13.13 : طيف الأشعة تحت الحمراء ذروة الشدة: عزم ثنائي القطب

عزم ثنائي القطب للرابطة هو حاصل ضرب الشحنة الجزئية على أي ذرة والمسافة بينهما. يؤثر عزم ثنائي القطب على كفاءة امتصاص الأشعة تحت الحمراء وذروة الشدة. عندما يتم وضع رابطة ذات عزم ثنائي القطب في مجال كهربائي، فإن اتجاه المجال يحدد ما إذا كانت الرابطة مضغوطة أم ممتدة. يتكون الإشعاع الكهرومغناطيسي من مكون مجال كهربائي يعكس الاتجاه بسرعة. ويترتب على ذلك أن الروابط القطبية تتمدد وتنضغط بالتناوب.

إذا كان تردد تمدد الرابطة وانضغاطها يطابق تردد الاهتزاز الطبيعي للرابطة، فيمكن للرابطة امتصاص طاقة الأشعة تحت الحمراء. ويقال إن مثل هذه الاهتزازات نشطة بالأشعة تحت الحمراء. عندما تهتز رابطة متناظرة بصفر عزم ثنائي القطب، لا يحدث تغيير في عزم ثنائي القطب، مما يعني عدم امتصاص الطاقة. تعتبر هذه الاهتزازات غير نشطة بالأشعة تحت الحمراء. وهذا واضح في الألكينات غير المتناظرة، حيث تكون اهتزازات التمدد C=C نشطة بالأشعة تحت الحمراء وتظهر نطاقات امتصاص قوية. ومع ذلك، في الألكينات المتماثلة ذات عزم ثنائي القطب صفر، لا يوجد شريط تمدد C=C.

ويترتب على ذلك أيضًا أن التغيير الأكبر في عزم ثنائي القطب يؤدي إلى امتصاصات أقوى للأشعة تحت الحمراء مع نطاقات عالية الكثافة. وهذا هو السبب في أن الروابط C=O (مع عزم ثنائي القطب كبير) تُظهر نطاقات امتصاص ذات كثافة أعلى من الروابط C=C (مع عزم ثنائي القطب صغير).