Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3Hàm lượng hydro và sự tiến hóa của vật chất hữu cơ được chiếu xạ

3Hàm lượng hydro và sự tiến hóa của vật chất hữu cơ được chiếu xạ

Tải bản đầy đủ - 0trang

36



Trong phần đầu của vùng 1, các vị trí 3290 cm-1, 3089 cm-1 và 3040 cm-1 hàm lượng

hydro giảm đi. Phần sau của vùng 1 hàm lượng hydro tăng so với giá trị ban đầu. Hai

phần này phân tách nhau rõ rệt bắt đầu từ vị trí 2982 cm-1(xem hình 3.11). Có hai vị trị

mà hàm lượng hydro khơng thay đổi đơn điệu: vị trí 2852 cm-1 các giá trị ρ giảm rồi

tăng nhưng giá trị cuối vẫn bé hơn giá trị ban đầu, và ở 2982 cm-1 hàm lượng hydro

tăng rồi giảm nhưng vẫn vượt quá giá trị ban đầu.



Hình 3.11.Sự tiến hóa của hàm lượng hydro của mẫu khi được chiếu xạ bởi ion

C5+ 50 MeV.

Ở vùng 2 của phổ chiếu xạ C5+ ta thấy rằng số vị trí mà hàm lượng hydro giảm

đi khơng chiếm ưu thế bằng các vị trí hàm lượng hydro tăng lên và những vị trí này

nằm xen lẫn nhau mà khơng tách thành hai phần riêng biệt như vùng 1. Các vị trí 1500

cm-1, 1377 cm-1 và 1082 cm-1 hàm lượng hydro giảm; các vị trí khác đều có giá trị

vượt q giá trị ban đầu của ρ(hình 3.11). Hai vị trí 1718 cm-1 và 1660 cm-1 nằm kề

nhau và chúng có sự thay đổi giống nhau và khác so với các vị trí tăng khác; cụ thể là

hai vị trí này có hàm lượng hydro tăng nhanh ở những giá trị FE đầu sau đó giảm từ từ

ở những giá trị FE ở phần giữa và phần cuối nhưng giá trị hàm lượng hydro cuối vẫn

lớn hơn giá trị ban đầu.

Vùng cuối của phổ hồng ngoại chiếu xạ ion carbon cũng có những xen lấn như

vùng 2. Vị trí đầu tiên 958 cm-1 hàm lượng hydro tăng mạnh khi chiếu xạ với cường



37



độ ion tăng dần. Hai vị trí tăng tiếp theo là hai vị trí gần cuối 797 cm-1 và 780 cm-1.

Các vị trí còn lại hầu hết là nằm ở các vị trí giữa 958 cm-1 và 797 cm-1 như 913 cm-1,

884 cm-1, 841 cm-1 và 818 cm-1; ở các vị trí này hàm lượng hydro giảm, vị trí 913 cm-1

có sự giảm mạnh hàm lượng hydro ở các giá trị đầu sau đó tăng nhẹ và giảm nhẹ ở giá

trị cuối và thấp hơn giá trị ban đầu. Vị trí 759 cm-1 cũng nằm trong diện này nhưng ở

vị trí cuối vùng 3 (hình 3.11).

Tiếp theo, ta có sự thay đổi của hàm lượng hydro trong mẫu khi chiếu xạ với

chùm ion Si7+ 85 MeV. Vùng này cũng chia thành hai phần phân biệt: phần có hàm

lượng hydro cao hơn ban đầu như 2982 cm-1, 2958 cm-1, 2924 cm-1, 2894 cm-1, 2870

cm-1 và 2834 cm-1; phần có hàm lượng hydro thấp hơn ban đầu giống như vùng 1 khi

chiếu xạ bằng ion carbon tại các vị trí 3290 cm-1, 3089 cm-1, 3040 cm-1 và 2852 cm-1.

