TRÌNH BÀY CƠ SỞ PHỔ PHÂN TỬ VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH VẬT CHẤT

2. Cơ sở phổ phân tử và
Ứng dụng trong phân tích vật chất

3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU
TRÌNH BÀY CƠ SỞ PHỔ PHÂN TỬ VÀ
ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH VẬT CHẤT
1.KIM THANH HÀ
2.NGUYỄN NGỌC HIẾU
3.NGÔ NGỌC HIỂN
Nhóm sinh viên thực hiện
Giáo viên hướng dẫn : TS.TỐNG THỊ THANH HƯƠNG

4. 1#
bảnchấtsự hìnhthànhthànhphổ phântử
2#
Một số Ứng dụng trongphântích vật chất
Ý nghĩa

5. Nội dung
SỰ HÌNHTHÀNHPHỔPHÂNTỬ
Ứng dụng phổ phân tử
Ví dụ phân tích phổ phân tử

6. Sự hình thành phổ phân tử
1.Sự bức xạ điện từ và
trạng thái năng lượng của phân tử
2.Các phương pháp phổ hấp thụ phân tử
3.Định luật Lambert – beer
4.Biểu diễn phổ hấp thụ phân tử

7. Sự hình thành phổ phân tử
1.Sự bức xạ điện từ và
trạng thái năng lượng của phân tử
2.Các phương pháp phổ hấp thụ phân tử
3.Định luật Lambert – beer
4.Biểu diễn phổ hấp thụ phân tử

8. Phân tử tồn tại nhiều chuyển động
• Chuyển động của các phân tử quay hạt nhân
• Chuyển động tuần hoàn của các hạt nhân với
nhau.
• Chuyển động thay đổi hướng toàn phần.

9. Sự thay đổi trạng thái lượng tử của phân tử sẽ dẫn đến
sự biến thiên năng lượng ∆𝑬
Phân tử chỉ tồn tại trong trạng thái kích thích trong
khoảng thời gian rất ngắn (10-6 -10-9 ) và quay trở lại
trạng thái ban đầu.

10. Quá trình phát xạ
Quá trình một phân tử chuyển trạng thái
lượng tử cao hơn sang thấp hơn và thoát
ra một photon
Quá trìnhhấpthụ
Quá trình một phân tử chuyển từ trạng
thái lượng tử thấp hơn sang cao hơn và
hấp thụ một photon

11. Quá trình phát xạ
Quá trình một phân tử chuyển trạng thái
lượng tử cao hơn sang thấp hơn và thoát
ra một photon
Quá trìnhhấpthụ
Quá trình một phân tử chuyển từ trạng
thái lượng tử thấp hơn sang cao hơn và
hấp thụ một photon

12. ∆𝑬= Ecao - Ethấp = h.𝝑
∆E = 0: năng lượng phân tử không thay
đổi khi tương tác với bức xạ điện từ.
∆E > 0: phân tử hấp thụ năng lượng.
 ∆E < 0: phân tử bức xạ năng lượng

13. Năng lượng được phân tử lưu giữ dưới ba dạng
quay, dao động và điện tử
∆𝑬 = ∆𝑬 quay + ∆𝑬dao động +∆𝑬điện tử

14. “hiện tượng bức xa điện từ của phân tử gây
nên các bước chuyển năng lượng quay, dao
động và điện tử của phân tử là nguồn gốc
của các loại phổ hấp thụ”

15. Sự hình thành phổ phân tử
1.Sự bức xạ điện từ và
trạng thái năng lượng của phân tử
2.Các phương pháp phổ hấp thụ phân tử
3.Định luật Lambert – beer
4.Biểu diễn phổ hấp thụ phân tử

16. ∆𝑬= h.𝝑
∆𝑬 = ∆𝑬 quay + ∆𝑬dao động +∆𝑬điện tử
Mỗi bức xạ điện từ có một tần số riêng gọi
là tần số quay 𝝑q, tần số dao động 𝝑d và tần
số kích thích điện từ 𝝑e.

