Điều kiện áp dụng định luật Lambert – Beer
Từ các yếu tố ảnh hưởng nêu trên có thể rút ra các điều kiện cơ bản để có thể áp dụng
định luật Lambert – Beer trong tính toán như sau:
- Thiết bị phải có khả năng tạo ra chùm tia có độ đơn sắc nhất định. Độ đơn sắc càng
cao càng tốt.
- Chất thử phải bền trong dung dịch và bền dưới tác dụng của tia UV-VIS.
- Dung dịch phải nằm trong khoảng nồng độ thích hợp.
- Dung dịch phải trong suốt để hạn chế tối đa các hiện tượng quang học khác.

2.2 Quang phổ hấp thụ phân tử
2.2.1 Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại và hình thành các đỉnh trên phổ IR
Bức xạ hồng ngoại bắt đầu từ vùng nhìn thấy đến vùng vi sóng, được kéo dài từ
0,5m - 1000m.
Tuy nhiên người ta quan tâm và sử dụng nhiều bức xạ thuộc vùng 1m - 25m.
* Các kiểu dao động của phân tử:
Ở nhiệt độ bình thường các liên kết của các hợp chất đã có sự dao động như sự
chuyển dạng của phân tử. Hấp thụ bức xạ hồng ngoại làm tăng các dao động này. Có hai
loại dao động phân tử là dao động hóa trị và dao động biến dạng.
- Dao động hóa trị (valence vibration, stretching) là chuyển động chu kì dọc theo
trục liên kết làm thay đổi khoảng cách giữa các nguyên tử có liên kết với nhau trong phân
tử.
- Dao động biến dạng (deformation vibration, bending) có thể bao gồm thay đổi góc
giữa các liên kết hoặc chuyển động của nhóm các nguyên tử so với phần còn lại của phân
tử…có thể là các dao động xoắn, uốn, cắt kéo…
Hãy hình dung hai khối cầu nối với nhau bằng một lò xo không trọng lượng thì năng
lượng cần thiết để uốn cong bé hơn rất nhiều so với năng lượng để kéo chúng ra xa hay ép
GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 15


SVTH: Lê Châu Lâm Phúc


Luận văn Tốt nghiệp Đại học

Phân tích phổ hồng ngoại dùng OMNIC SPECTA

chúng lại gần nhau hơn. Chính vì thế mà năng lượng cần cho dao động biến dạng yêu cầu
bé hơn năng lượng cần cho dao động hóa trị tương ứng. Bức xạ hồng ngoại có bước sóng
lớn hơn 100m được phân tử hữu cơ hấp thụ và chuyển thành năng lượng quay cực phân
tử. Sự hấp thụ năng lượng cũng được lượng tử hóa do đó phổ quay của phân tử bao gồm
những vạch rõ rệt.
Bức xạ hồng ngoại ở trong vùng 1m - 100m được phân tử hữu cơ hấp thụ và
chuyển thành năng lượng dao động phân tử và trên phổ xuất hiện những đỉnh rộng hơn vì
năng lượng dao động bao giờ cũng kèm theo một số biến thiên năng lượng quay. Năng
lượng của bức xạ hồng ngoại không đủ để làm thay đổi trạng thái năng lượng của electron
mà chỉ đủ để thay đổi trạng thái dao động nên phổ IR còn được gọi là phổ dao động.
2.2.2 Các ứng dụng của quang phổ hồng ngoại
Cường độ của các đỉnh trên phổ hồng ngoại không chi tiết như trong phổ UV-VIS mà
chỉ có tính chất tương đối nên ít được sử dụng để định lượng. Vì thế quang phổ hồng
ngoại chủ yếu được ứng dụng cho định tính các hợp chất.
Có 2 ứng dụng chính phổ hồng ngoại như một công cụ phân tích là nhận ra các nhóm
chức đặc biệt trong phân tử và định tính các chất bằng cách so sánh với phổ chuẩn. Tuy
vậy, với sự phất triển của kĩ thuật chuyển dạng Fourier (FT: Fourier Transform) quang
phổ hồng ngoại FTIR ngày càng được ứng dụng để định lượng nhiều hơn.
Trong quá trình phân lập cũng như tổng hợp hóa học những đỉnh đặc trưng cho các
nhóm chức có thể giúp nhận diện cấu trúc của hợp chất chưa biết hay dự kiến tổng hợp ra.
Với quang phổ hồng ngoại người ta có thể phân biệt giữa 1 aldehyd và 1 ceton hay giữa 1
amin và 1 amid bằng cách xem xét các dữ liệu phổ thu được từ hợp chất phân tích. Tuy
nhiên trừ các chất rất đơn giản, phổ hồng ngoại của tất cả các chất là rất phức tạp vì vậy

thường cần phải biện giải phổ để xác định các nhóm chức có trong hợp chất. Trên phổ IR
có thể có hơn 10% đỉnh khó mà gán chính xác cho các nhóm chức cụ thể vì thế nhiều khi
phải nhờ hỗ trợ từ kết quả của phổ khối, phổ cộng hưởng từ hạt nhân, thậm chí cả phổ tử
ngoại.

GVHD: Vương Tấn Sĩ

Trang 16

SVTH: Lê Châu Lâm Phúc