Tuy nhiên, có một số khác biệt ở các vị trí tăng như 2982 cm-1, 2958 cm-1, 2924 cm-1

và 2894 cm-1; các vị trí này tăng lúc đầu nhưng giảm ở giá trị cuối cùng nhưng vẫn cao

hơn giá trị ban đầu; trong khi đó ở vùng 1 của phổ chiếu xạ mẫu dùng ion carbon chỉ

có một trường hợp như vậy ở vị trí 2982 cm-1. Ở phần hàm lượng hydro thấp hơn giá

trị ban đầu có thêm một vị trí là 2852 cm-1 giảm đơn điệu, trong khi ở vùng chiếu xạ

với carbon hàm lượng hydro ở vị trí này khơng đơn điệu giảm mà giảm rồi tăng nhẹ

(hình 3.12).



Hình 3.12.Sự tiến hóa của hàm lượng hydro của mẫu khi được chiếu xạ bởi ion

Si7+ 85 MeV.



38



Vùng 2 của chiếu xạ ion Si7+ từ 1718 cm-1 đến 1022 cm-1. Giá trị hàm lượng

hydro ở lần chiếu xa đầu tiên so với giá trị ban đầu tăng ở các vị trí 1224 cm-1, 1158

cm-1, 1082 cm-1 và 1022 cm-1; các vị trí còn lại đều giảm. Sự tăng giảm ở lần chiếu đầu

tiên so với ban đầu là nhỏ, các vị trí tăng và giảm tách thành hai nhóm rõ rệt ở phần

đầu vùng 2: từ 1718 cm-1 đến 1334 cm-1 ứng với phần tăng; từ 1244 cm-1 đến 1022 cm1



ứng với phần giảm. Sau đó đến lần chiếu xạ thứ hai chỉ còn các vị trí 1718 cm-1, 1660



cm-1 và một vị trí mới là 1082 cm-1; tất cả các vị trí khác, hàm lượng hydro đều tăng

lên so với lần chiếu xạ thứ nhất. Ở các lần chiếu xạ tiếp theo tất cả các vị trí đều tăng

hàm lượng hydro và tăng mạnh khi liều chiếu tiếp cận vô hạn; chỉ có một vị trí là 1718

cm-1 là giảm. Một số đỉnh như 1224 cm-1, 1158 cm-1 và 1022 cm-1 tăng đơn điệu trong

quá trình chiếu xạ; các đỉnh khác giảm nhẹ ở phần đầu rồi tăng ở các lần chiếu xạ tiếp

theo. Có duy nhất vị trí 1718 cm-1 là giảm đơn điệu trong suốt quá trình chiếu xạ. Ta

thấy rằng, với chiếu xạ ion Si7+ thì sự tăng lên của hàm lượng hydro ở vùng 2 là chiếm

ưu thế.

Trong vùng 3, ở lần chiếu xạ đầu tiên các vị trí tăng hàm lượng hydro là 958

cm-1, 913 cm-1, 884 cm-1, 797 cm-1 và 780 cm-1; các vị trí 841 cm-1, 818 cm-1 và 759

cm-1 hàm lượng hydro trong mẫu giảm so với ban đầu. Ở các lần chiếu xạ tiếp theo

hàm lượng hydro giảm ở các vị trí 884 cm-1, 841 cm-1, 818 cm-1 và 759 cm-1 trong đó

các vị trí 841 cm-1, 818 cm-1 và 759 cm-1 giảm đơn điệu trong suốt quá trình chiếu xạ

với Si7+. Các vị trí 958 cm-1 và 780 cm-1 tăng đơn điệu trong suốt q trình chiếu xạ.

Vị trí 913 cm-1 có hàm lượng hydro tăng ở hai lần chiếu đầu giảm nhẹ ở các lần chiếu

xạ tiếp theo và tăng khi liều chiếu tiến tới vô hạn; giá trị hàm lượng hydro trong mẫu

sau chiếu xạ lớn hơn giá trị ban đầu. Vị trí 797 cm-1 có hàm lượng hydro tăng mạnh

trong hai lần chiếu xạ đầu tiên và giảm trong các lần tiếp theo nhưng hàm lượng hydro

sau chiếu xạ vẫn lớn hơn giá trị ban đầu.