17. Hiện tượng bức xạ điện từ của
phân tử đã hình thành đám phổ có
tần số xác định
 Phổ quay
 Phổ dao động – quay
 Phổ điện tử - dao động – quay.

18. Phổ quay
Hấp thụ trong vùng vi sóng hay vừng hồng ngoại xa làm
thay đổi trạng thái quay
Phổ quay thuần túy gồm các vạch rất xít nhau và cách đều
nhau với tần số : 𝝑q =
∆𝑬𝒒
𝒉
Phổ dao động - quay
Hấp thụ bức xạ ở vùng hồng ngoại gần, trạng thái dao
động bị kích thích
(trạng thái electron vẫn không đổi)
Phổ quay-dao động-điện tử
Hấp thụ bức xạ có nặng lượng lớn hơn như các bức xạ khả kiến
hay bức xạ tử ngoại

19. Phổ quay
Hấp thụ trong vùng vi sóng hay vừng hồng ngoại xa làm
thay đổi trạng thái quay
Phổ quay thuần túy gồm các vạch rất xít nhau và cách đều
nhau với tần số : 𝝑q =
∆𝑬𝒒
𝒉

20. Phổ quay
Hấp thụ trong vùng vi sóng hay vừng hồng ngoại xa làm
thay đổi trạng thái quay
Phổ quay thuần túy gồm các vạch rất xít nhau và cách đều
nhau với tần số : 𝝑q =
∆𝑬𝒒
𝒉
Phổ dao động - quay
Hấp thụ bức xạ ở vùng hồng ngoại gần, trạng thái dao động
bị kích thích . 𝝑d =
∆𝑬𝒅
𝒉
(trạng thái electron vẫn không đổi)

21. Vì∆𝑬 d > > ∆𝑬q nên cùng với sự biến thiên năng lượng dao
động luôn có biến thiên năng lượng quay.
Phổ ta thu được các đám vạch với tần số
𝝑 = 𝝑q + 𝝑q
Phổ dao động - quay ( phổ dao động hay phổ hồng ngoại ).

22. Phổ quay
Hấp thụ trong vùng vi sóng hay vừng hồng ngoại xa làm
thay đổi trạng thái quay
Phổ quay thuần túy gồm các vạch rất xít nhau và cách đều
nhau với tần số : 𝝑q =
∆𝑬𝒒
𝒉
Phổ dao động - quay
Hấp thụ bức xạ ở vùng hồng ngoại gần, trạng thái dao động
bị kích thích
(trạng thái electron vẫn không đổi)
Phổ quay-dao động-điện tử
Hấp thụ bức xạ có nặng lượng lớn hơn như các bức xạ khả kiến
hay bức xạ tử ngoại . 𝝑e =
∆𝑬𝒆
𝒉

23. Sự thay đổi trạng thái electron luôn có sự thay đổi trạng thái dao
động và trạng thái quay nên ta sẽ thu được đám vạch với tần số
𝝑 = 𝝑q + 𝝑q + 𝝑e
Phổ hấp thụ electron hay phổ electron (phổ tử ngoại – khả kiến ).

24. Phổ quay
Hấp thụ trong vùng vi sóng hay vừng hồng ngoại xa làm
thay đổi trạng thái quay
Phổ quay thuần túy gồm các vạch rất xít nhau và cách đều
nhau với tần số : 𝝑q =
∆𝑬𝒒
𝒉
Phổ dao động - quay
Hấp thụ bức xạ ở vùng hồng ngoại gần, trạng thái dao
động bị kích thích
(trạng thái electron vẫn không đổi)
Phổ quay-dao động-điện tử
Hấp thụ bức xạ có nặng lượng lớn hơn như các bức xạ khả kiến
hay bức xạ tử ngoại

25. Sự hình thành phổ phân tử
1.Sự bức xạ điện từ và
trạng thái năng lượng của phân tử
2.Các phương pháp phổ hấp thụ phân tử
3.Định luật Lambert – beer
4.Biểu diễn phổ hấp thụ phân tử

26. 3#
Định luật Lambert – beer
Cơ sở để sử dụng phổ hồng ngoại và phổ tử ngoại -khả kiến

27. Với hai tia sáng có cùng năng lượng nhưng có cường độ
sáng khác nhau :
Độ truyền qua : T= I/Io .100%.
Độ hấp thụ :A= (Io – I )/ Io .100%.

