สเปกโทรสโกป�อินฟราเรดย่�านสเปกโทรสโกป�อินฟราเรดย่�านใกล้�ใกล้�

Near Infrared Near Infrared Spectroscopy (NIRS)Spectroscopy (NIRS)

IntroductionIntroduction

Why near infrared spectroscopy?Why near infrared spectroscopy?

Why near infrared spectroscopy?Why near infrared spectroscopy?

การด�ดกล้�นแสงท��ความย่าวคล้��นต่�างๆ

ค�าไขม!นaw

%Brix

ค�าโปรต่�นฯล้ฯ

Chemometrics

ApplicationPrediction

Classification

การด�ดกล้�น ความเข�มข�น

การประย่%กต่&ใช้�งานการประย่%กต่&ใช้�งานNIRS น(าไปใช้�วเคราะห์&เพื่��อิ

ท(านาย่อิะไรได�บ้�าง?

Sky is a limit.Sky is a limit.

ส�งท��ควรร��เก��ย่วก!บ้ ส�งท��ควรร��เก��ย่วก!บ้ NIRSNIRS

• ทฤษฎี�ท��เก��ย่วข�อิง เช้�น การด�ดกล้�นแสง ปฏิกรย่าขอิงแสงก!บ้ต่!วอิย่�าง

• เคร��อิงม�อิ เช้�น ช้นด โห์มดการว!ด การเล้�อิกอิ%ปกรณ์&ใส�ต่!วอิย่�าง• ป1จจ!ย่ท��ม�ผล้ต่�อิการว!ดการด�ดกล้�นแสง• Chemometrics ศาสต่ร&ระห์ว�าง คณ์ต่ศาสต่ร& เคม� แล้ะสถิต่• การสร�างสมการแคล้เบ้รช้!�น เช้�น outlier detection,

เต่ร�ย่มต่!วอิย่�าง• การทดสอิบ้สมการแคล้เบ้รช้!�น Bias, Standard Error of

Predictionpaired t-test ส(าห์ร!บ้การทดสอิบ้ความใช้�ได�

สเปกโทรสโกป�สเปกโทรสโกป� (Near InfraRed Spectroscopy)

• การศ6กษาเก��ย่วก!บ้การว!ดแล้ะวเคราะห์&การด�ดกล้�นร!งส�แม�เห์ล้7กไฟฟ8าขอิงสสาร

• วธี�การว!ดแบ้บ้ NIRS ม�พื่�:นฐานจากการท��กล้%�มฟ1งก&ช้!น (functional groups) C-H, O-H แล้ะ N-H ด�ดกล้�นแสงอินฟราเรดย่�านใกล้�

• ช้�วงพื่ล้!งงานแสงอินฟราเรดย่�านใกล้�เป<นย่�านแสงท��มอิงไม�เห์7นด�วย่ต่าเปล้�า ได�ถิ�กค�นพื่บ้ก�อินแสงท��มอิงไม�เห์7นในย่�านอิ��นๆ (Blanco et al., 1998) โดย่น!กวทย่าศาสต่ร&แล้ะดาราศาสต่ร&ช้าวเย่อิรม!นท��เกดในประเทศอิ!งกฤษช้��อิ Frederick William Herschel

www.cartage.org.lb/.../herschel/herschel.htm

http://www.glatt.com/e/11_presse/times23site/tms23_fundamentals_print.htm

Herschel ศ6กษาเก��ย่วก!บ้ความส!มพื่!นธี&ระห์ว�างส�ขอิงแสงก!บ้อิ%ณ์ห์ภู�มโดย่ใช้�ปรซึ6มท(าจากแก�ว (ซึ6�งด�ดกล้�นแสงย่�านอินฟราเรด mid-range IR)

• แสงในย่�านใกล้�อินฟราเรด (Near Infrared, NIR) เป<นสเปกต่ร!มคล้��นแม�เห์ล้7กไฟ8าซึ6�งต่รงก!บ้ความย่าวคล้��นในช้�วงต่!:งแต่�ประมาณ์ 78 0 จนถิ6ง 2500 นาโนเมต่ร

http://www.glatt.com/e/11_presse/times23site/tms23_fundamentals_print.htm

ในย่%คแรกแสงอินฟราเรดย่�านใกล้�ไม�ได�ร!บ้การย่อิมร!บ้แม�ว�าจะถิ�กค�นพื่บ้ก�อิน

• ในสม!ย่น!:นไม�สามารถิค�นพื่บ้ข�อิม�ล้ท��เป<นประโย่ช้น&แล้ะน�าสนใจ

• ม�ล้!กษณ์ะเป<นสเปกต่ร!มท��ม�จ%ดย่อิดท��ป8านกว�าง (broad band)