Đối với các mẫu được chiếu bằng chùm ion Ni9+ 100 MeV (xem hình 3.13),

hàm lương hydro có sự thay đổi khác biệt với hai trường hợp chiếu xạ bằng C5+ và

Si7+. Trong vùng 1, ở hai lần chiếu xạ đầu tiên, các vị trí có hàm lượng hydro tăng là

3290 cm-1, 2982 cm-1, 2924 cm-1, 2894 cm-1, 2870 cm-1 và 2834 cm-1; các vị trí giảm là

3089 cm-1, 3040 cm-1, 2958 cm-1, và 2852 cm-1. Hàm lượng hydro ở vị trí 3290 cm-



39



1



giảm đột ngột ở lần chiếu xạ thứ 2. Sau đó, tất cả các vị trí đều có hàm lượng hydro



giảm rồi tăng lại, tạo ra một cực tiểu ở lần chiếu xạ thứ 3 với FI=1,7.1013 ion/cm2. Ở

phần cuối các vị trí 3040 cm-1, 2924 cm-1, 2894 cm-1, 2870 cm-1, 2852 cm-1 và 2834

cm-1 có hàm lượng hydro lại tăng lên, các vị trí còn lại thì giảm xuống. Trong quá trình

chiếu xạ đến khi kết thúc, hàm lượng hydro lớn hơn giá trị ban đầu ở các vị trí 2982

cm-1, 2870 cm-1 và 2834 cm-1; các vị trí còn lại có hàm lượng hydro thấp hơn giá trị

ban đầu. Như vậy, trong vùng 1 chiếu xạ với ion Ni9+ 100 MeV thì sự giảm hàm lượng

hydro chiếm ưu thế.



Hình 3.13.Sự tiến hóa của hàm lượng hydro của mẫu khi được chiếu xạ bởi ion

Ni9+ 100 MeV.

Ở vùng 2, ban đầu chỉ có 3 vị trí hàm lượng hydro giảm là 1718 cm-1, 1660 cm-1

và 1022 cm-1, các vị trí còn lại đều tăng. Sau đó ở các lần chiếu xạ tiếp theo, vị trí

1718 cm-1 và 1660 cm-1 tiếp tục giảm hàm lượng hydro và luôn thấp hơn giá trị ban

đầu; riêng vị trí 1718 cm-1 có tăng nhẹ ở phần giữa rồi tiếp tục giảm. Tất cả các vị trí

còn lại đều có hàm lượng hydro tăng đơn điệu trong q trình thí nghiệm trừ vị trí

1022 cm-1 giảm ở lúc đầu và 1546 cm-1 giảm ở phần cuối. Trong vùng này, sự tăng

hàm lượng hydro chiếm ưu thế.



40



Trong vùng 3, tất cả các vị trí đều có hàm lượng hydro giảm trong lần chiếu xạ

đầu tiên với Ni9+. Sau đó, các vị trí 841 cm-1, 818 cm-1 và 759 cm-1 tiếp tục giảm rồi lại

tăng hàm lượng hydro ở phần cuối nhưng tổng thể vẫn thấp hơn giá trị ban đầu. Các vị

trí còn lại đều có hàm lượng hydro tăng và lớn hơn giá trị hàm lượng hydro ban đầu.

Trong vùng này sự tăng hàm lượng hydro vẫn chiếm ưu thế.

Như vậy, trong các lần chiếu xạ khác nhau của những chùm ion khác nhau về

loại và năng lượng, ta xác định được những vùng phổ mà hàm lượng hydro tăng hay

giảm là chiếm ưu thế hơn. Trong vùng 1 của phổ hồng ngoại từ: 3400 cm-1 đến 2650

cm-1, những vị trí hàm lượng hydro tăng hoặc giảm được chia làm hai phần rõ rệt.