28. aaaaaa
T và A
Phụ thuộc vào bản chất của chất hòa tan . chiều dày d
của lớp mỏng và nồng độ C của dung dịch .
Biểu theo công thức:
𝝐 gọi là hệ số hấp thụ, C được tính bằng mol/l,
d tính bằng cm và D là mật độ quang
Note :Phương trình trên chỉ đúng với tia đơn sắc

29.  Trên trục tung: A, D,𝝐 , lg 𝝐, T
 Trên trục hoành: tần số bức xạ 𝝑 , số
sóng 𝝑, bước sóng bức xạ kích thích ‫גּ‬.
Xây dựngđồ thị từ định luậtLambert- Beer

30. Sự phụ thuộc của D vào bước sóng: D ‫גּ‬. = f( ‫גּ‬. )
Với cùng một chất nhưng với các tia sáng khác nhau
sẽ cho các đường đồ thị khác nhau.
Dùng phương trình này để phân tích định lượng

31. Sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ vào chiều dài của bước sóng kích thích
Hai đường biểu diễn này dùng để phân tích cấu tạo của các hợp chất

32. Sự hình thành phổ phân tử
1.Sự bức xạ điện từ và
trạng thái năng lượng của phân tử
2.Các phương pháp phổ hấp thụ phân tử
3.Định luật Lambert – beer
4.Biểu diễn phổ hấp thụ phân tử

33. Phổ hồng ngoạiĐộtruyềnqua(%)
Bước sóng
Phổ thường được ghi dưới dạng thể hiện sự phụ thuộc của
% độ truyền qua vào số sóng ( hoặc bước sóng ) của bức xạ

34. Phổ tử ngoại – khả kiến
Hệsốhấpthụmol
Bước sóng
Thể hiện sự phụ thuộc của mật độ quang D (A) vào bước sóng ( hoặc
số sóng )
Để so sánh giữa các chất , giữa các cấu tạo khác nhau thì phổ d thể
hiện sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ mol 𝜺 (hoặc lg 𝜺 ) vào bước sóng.

35. Nội dung
SỰ HÌNHTHÀNHPHỔPHÂNTỬ
Ứng dụng phổ phân tử
Ví dụ phân tích phổ phân tử

36. Sử dụng phổ hồng ngoại và
Phổ tử ngoại khả kiến trong phân tích vật chất
Ứng dụng của phổ phân tử

37. # Phương pháp phổ tử ngoại - khả kiến #
Có ý nghĩa quan trọng trong phân tích định tính,
phân tích cấu trúc phân tử và phân tích định lượng

38. Ưu điểm của phổ tử ngoại khả kiến
Khả năng áp dụng rộng
Phần lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thụ trực tiếp và
hấp thụ không trực tiếp.
Khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ở bệnh viện.
Độ nhạy cao
Giới hạn dò trong khoảng 10-4 đến 10-5M ,có thể được mở rộng
đến 10-6 thậm chí 10-7 M với những thủ tục bổ sung.
Độ chọn lọc từ trung bình đến cao
Có thể hấp thụ một chất mà không phải tách khỏi hỗn hợp.
Độ chính xác cao
Sai số nằm trong khoảng 1-5%.

39. Ưu điểmcủa phổ tử ngoạikhảkiến
Khả năng áp dụng rộng
Phần lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thụ trực tiếp và
hấp thụ không trực tiếp.
Khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ,ở bệnh viện

40. Chất hấp thụ trực tiếp
Những nhóm chức mang màu hữu cơ.
Một số chất vô như những ion kim loại chuyển tiếp mang
màu trong dung dịch như Cu2+,Ni2+hoặc các ion MnO4-,
Cr2O72-…
Chất không hấp thụ trực tiếp
Chất hay ion ví dụ ion kim loại không hấp thụ trực tiếp
hoặc hấp thu với cường độ yếu.
Thêm các thuốc thử vô cơ, để thiết lập môi trường thích
hợp để chuyển toàn bộ chất hoặc ion phân tích về dạng
phức có thể hấp thụ trực tiếp.