• อิ!นเกดจากผล้รวมขอิงแถิบ้การด�ดกล้�นแสง (sorption bands)

• เป<นการด�ดกล้�นแสงท��อิ�อินกว�าย่�านอินฟราเรด

IR and NIRIR and NIR

• IR spectroscopy เป<นเคร��อิงม�อิส(าค!ญขอิงน!กเคม�อินทร�ย่&ท��ต่�อิงการระบ้% functional group ใน unknown samples

• ช้�วงคล้��นท��เป<นประโย่ช้น&ขอิง mid-IR spectra ค�อิ ช้�วงความย่าวคล้��นต่!:งแต่� 8500 ถิ6ง

12500 nm ซึ6�งล้!กษณ์ะสเปกต่ร!มจะเป<นสมบ้!ต่เฉพื่าะต่!วขอิงแต่�ล้ะโมเล้ก%ล้ ท��เร�ย่กว�า finger-print region เน��อิงจากสามารถิน(าไปใช้�ย่�นย่!นในการระบ้%ช้นดขอิงสารบ้รส%ทธีAได�

www.wcaslab.com

Infrared spectrum

IR and NIRIR and NIR

• ในป� 1905William W. Coblentz สามารถิห์าความส!มพื่!นธี&ระห์ว�างกล้%�มอิะต่อิมภูาย่ในโมเล้ก%ล้ก!บ้การด�ดกล้�นแสงในย่�าน mid-IR (2500 to 50000 nm)

• การด�ดกล้�นแสงเห์ล้�าน�:เป<นผล้มาจาก interactions ก!บ้การส!�นห์ล้!กขอิงพื่!นธีะเคม�ขอิงอิะต่อิมในโมเล้ก%ล้

IR and NIRIR and NIR

การด�ดกล้�นในย่�าน การด�ดกล้�นในย่�าน NIRNIR• ถิ�าพื่!นธีะเคม�ม�พื่ฤต่กรรมเห์ม�อินสปรงอิ�อินท%ก

ประการ ควอินต่!ม-เมคานกส&จะจ(าก!ดการส!�นอิย่��ระห์ว�างแค�สอิงสถิานะ แล้ะน!�นจะท(าให์�เกดการด�ดกล้�นในย่�าน NIR น�อิย่มาก เพื่ราะท!:งสอิงสถิานะน!:นเกดในย่�าน IR ห์มด

• อิย่�างไรก7ต่าม การด�ดกล้�นในย่�าน NIR (780 to 2500 nm) เกดจากการส!�นห์ล้!กแบ้บ้ overtones and combinations

IR and NIRIR and NIR

• NIR region แย่กจาก IR region ได�โดย่ง�าย่เน��อิงจาก IR region ประกอิบ้ด�วย่ fundamental mode of vibration ส�วนในย่�าน NIR จะประกอิบ้ด�วย่ overtones แล้ะ combination modes ท��เกดจาก electronic transitions ซึ6�งเป<นการด�ดกล้�นแสงท��ต่(�า

• Bands ท��มาจาก overtones แล้ะ combination modes เป<น forbidden transitions

IR and NIRIR and NIR

•Overtones เปร�ย่บ้เห์ม�อินเป<น harmonics (ห์ร�อิถิ�าในกรณ์�เส�ย่งก7ค�อิ เส�ย่งค��แปด).