Trong vùng này, những vị trí có sự giảm hàm lượng hydro chiếm ưu thế hơn sự tăng

lên đối với Ni9+; ưu thế này khơng còn rõ ràng và có xu thế giảm đối với C5+ và Si7+.

Trong vùng 2 từ 1850 cm-1 đến 980 cm-1 và vùng 3 từ 980 cm-1 đến 700 cm-1 thì sự

tăng của hàm lượng hydro luôn chiếm ưu thế hơn.

Việc hàm lượng hydro tăng hay giảm so với khi chưa chiếu xạ thể hiện sự thay

đổi tính chất vật lý cũng như cấu trúc hóa học của mẫu khi bị chiếu xạ. Sự giảm hàm

lượng hydro liên quan đến việc các liên kết hữu cơ C-H trong mẫu bị bẻ gãy và các

nguyên tử hydro được giải phóng khi tương tác với các ion tới. Việc này làm giảm các

liên kết C-H ở những vị trí bị phá hủy bởi chùm ion; và tia hồng ngoại khi qua mẫu sẽ

ít bị hấp thụ hơn dẫn đến diện tích các đỉnh phổ ở vị trí này giảm xuống theo. Ngược

lại, việc hàm lượng hydro tăng lên ở những vị trí xác định chứng tỏ các liên kết C-H

tăng lên ở những vị trí đó khi chiếu xạ. Chùm tia hồng ngoại qua mẫu sẽ bị hấp thụ

nhiều hơn và gây ra sự tăng diện tích các đỉnh phổ. Việc này chứng tỏ các phân tử hữu

cơ của mẫu đang tiến hóa thành những phân tử cồng kềnh hơn. Những quá trình này sẽ

được trình bày chi tiết hơn ở phần sau.

Sau đây, chúng ta sẽ thực hiện các so sánh sự tăng hoặc giảm của hàm lượng

hydro so với giá trị ban đầu qua từng vị trí đỉnh được chiếu xạ bởi các ion khác nhau

trong suốt quá trình chiếu xạ.

Ở hình 3.14, các đồ thị thể hiện sự thay đổi hàm lượng hydro của các đỉnh khác

nhau trong vùng 1 với các ion chiếu xạ lần lượt là C5+ 50 MeV, Si7+ 85 MeV và Ni9+

100 MeV.



41



Hình 3.14.Quan sát sự thay đổi hàm lượng hydro tại các vị trí đỉnh khác nhau

trong vùng 1 với các chùm ion khác nhau.

Tỉ số A/Ai đại diện cho tỉ lệ hàm lượng hydro ρ/ρi. Ta thấy rằng các vị trí đầu tiên của

vùng 1 như: 3290 cm-1, 3089 cm-1 và 3040 cm-1 đều có tỉ số A/Ai giảm theo FE; chứng

tỏ trong khu vực này các liên kết C-H bị mất đi. Môt số nghiên cứu trong vùng này đã

được trình bày bởi M. Godard và cộng sự [10]. Trong khu vực này, hàm lượng hydro

của mẫu khi chiếu xạ bởi C5+ và Si7+ đều giảm đơn điệu theo năng lượng gửi qua của

chùm ion FE; trong khi đó các giá trị A/Ai khi chiếu xạ với Ni9+ thì tăng giảm lần lượt

và khơng đơn điệu nhưng sau khi chiếu xạ thì hàm lượng hydro trong mẫu giảm so với



42



khi chưa chiếu.Từ 2982 cm-1 đến 2894 cm-1 các vị trí được chiếu xạ bởi cm-1 đều tăng

hàm lượng hydro theo một quy luật khá giống nhau, và tỉ số A/Ai đều giảm ở lần chiếu

xạ cuối; các vị trí được chiếu xạ bởi C5+ cũng tăng hàm lượng hydro theo cùng một

dạng ngoại trừ vị trí 2982 cm-1 hàm lượng hydro tăng rồi lại giảm. Tiếp theo, vị trí