41. Chất hấp thụ trực tiếp
Những nhóm chức mang màu hữu cơ.
Một số chất vô như những ion kim loại chuyển tiếp mang
màu trong dung dịch như Cu2+,Ni2+hoặc các ion MnO4-,
Cr2O72-…
Chất không hấp thụ trực tiếp
Chất hay ion ví dụ ion kim loại không hấp thụ trực tiếp
hoặc hấp thu với cường độ yếu.
Thêm các thuốc thử vô cơ, để thiết lập môi trường thích
hợp để chuyển toàn bộ chất hoặc ion phân tích về dạng
phức có thể hấp thụ trực tiếp

42. Ưu điểm của phổ tử ngoại khả kiến
Khả năng áp dụng rộng
Phần lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thụ trực tiếp và
hấp thụ không trực tiếp.
Khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ở bệnh viện.
Độ nhạy cao
Giới hạn dò trong khoảng 10-4 đến 10-5M ,có thể được mở rộng
đến 10-6 thậm chí 10-7 M với những thủ tục bổ sung.
Độ chọn lọc từ trung bình đến cao
Có thể hấp thụ một chất mà không phải tách khỏi hỗn hợp.
Độ chính xác cao
Sai số nằm trong khoảng 1-5%.

43. Ưu điểm của phổ tử ngoại khả kiến
Khả năng áp dụng rộng
Phần lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thụ trực tiếp và
hấp thụ không trực tiếp.
Khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ở bệnh viện.
Độ nhạy cao
Giới hạn dò trong khoảng 10-4 đến 10-5M ,có thể được mở rộng
đến 10-6 thậm chí 10-7 M với những thủ tục bổ sung.
Độ chọn lọc từ trung bình đến cao
Có thể hấp thụ một chất mà không phải tách khỏi hỗn hợp.
Độ chính xác cao
Sai số nằm trong khoảng 1-5%.

44. Ưu điểm của phổ tử ngoại khả kiến
Khả năng áp dụng rộng
Phần lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thụ trực tiếp và
hấp thụ không trực tiếp.
Khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ở bệnh viện.
Độ nhạy cao
Giới hạn dò trong khoảng 10-4 đến 10-5M ,có thể được mở rộng
đến 10-6 thậm chí 10-7 M với những thủ tục bổ sung.
Độ chọn lọc từ trung bình đến cao
Có thể hấp thụ một chất mà không phải tách khỏi hỗn hợp.
Độ chính xác cao
Sai số nằm trong khoảng 1-5%.

45. Ưu điểm của phổ tử ngoại khả kiến
Khả năng áp dụng rộng
Phần lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thụ trực tiếp và
hấp thụ không trực tiếp.
Khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ở bệnh viện.
Độ nhạy cao
Giới hạn dò trong khoảng 10-4 đến 10-5M ,có thể được mở rộng
đến 10-6 thậm chí 10-7 M với những thủ tục bổ sung.
Độ chọn lọc từ trung bình đến cao
Có thể hấp thụ một chất mà không phải tách khỏi hỗn hợp.
Độ chính xác cao
Sai số nằm trong khoảng 1-5%.

46. Ưu điểm của phổ tử ngoại khả kiến
Khả năng áp dụng rộng
Phần lớn các chất hữu cơ, vô cơ, hóa sinh hấp thụ trực tiếp và
hấp thụ không trực tiếp.
Khoảng 90% các phân tích trong phòng thí nghiệm ở bệnh viện.
Độ nhạy cao
Giới hạn dò trong khoảng 10-4 đến 10-5M ,có thể được mở rộng
đến 10-6 thậm chí 10-7 M với những thủ tục bổ sung.
Độ chọn lọc từ trung bình đến cao
Có thể hấp thụ một chất mà không phải tách khỏi hỗn hợp.
Độ chính xác cao
Sai số nằm trong khoảng 1-5%.