• ด!งน!:นท%กโห์มดการส!�นห์ล้!กก7จะม�อิน%กรมการด�ดกล้�น เป<นจ(านวนผล้ค�ณ์ขอิงความถิ��จากการส!�นห์ล้!ก (ความถิ��เป<นส!ดส�วนผกผ!นก!บ้ความย่าวคล้��น)

IR and NIRIR and NIR

• กรณ์� Combinations จะค�อินข�างซึ!บ้ซึ�อินกว�า overtones

• การด�ดกล้�นย่�าน NIR จะเกดท��สถิานะการกระต่%�นส�งกว�าการด�ดกล้�นแบ้บ้ห์ล้!ก (ท��เกดก!บ้ IR) แล้ะใช้�พื่ล้!งงานมากกว�า

•Combinations เกดจากการใช้�พื่ล้!งงาน NIR ร�วมก!นระห์ว�างการด�ดกล้�นห์ล้!กสอิงแบ้บ้ห์ร�อิมากกว�า

IR and NIRIR and NIR

• การด�ดกล้�นแบ้บ้ overtones ท��เกดจากการด�ดกล้�นห์ล้!กจะม�น�อิย่กว�า combinations มาก

• อิย่�างไรก7ต่าม ผล้จากการรวมการด�ดกล้�นท!:งแบ้บ้ overtones แล้ะ combinations ท(าให์�ได� NIR spectra ท��ประกอิบ้ด�วย่พื่�คป8านๆ ไม�ก��พื่�ค ท��ด�แล้�วไม�น�าสนใจ

chemwiki.ucdavis.edu 

www.mymcat.com 

Infrared spectrum

Near infrared spectrum

Applicability of near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) for determination of crude protein content in cowpea (Vigna unguiculata) leaves (pages 45–53) 2012 Erick K. Towett, Merle Alex, Keith D. Shepherd, Severin Polreich, Ermias Aynekulu and Brigitte L. Maass

IR and NIRIR and NIR

• วธี�การว!ดแบ้บ้ NIRS ม�พื่�:นฐานจากการท��กล้%�มฟ1งก&ช้!น (functional groups) C-H, O-H แล้ะ N-H ด�ดกล้�นแสงอินฟราเรดย่�านใกล้�

• Bands ท��เกดจาก overtones แล้ะ combination modes ในย่�าน NIR ม!กจะเห์ล้��อิมซึ�อินก!น ท(าให์�การก(าห์นด bands การด�ดกล้�นแสง (band assignment) ท��ส!มพื่!นธี&ก!บ้อิงค&ประกอิบ้ในต่!วอิย่�างเป<นเร��อิงท��ย่%�งย่าก

• Bands ท��มาจาก overtones แล้ะ combination modes เป<น forbidden transitions

IR and NIRIR and NIR

• เม��อิเปร�ย่บ้เท�ย่บ้ IR ก!บ้ NIR แล้�วการด�ดกล้�นแสงในย่�าน NIR จะค�อินข�างต่(�า อิย่�างไรก7ต่ามส�งน�:ถิ�อิเป<นข�อิด� เพื่ราะน!�นห์มาย่ถิ6งแสง NIR สามารถิส�อิงผ�านเข�าไปในต่!วอิย่�างได�มากกว�าแสง IR

• ด!งน!:นใน NIR region จะสามารถิเล้�อิกเซึล้ใส�ต่!วอิย่�างท��ห์นาต่!:งแต่� 1 cm ได�จนถิ6ง 10 cm ในขณ์ะท��ในย่�าน IR region เซึล้ใส�ต่!วอิย่�างจะต่�อิงม� light path length ท��ส!:นมากๆ เน��อิงจากม�การด�ดกล้�นแสง IR ส�งจากต่!วอิย่�าง

Figure 2 ค�อิ NIR spectrum ขอิง chloroform, CHCl3, ม�โมเล้ก%ล้ประกอิบ้ด�วย่อิะต่อิมไฮโดรเจน 1 อิะต่อิม แล้ะการด�ดกล้�นแสงท��เกดข6:นท!:งห์มดมาจากอิะต่อิมไฮโดรเจนน�: ด!งน!:น NIR spectroscopy จะเก��ย่วข�อิงก!บ้อิะต่อิมไฮโดรเจนเป<นห์ล้!ก

Figure 3 ค�อิ สเปกต่ร!มขอิงเมทานอิล้, CH3OH, ซึ6�งม�อิะต่อิมไฮโดรเจน 4 อิะต่อิม สเปกต่ร!มน�:ม�พื่�คท��ป8านกว�างซึ6�งเป<นสมบ้!ต่ขอิงสเปกต่ร!ม NIR

• Figure 4 ค�อิ สเปกต่ร!มขอิงซึ�โครส, C12H24O12, ซึ6�งแสดงให์�เห์7นถิ6งช้�วงการด�ดกล้�นแสงท��ป8านกว�างห์ล้าย่ช้�วง แล้ะพื่�คแคบ้ๆ เช้�นเด�ย่วก!น