2852 cm-1 các giá trị A/Ai của mẫu đều giảm giống như phần đầu của vùng 1; tại vị trí

cuối cùng của vùng 1 hàm lượng hydro lại tăng. Một điều đáng chú ý là tại tất cả các

vị trí của vùng 1 khi chiếu xạ với chùm ion Ni9+ với năng lượng gửi qua là FE=6,7.1014

MeV/mg thì các giá tri A/Ai đều đạt cực tiểu.



Hình 3.15.Quan sát sự thay đổi hàm lượng hydro tại các vị trí đỉnh khác nhau

trong vùng 2 với các chùm ion khác nhau.



43



Khi quan sát đến vùng 2 (xem hình 3.15), ta thấy rằng đường đồ thị mô tả tỉ số

A/Ai do chiếu xạ Ni9+ gây ra khá tách biệt với hai đường còn lại của C5+ và Si7+. Hàm

lượng hydro trong mẫu khi chiếu xạ với Ni9+ tăng lên rất nhiều so với khi mẫu được

chiếu xạ bởi hai ion còn lại.

Tuy nhiên, hai vị trí đầu vùng 2 là 1718 cm-1 và 1660 cm-1 thì tỉ số A/Ai ứng với

Ni9+ lại giảm; hai vị trí tiếp theo là 1593-1610 cm-1 và 1546 cm-1, các giá trị A/Ai tăng

nhưng giảm ở những lần chiếu xạ cuối cùng. Đối với hai ion C5+ và Si7+, các giá trị

A/Ai biến thiên ngược nhau ở hai vị trí đầu, ở vị trí 1718 cm-1 và 1660 cm-1 hàm lượng

hydro tăng lên với chiếu xạ C5+ và giảm đi với chiếu xạ Si7+.

Ở vị trí 1660 cm-1 thì hàm lượng hydro khi chiếu xạ với Si7+ lại tăng lên vào lúc

cuối thí nghiệm chiếu xạ. Ở các vị trí 1593-1610 cm-1, 1546 cm-1, 1444 cm-1, 1334 cm1



, 1244 cm-1 và 1158 cm-1 các giá trị A/Ai của chiếu xạ C5+ và Si7+ tăng lên khá giống



nhau khi xét đến vị trí tương đối và hình dạng của hai đồ thị. Hai đường đồ thị của C5+

và Si7+ có dạng rất giống nhau ứng với các vị trí 1500 cm-1, 1377 cm-1 và 1082 cm-1;

đường ứng với C5+ giảm và đường ứng với Si7+ tăng. Tại vị trí cuối 1022 cm-1, đường

đồ thị ứng với C5+ tăng mạnh và khá giống với đồ thị của Ni9+ và hai đường này tách

biệt với đồ thị Si7+. Trong vùng này, sự tăng hàm lượng hydro đối với C5+, Si7+ và Ni9+

đều chiếm ưu thế.

Đối với vùng 3 (xem hình 3.16), các đồ thị mô tả chiếu xạ với Ni9+ đều có cùng

một kiểu. Ban đầu, chúng giảm và tạo ra một cực tiểu thấp hơn giá trị hàm lượng

hydro ban đầu, sau đó tăng lên cho tới khi kết thúc thí nghiệm. Điều này có nghĩa là

hầu hết các vị trí trong vùng này khi chiếu xạ với Ni9+ thì có sự phá hủy các liên kết

hóa học ở lúc đầu chiếu xạ và sau đó sự xây dựng để làm phân tử tiến hóa được diễn ra

trong những lần chiếu xạ sau. Đồ thị của chiếu xạ C5+ và Si7+ cũng có những thay đổi

giống nhau ở các vị trí khác nhau. Chúng giảm theo cùng một kiểu ở các vị trí 884 cm1



, 841 cm-1, 818 cm-1 và 759 cm-1. Các vị trí tăng của hai đường này khơng có cùng



một kiểu và phân bố ở các vị trí 958 cm-1, 797 cm-1 và 780 cm-1. Ở vị trí 913 cm-1 thì

đồ thị Si7+ tăng còn đồ thị ứng với C5+ giảm.



