13.7 : تردد الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء: عدم التوطين

يشير عدم توطين الإلكترونات إلى توزيع الإلكترونات عبر ذرات متعددة داخل الجزيء بدلاً من حصرها في ذرة واحدة أو رابطة واحدة. هذه الظاهرة شائعة في الأنظمة ذات الروابط المترافقة - الهياكل حيث تسمح الروابط المفردة والمزدوجة المتناوبة للإلكترونات π بالتحرك بحرية عبر الشبكة. تعمل حركة الإلكترونات على تثبيت الجزيء ويمكن أن تؤثر على خصائص كيميائية مختلفة، بما في ذلك الترددات الاهتزازية التي لوحظت في مطيافية الأشعة تحت الحمراء.

في مطيافية الأشعة تحت الحمراء، يؤثر عدم توطين الإلكترونات بشكل مباشر على الترددات الاهتزازية (التمدد) للروابط. في الأنظمة المترافقة، مثل الألكينات المترافقة أو المركبات العطرية، يقلل عدم توطين الإلكترونات من طابع الرابطة المزدوجة للروابط الفردية، مما يجعلها أضعف قليلاً. يؤدي انخفاض قوة الرابطة إلى خفض الطاقة المطلوبة لتمدد الرابطة، مما يؤدي إلى انخفاض تردد التمدد مقارنة بالروابط المزدوجة المعزولة.

على سبيل المثال، في الكيتون المقترن، تظهر مجموعة الكاربونيل (C=O) تردد تمدد أقل من الكيتونات العادية. يرجع هذا التمدد إلى عدم موضعة الإلكترون في النظام المقترن، مما يجعل الرابطة المزدوجة للكربونيل تظهر رابطة مزدوجة جزئية ورابطة مفردة. يمكن اكتشاف ذروة التحول عند رقم موجي أقل، مما يوفر نظرة ثاقبة للبنية الجزيئية ودرجة الاقتران داخل العينة.

يؤثر البديل المرتبط بكربون الكاربونيل أيضًا على تردد التمدد من خلال الرنين والتأثيرات الاستقرائية. على سبيل المثال، تظهر مجموعة الكاربونيل في الإسترات تردد تمدد أعلى من مركبات الكاربونيل لأن التأثير الاستقرائي السلبي السائد لذرة الأكسجين المرتبطة بكربون الكاربونيل يجعل طابع الرابطة المزدوجة أكثر لـ C=O.

في الأميدات، يمكن للزوج الوحيد لذرة النيتروجين المشاركة في الرنين، مما يقلل من طابع الرابطة المزدوجة للكربونيل. ونتيجة لذلك، تظهر الأميدات تردد تمدد أقل من الكيتونات.