• การด�ดกล้�นแสงเป<นพื่�คป8านกว�างน�:ม�สาเห์ต่%มาจากพื่�คแคบ้ๆ ห์ล้าย่ๆ พื่�คเห์ล้��อิมซึ�อินก!น

IR and NIRIR and NIR

• เน��อิงจากความซึ!บ้ซึ�อินขอิงการด�ดกล้�นแสงในย่�าน NIR เม��อิเท�ย่บ้ก!บ้ย่�าน mid-IR ซึ6�งเข�าใจได�ง�าย่กว�า น!กวจ!ย่ส�วนให์ญ�ในย่%คน!:นจ6งไม�สนใจท��จะศ6กษาแล้ะวจ!ย่เก��ย่วก!บ้การด�ดกล้�นแสงย่�าน NIR

• Karl Norris: ซึ6�งเป<นวศวกรท(างานท�� USDA ได�แสดงให์�เห์7นว�า การด�ดกล้�นแสงในย่�าน NIR ม�ประโย่ช้น&ต่�อิการวเคราะห์&เช้งค%ณ์ภูาพื่ส(าห์ร!บ้ต่!วอิย่�างทางการเกษต่ร

• เห์ต่%ผล้ห์น6�งท�� NIR ม�ประโย่ช้น&ก7ค�อิ สามารถิว!ดการสะท�อินแสงจากต่!วอิย่�างได� ซึ6�งท(าให์�สามารถิใช้� NIR ในการวเคราะห์&ต่!วอิย่�างได�โดย่ไม�ต่�อิงเต่ร�ย่มต่!วอิย่�างห์ร�อิเต่ร�ย่มเพื่�ย่งเล้7กน�อิย่

• เทคนคสเปกโทรสโกป�ย่�านใกล้�อินฟราเรดถิ�กน(ามาใช้�งานคร!:งแรกในด�านการเกษต่รโดย่ Karl Norris (1964) เพื่��อิว!ดความช้�:นในธี!ญพื่�ช้

ภาพจาก ผศ.ดร.รณฤทธิ์�� ฤทธิ์�รณ

Norris Norris แล้ะท�มงานพื่บ้ว�าแล้ะท�มงานพื่บ้ว�า• วธี�ระบ้%ความย่าวคล้��นท��สอิดคล้�อิงก!บ้การด�ดกล้�นแสง

(Band assignment method) โดย่ท!�วไปไม�เพื่�ย่งพื่อิในการด6งข�อิม�ล้จากสเปกต่ร!มท��ซึ!บ้ซึ�อินขอิง NIR

• แสงในย่�านใกล้�อินฟราเรดสามารถิเปDดเผย่ให์�ทราบ้ถิ6งข�อิม�ล้ต่�างๆ ท��เก��ย่วข�อิงก!บ้ค%ณ์ภูาพื่ขอิงผล้ผล้ต่ทางการเกษต่รมากมาย่

• Chemometrics ท��เป<นเทคนคแล้ะวธี�การปร!บ้แต่�งข�อิม�ล้ (data pretreatment ) ช้�วย่ท(าให์�สามารถิด6งข�อิม�ล้จากสเปกต่ร!มท��ม�ล้!กษณ์ะด!งกล้�าวข�างต่�นมาใช้�งานได�

Near-Infrared Spectroscopy—Its Versatility in Analytical ChemistryYukihiro OZAKI (2012)

• แสงในย่�านใกล้�อินฟราเรดม�ความเห์มาะสมในการน(ามาใช้�ก!บ้ว!สด%ทางการเกษต่รท��ม�ความช้�:นส�งเม��อิเท�ย่บ้ก!บ้แสงย่�านอินฟราเรด