47. Một số ứng dụng khác
 Xác định hằng số cân bằng, hằng số phân
li và nghiên cứu động.
 Là cơ sở của phương pháp đo quang ,
ứng dựng trong nhiều ngành: dược ,
luyện kim , địa chất, nông nghiệp.
 Là phương pháp hỗ trợ quan trọng cho
phổ hồng ngoại và cộng hưởng từ hạt
nhân để đồng nhất các chất.

48. Phổ hồngngoại
Đồng nhất các chất
Số liệu cho kết quả đồng nhất, quá trình đồng nhất là
so sánh phổ của chất nghiên cứu với phổ chuẩn.
Xác định cấu trúc phân tử
Các nhóm chức trong phân tử và đặc tính của liên kết
cũng như cấu trúc và vị trí các nhóm thế trong hợp chất.
Phân tích định lượng
Kém chính xác hơn so với các phương pháp khác
(như phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis).
Phân tích dung dịch kết quả chính xác hơn so với mẫu dạng rắn.

49. Phổ hồngngoại
Đồng nhất các chất
Số liệu cho kết quả đồng nhất, quá trình đồng nhất là
so sánh phổ của chất nghiên cứu với phổ chuẩn.

50. Phổ chuẩn
Là các tần số ,những tần số này đã được
xác định bởi các nhà khoa học và đã được
đưa vào bảng tra cứu.

51. Phổ hồngngoại
Đồng nhất các chất
Số liệu cho kết quả đồng nhất, quá trình đồng nhất là
so sánh phổ của chất nghiên cứu với phổ chuẩn.
Xác định cấu trúc phân tử
Các nhóm chức trong phân tử và đặc tính của liên kết
cũng như cấu trúc và vị trí các nhóm thế trong hợp chất.
Phân tích định lượng
Kém chính xác hơn so với các phương pháp khác
(như phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis).
Phân tích dung dịch kết quả chính xác hơn so với mẫu dạng rắn.

52. Phổ hồngngoại
Đồng nhất các chất
Số liệu cho kết quả đồng nhất, quá trình đồng nhất là
so sánh phổ của chất nghiên cứu với phổ chuẩn.
Xác định cấu trúc phân tử
Các nhóm chức trong phân tử và đặc tính của liên kết
cũng như cấu trúc và vị trí các nhóm thế trong hợp chất.
Phân tích định lượng
Kém chính xác hơn so với các phương pháp khác
(như phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis).
Phân tích dung dịch kết quả chính xác hơn so với mẫu dạng rắn.

53. Phổ hồngngoại
Đồng nhất các chất
Số liệu cho kết quả đồng nhất, quá trình đồng nhất là
so sánh phổ của chất nghiên cứu với phổ chuẩn.
Xác định cấu trúc phân tử
Các nhóm chức trong phân tử và đặc tính của liên kết
cũng như cấu trúc và vị trí các nhóm thế trong hợp chất.
Phân tích định lượng
Kém chính xác hơn so với các phương pháp khác
(như phổ tử ngoại khả kiến UV-Vis).
Phân tích dung dịch kết quả chính xác hơn so với mẫu dạng rắn.

54. Nội dung
SỰ HÌNHTHÀNHPHỔPHÂNTỬ
Ứng dụng phổ phân tử
Ví dụ phân tích phổ phân tử

55. Ví dụ về về phân tích phổ
Xét một ví dụ với phổ hồng ngoại

56. 1
Ghi các vùng phổ (chân peak), (đỉnh peak). Chú ý các
peak đặc trưng: đặc điểm (đỉnh kép, mạnh và rộng, yếu
và hep, nhọn và hẹp, chân rộng ... )
Các bước tiến hành
2
Từ công thức phân tử, dự đoán có thể chứa dao động
của những nhóm chứa nào?
Các peak của phổ có thể ứng với dao động của những
nhóm chức nào?3
Đối chiếu4

57. Phổ hồng ngoại hexanoic acid

58. HẾT RỒI
Cảm ơn cô và các bạn
đã lắng nghe và theo dõi.