13.8 : IR-Frequenzbereich: X-H-Streckschwingung

In der IR-Spektroskopie können Signale, die von den X-H-Bindungen (wie C-H, O-H oder N-H) erzeugt werden, im Frequenzbereich von 2700–4000 cm^-1 beobachtet werden. Die C-H-Streckschwingung bildet scharfe Bänder im Bereich von 2850–3000 cm^-1. Das Vorhandensein der O-H-Streckschwingung führt zur Bildung eines Absorptionsbandes im Frequenzbereich von 3650–3200 cm^-1. Gleichzeitig kann die N-H-Streckschwingung durch Absorptionsbänder im Bereich von 3500–3100 cm^-1 bestätigt werden. Obwohl sowohl O-H- als auch N-H-Bindungen in einem ähnlichen Frequenzbereich schwingen, weist der Peak, der den N-H-Streckschwingungen entspricht, ein oder zwei scharfe Absorptionsbänder mit geringerer Intensität auf. Wenn die O-H-Gruppe in der N-H-Region vorhanden ist, erscheint sie als breiter Absorptionspeak im IR-Spektrum.

Ein scharfer Peak kann das Vorhandensein der freien O-H-Streckung bei 3650–3600 cm^-1 bestätigen. Ein breiter Peak wird bei 3400–3300 cm^-1 beobachtet, wenn die O-H-Gruppen wasserstoffgebunden sind. Beispielsweise können wir im IR-Spektrum von freiem Alkohol den Peak bei 3650–3600 cm^-1 beobachten, was der freien O-H-Streckung entspricht. Wenn Alkohol jedoch in Wasser gelöst wird, erscheint aufgrund der Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen den O-H-Gruppen ein breiter Peak bei 3400–3300 cm^-1. Durch den Vergleich der Absorptionsfrequenz von C–H-, N–H- und O–H-Bindungen wird deutlich, dass das Dipolmoment der Bindung einen erheblichen Einfluss auf die Absorptionsfrequenz hat. Je größer die Änderung des Dipolmoments während der Schwingung ist, desto intensiver ist die Absorption. Beispielsweise geht die O–H-Streckschwingung aufgrund der höheren Elektronegativität von Sauerstoffatomen mit einer größeren Änderung des Dipolmoments einher als die einer N–H-Bindung. Daher ist die O–H-Streckschwingung intensiver als die ihrer C–H- und N–H-Gegenstücke.