• แสงอินฟราเรดจะถิ�กด�ดกล้�นอิย่�างมากโดย่น(:า ท(าให์�การว!ดแสงท��ส�อิงผ�านห์ร�อิสะท�อินท(าได�ล้(าบ้าก

http://www.scielo.br/img/revistas/jbchs/v14n2/15598f9.gif

ในป1จจ%บ้!นในป1จจ%บ้!น• ได�ร!บ้การย่อิมร!บ้อิย่�างกว�างขวาง • ม�การประย่%กต่&ใช้�ในงานด�านต่�างๆ อิย่�างแพื่ร�ห์ล้าย่• เป<นย่!กษ&ท��ห์ล้!บ้มานาน แล้ะได�ต่��นข6:นมาแล้�ว • ย่!กษ&ต่นน�:อิย่��ในสภูาวะท��ก(าล้!งอิอิกว�งน(าห์น�าเทคน

คอิ��นๆ ในไม�ช้�า• ข6:นอิย่��ก!บ้วธี�มาต่รฐานท��ใช้�ในการห์าค�าทางเคม�ท��

ต่�อิงการว!ดในต่!วอิย่�าง • สมการท(านาย่ท��ม�ความแม�นย่(าแล้ะน(ามาใช้�ได�อิย่�าง

เป<นผล้ส(าเร7จก7จะข6:นอิย่��ก!บ้ค%ณ์ภูาพื่ขอิงค�าทางเคม�ขอิงต่!วอิย่�างในกล้%�มท��น(ามาใช้�ในการสร�างสมการ

http://media.strategywiki.org/images/c/cd/MS_Monster_Evil_Spirit_Giant.gif

 

Absorbance 

Wavelength (nm) 

Soybean 

Rice 

Protein 

Water Oil 

Starch 

 

Absorbance 

Wavelength (nm) 

Soybean 

Rice 

Protein 

Water Oil 

Starch 

 

Absorbance 

Wavelength (nm) 

Soybean 

Rice 

Protein 

Water Oil 

Starch 

 

Absorbance 

Wavelength (nm) 

Soybean 

Rice 

Protein 

Water Oil 

Starch 

ทฤษฎี�ทฤษฎี�• การด�ดกล้�นร!งส�อินฟราเรดถิ�กจ(าก!ดส�วนให์ญ�

ในโมเล้ก%ล้ท��ม�ความแต่กต่�างระด!บ้พื่ล้!งงานในช้�วงพื่ล้!งงานส!�นแล้ะพื่ล้!งงานการห์ม%น

• พื่ล้!งงานท��ต่�อิงการเพื่��อิให์�เกดการเปล้��ย่นแปล้งสถิานะขอิงการห์ม%นจะม�ค�าน�อิย่กว�าพื่ล้!งงานท��ต่�อิงการส(าห์ร!บ้ให์�เกดการเปล้��ย่นแปล้งสถิานะขอิงการส!�นอิย่�างมาก

ความแต่กต่�างพื่�:นฐานระห์ว�าง ความแต่กต่�างพื่�:นฐานระห์ว�าง NIR NIR แล้ะสเปกโทแล้ะสเปกโทรสโกป�ย่�าน รสโกป�ย่�าน mid-IRmid-IR

• การด�ดกล้�นแสงในย่�านใกล้�อินฟราเรดจะเกดจากโอิเวอิร&โทน (overtones) แล้ะคอิมบ้เนช้!น (combinations) ห์ร�อิผล้รวมขอิงแถิบ้คล้��นความถิ��ขอิงการส!�นห์ล้!ก (OH, NH แล้ะ CH ฟ1งก&ช้!น ) ท��เกดในย่�านกล้างอินฟราเรด (Mid Infrared, MIR) 400 – 4000 cm-1

พื่!นธีะเคม�ก!บ้การด�ดกล้�นพื่ล้!งงานพื่!นธีะเคม�ก!บ้การด�ดกล้�นพื่ล้!งงาน• เราสามารถิเปร�ย่บ้พื่!นธีะเคม�เป<นเสม�อินสปรง

อิ�อิน ท��ย่6ดอิะต่อิมต่!:งแต่� 2 อิะต่อิมข6:นไปเข�าด�วย่ก!น สปรงด!งกล้�าวจะส!�นต่ามธีรรมช้าต่ แล้ะเม��อิได�ร!บ้พื่ล้!งงานก7จะส!�นอิย่�างแรงมากข6:น

• อิย่�างไรก7ต่าม อิะต่อิมในโมเล้ก%ล้จะม�พื่ฤต่กรรมเป<นไปต่ามควอินต่!มเมคานกส& น!�นค�อิ จะม�ระด!บ้พื่ล้!งงานเฉพื่าะห์น6�งๆ (quantum)เท�าน!:นท��สามารถิกระต่%�นพื่!นธีะห์ร�อิถิ�กด�ดกล้�นได�

แสงอินฟราเรดจะถิ�กด�ดกล้�นได�ก7ต่�อิเม��อิแสงอินฟราเรดจะถิ�กด�ดกล้�นได�ก7ต่�อิเม��อิ• แสงจะต่�อิงม�พื่ล้!งงานส�งเพื่�ย่งพื่อิท��จะ

ท(าให์�เกดการเปล้��ย่นระด!บ้พื่ล้!งงานการส!�นในโมเล้ก%ล้ท��เก��ย่วข�อิง

• ความถิ��ขอิงแสงจะต่�อิงเห์ม�อินก!บ้ความถิ��การส!�นห์ล้!ก (fundamental vibration frequency) ส(าห์ร!บ้โมเล้ก%ล้น!:นๆ

k

2

1

21

21

mm

mm

m1 m2k

is frequency and k is a force constant

Harmonic VibrationHarmonic Vibration

2

2

1kxV

2

2

1kxV

2

2

1kxV

2

2

1kxV

2

2

1kxV

2

2

1kxV

2

2

1kxV

2

2

1kxV

2

2

1kxV

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/%E2%80%8Chbase/quantum/hosc.html

v

http://131.104.156.23/Lectures/CHEM_207/vibrational_spectroscopy

• การสั่��นแบบ simple harmonic oscillation ไม่�สั่าม่ารถอธิ์�บายพฤติ�กรรม่ของโม่เลก#ลได$สั่ม่บ%รณ& เน'�องจากเป็)นระบบท+�ม่+ขนาดเล,กม่าก

• ท�-งน+-เน'�องจากระบบโม่เลก#ลจะไม่�สั่าม่ารถใช้$ได$ก�บการด%ดกล'นหร'อคายพล�งงานอย�างติ�อเน'�องได$ เหม่'อนก�บท+�โม่เดลม่วลก�บสั่ป็ร�งอธิ์�บายได$

• ระบบโม่เลก#ลสั่าม่ารถด%ดกล'นหร'อคายพล�งงานได$เฉพาะระด�บพล�งงานท+�แติกติ�างก�นแน�นอน (E) ติาม่กฎควอนติ�ม่เม่คาน�กสั่& เท�าน�-น ซึ่6�งเป็)นไป็ติาม่สั่ม่การด�งน+-: hE

2

1

• Although the harmonic model can help understanding vibrational spectroscopy, it produces some disappointing restrictions for NIR spectroscopy because it can not permit transitions where  is 

greater than 1 (selection rule of n ± 1 ). • Transitions with  = 2 or greater (absorption frequencies of 2n, 3n 

etc.) are forbidden by the harmonic/quantum model and, in this way, most of the observable phenomena in the NIR region, the overtones bands, should not exist. 

• Also, the vibrations in the harmonic model are independent and their combinations would not exist under the restrictions imposed by the model. 

• Nevertheless, both overtones and combination bands exist.

Pasquini Near Infrared Spectroscopy: Fundamentals, Practical Aspects and Analytical ApplicationsJ. Braz. Chem. Soc., Vol. 14, No. 2, 198-219, 2003.

Anharmonic VibrationsAnharmonic Vibrations• The fact that springs eventually loose their elasticity and break has its correspondence in the quantum chemical oscillator. 

• The key to a correct description is the use of an anharmonic potential.

• A consequence of anharmonicity is, that the vibratory levels are now not evenly spaced but tend to become closer with increasing quantum numbers.

• One way to address this issue is to assume that the individual energies En from the harmonic case are only the first linear term of a series that comprises terms of higher order.