44



Hình 3.16.Quan sát sự thay đổi hàm lượng hydro tại các vị trí đỉnh khác nhau

trong vùng 3 với các chùm ion khác nhau.

Để minh chứng rõ ràng hơn cho các phân tích phía trên, các đồ thị tổng hợp

cường độ đỉnh của từng vùng đối với chiếu xạ của từng ion khác nhau theo các thông

lượng khác nhau và các đồ thị thể hiện cường độ tổng của ba vùng trong suốt quá trình

chiếu xạ đối với mỗi ion sẽ được trình bày dưới đây:



Hình 3.17.Tổng cường độ các đỉnh trong vùng 1 theo các lượt chiếu xạ khác

nhau với thông lượng ion tăng dần tương ứng với ba loại ion C5+, Si7+ và Ni9+.



45



Nhận xét: ta thấy rằng trong vùng 1 (xem hình 3.17), cường độ tổng của các

đỉnh giảm khi thông lượng ion tăng dần khi chiếu xạ đối với cả ba loại ion C5+, Si7+ và

Ni9+. Như vậy, nhìn chung vùng 1 được xem như vùng mà các hydro trong phân tử

hữu cơ giảm mạnh do chiếu xạ như đã được trình bày ở phần trên. Các liên kết carbon

– hydro đã bị bẻ gảy và một lượng hydro đáng kể trong phân tử đã mất đi. Các quá

trình tái tổ hợp hydro phân tử cũng diễn ra mạnh mẽ trong vùng này.



Hình 3.18.Tổng cường độ các đỉnh trong vùng 2 theo các lượt chiếu xạ khác

nhau với thông lượng ion tăng dần tương ứng với ba loại ion C5+, Si7+ và Ni9+.

Tiếp theo, trong vùng 2 (hình 3.18), cường độ tổng của các đỉnh tăng theo

thông lượng ion khi chiếu xạ đối với cả ba loại ion C5+, Si7+ và Ni9+. Dễ thấy rằng khi

thơng lượng ion càng lớn thì sự tăng cường độ càng lớn và đối với ion càng nặng thì

sự tăng của cường độ càng nhanh; điều này thể hiện trên thang đo của các đồ thị trên.

Như vậy, lượng hydro trong vùng 2 đã tăng lên, số liên kết hóa học và cấu trúc hóa

học của hợp chất hữu cơ đã thay đổi và theo xu hướng phức tạp hơn hình thức ban đầu.



46



Hình 3.19.Tổng cường độ các đỉnh trong vùng 3 theo các lượt chiếu xạ khác

nhau với thông lượng ion tăng dần tương ứng với ba loại ion C5+, Si7+ và Ni9+.

Trong vùng 3 (hình 3.19), đối với chiếu xạ Si7+ cường độ các đỉnh giảm ở

những lần chiếu xạ ion có thơng lượng cao trong khi đó đối với chiếu xạ Ni9+ thì

cường độ giảm ngay lúc ban đầu và tăng khi thông lượng ion tăng; còn khi chiếu xạ

với C5+ ta thấy sự tăng giảm nhẹ và liên tục của cường độ đỉnh lúc đầu và giảm đột

ngột lúc sau. Trong cơng trình này, chúng tơi chưa tìm hiểu các quy luật tiến hóa và

chưa đưa ra được những kết luận cụ thể cho vùng này.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3Hàm lượng hydro và sự tiến hóa của vật chất hữu cơ được chiếu xạ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×