13.2 : مطيافية الأشعة تحت الحمراء: الاهتزاز الجزيئي - نظرة عامة

عندما تمر الإشعاع تحت الأحمر (IR) عبر جزيء مرتبط تساهميًا، تنتقل الروابط من مستويات اهتزازية أقل إلى مستويات اهتزازية أعلى. يمكن تصنيف الحركات الاهتزازية الأساسية التي تؤدي إلى امتصاص الأشعة تحت الحمراء على أنها اهتزازات تمدد أو انحناء.

اهتزازات التمدد هي حركات اهتزازية تحدث على طول خط الرابطة، وتغير طول الرابطة أو المسافة بين ذرتين مرتبطتين.يتم تمييزها بشكل أكبر على أنها تمدد متماثل أو غير متماثل. في التمدد المتماثل، تهتز رابطتان معًا بالاستطالة والانكماش. في المقابل، يتضمن التمدد غير المتماثل تحرك رابطة واحدة في اتجاه بينما تتحرك رابطة أخرى في الاتجاه المعاكس.

على عكس التمدد، لا تحدث اهتزازات الانحناء على طول خط الرابطة؛ بدلاً من ذلك، تغير زاوية الرابطة. يمكن تقسيم اهتزازات الانحناء إلى انحناء داخل المستوى وخارج المستوى. تُصنف اهتزازات الانحناء داخل المستوى على أنها اهتزازات مقصية (متماثلة) واهتزازية (غير متماثلة)، بينما يتم تصنيف الانحناء خارج المستوى على أنه التواء (متماثل) واهتزاز (غير متماثل).

بالنسبة للجزيئات غير الخطية، يُعطى العدد الإجمالي للاهتزازات الأساسية المسموح بها بواسطة الصيغة 3n − 6، حيث يمثل n عدد الذرات. وعلى النقيض من ذلك، تسمح الجزيئات الخطية مثل HBr فقط بـ 3n − 5 اهتزازات أساسية. بالنسبة لـ HBr، هناك نوع واحد فقط من الاهتزازات ممكن أن يحدث.

في مطيافية الأشعة تحت الحمراء، يُطلق على التردد المقابل لإثارة الروابط من الحالة الأساسية إلى الحالة المثارة ذات الطاقة الأقل تردد اسم تردد الامتصاص الأساسي. تسمى المضاعفات الكاملة لترددات الامتصاص الأساسية النغمات بالتوافقيات. أي اهتزاز فيزيائي يولد توافقيات في الجزيء. يُطلق على الحزمة الناتج عن اندماج ترددين اهتزازيين نشطين بالأشعة تحت الحمراء اسم حزمة مركبة. بالمقارنة، يُطلق على الحزمة الناتجة عن الاختلاف بين حزمتي اهتزاز اسم حزمة الفرق. بالإضافة إلى ذلك، يشير رنين فيرمي إلى الاهتزاز المقترن الناتج عن تفاعل الحزمة الأساسية مع الحزمة التوافقية أو الحزمة المركبة.