= 0

= 3

= 2

= 1

= 0

= 3

= 2

= 1

de de

Interatomic Distance

Pot

enti

al E

nerg

y (V

) A

Harmonic Potential B

Anharmonic Potential

Dissociation

Fundamental

First overtone

Second overtone

2

2

1kxV

hE

2

1 )2

1()

2

1(1)

2

1()

2

1( 2

mm xhhxhE

2)(1 errae eDV

การส!�นขอิงพื่!นธีะท��ประกอิบ้ด�วย่ การส!�นขอิงพื่!นธีะท��ประกอิบ้ด�วย่ 22 อิะต่อิมอิะต่อิม

De

โห์มดการส!�น (Modes of vibration)

Symmetrical Asymmetrical Symmetrical stretching stretching in-plane deformation (scissoring)

Asymmetrical Symmetrical Asymmetrical in-plane deformation out-of-plane deformation out-of-plane deformation

(rocking) (wagging) (twisting)

Bending

Bending

Symmetrical stretching Asymmetrical stretchingSymmetrical

In-plane deformation(Scissoring)

Asymmetrical In-plane deformation

(Rocking)

Symmetrical Out-of-plane deformation

(Wagging)

Asymmetrical Out-of-plane deformation

(Twisting)

Absorption due to overtoneAbsorption due to overtone

n = n0[1 – (n + 1)X]Wheren = positive integer0 = wave number of the fundamental vibrationX = anharmonicity constant

Absorption due to combinationAbsorption due to combination

n = n11  + n22

Wheren1, n2 = positive integers1 ,2    = wave number of the fundamental vibration

Simultaneous excitation of more than one quantum number gives rise to a combination band.

ส(าห์ร!บ้โมเล้ก%ล้ท��ม�อิะต่อิมห์ล้าย่อิะต่อิม ส(าห์ร!บ้โมเล้ก%ล้ท��ม�อิะต่อิมห์ล้าย่อิะต่อิม ((polyatomic polyatomic moleculesmolecules))

• ม�ความถิ��ห์ล้!กห์ล้าย่ความถิ��• ม�การเปล้��ย่นระด!บ้พื่ล้!งงานท��โห์มดการส!�นมากกว�าห์น6�ง

โห์มด• เป<นการเปล้��ย่นระด!บ้พื่ล้!งงานการส!�นจากสถิานะพื่�:นไปย่!ง

สถิานะกระต่%�นขอิงห์ล้าย่พื่!นธีะพื่ร�อิม ๆ ก!นในโมเล้ก%ล้ ท(าให์�เกดแถิบ้ด�ดกล้�นผล้รวมขอิงความถิ��

• ความถิ��ท��ส!งเกต่ได�จะเกดจากผล้บ้วก ห์ร�อิผล้ต่�างขอิงความถิ��ห์ล้!กขอิงแต่�ล้ะโห์มดด�วย่ (f

1 + f2, 2f

1 + f

2

ฯล้ฯ ห์ร�อิ f1 - f2, 2f

1 - f2 ฯล้ฯ)

• เกดแถิบ้ความถิ��ท��ม�ความเข�มต่(�ามากซึ6�งเร�ย่กว�าแถิบ้ความถิ��คอิมบ้เนช้!น

• โอิเวอิร&โทนจะเกดท��แถิบ้คล้��นความถิ��ท��เป<นผล้ค�ณ์จ(านวนเต่7มขอิงแถิบ้คล้��นความถิ��ห์ล้!ก

• ต่!วอิย่�างเช้�น โอิเวอิร&โทนขอิงพื่!นธีะ C-H ท��ม�แถิบ้คล้��นความถิ��ห์ล้!กท��2960 cm-1 (C-H Stretch) จะเกดใกล้�ก!บ้ค�า2960 cm-1 x 2 = 5920 cm-1 = 1689 nm แล้ะท��2960 cm-1 x 3 = 8880 cm-1 = 1126 nm

• ส�วนคอิมบ้เนช้!นจะเกดท��ใกล้�ก!บ้ผล้บ้วกขอิงสอิงห์ร�อิสามแถิบ้คล้��นความถิ��ย่กต่!วอิย่�างเช้�นคอิมบ้เนช้!นขอิง C-H จะเกดใกล้�ๆ ท��2960 cm-1 (C-H Stretch) + 1460 cm-1 (C-H Bending) = 4420 cm-1 = 2262 nm(cm-1 = wave number)

Bond vibrationBond vibration Wavenumber (cm-1)

Wavelength (nm)

Asymmetrical stretching of NH 3400 2941

Symmetrical stretching of NH 3300 3030

Overtone of asymmetrical stretching of NH

6803 1470

Overtone of symmetrical stretching of NH 6536 1530

Combination of symmetrical stretching and asymmetrical stretching of NH

6666 1500

Fundamental, overtone and Fundamental, overtone and combination vibrations of ureacombination vibrations of urea