13.2 : ספקטרוסקופיית IR: ויברציה מולקולרית - סקירה

כאשר קרינה תת-אדומה (IR) עוברת דרך מולקולה עם קשרים קוולנטיים, הקשרים עוברים מרמות ויברציה נמוכות לרמות גבוהות יותר. תנועות הוויברציה הבסיסיות הגורמות לספיגה תת-אדומה מסווגות כוויברציות מתיחה או כיפוף.

וויברציות מתיחה הן תנועות ויברציה המתרחשות לאורך קו הקשר ומשנות את אורך הקשר או המרחק בין שני אטומים קשורים. הן מתחלקות למתיחה סימטרית ולא סימטרית. במתיחה סימטרית, ויברציה בו-זמנית של שני קשרים מאריכה ומקצרת אותם יחד. לעומת זאת, מתיחה לא סימטרית כוללת קשר אחד הנע בכיוון אחד בעוד קשר אחר נע בכיוון ההפוך.

בניגוד למתיחה, ויברציות כיפוף אינן מתרחשות לאורך קו הקשר אלא משנות את זווית הקשר. ויברציות כיפוף מתחלקות לכיפוף במישור וכיפוף מחוץ למישור. ויברציות כיפוף במישור מסווגות ככיפוף מספריים (סימטרי) וכיפוף נדנודיים (לא סימטרי), בעוד כיפוף מחוץ למישור מסווג כסיבוב (סימטרי) וכנדנוד (לא סימטרי).

למולקולות לא לינאריות, מספר הוויברציות הבסיסיות האפשריות ניתן לפי הנוסחה 6־3n, כאשר n מייצג את מספר האטומים. לעומת זאת, מולקולות לינאריות כמו HBr מאפשרות רק 5־3n ויברציות בסיסיות. עבור HBr, קיימת רק ויברציה אחת אפשרית.

בספקטרוסקופיית IR, התדר המתאים לעירור קשרים ממצב יסוד למצב מעורר באנרגיה נמוכה ביותר נקרא תדר ספיגה בסיסי. הכפולות האינטגרליות של תדרי הספיגה הבסיסיים נקראות אוברטונים. כל ויברציה פיזיקלית יוצרת אוברטונים במולקולה. הלהקה הנוצרת ממיזוג של שני תדרי ויברציה, שהיא פעילה בתחום IR, נקראת להקת שילוב. לעומת זאת, הלהקה הנובעת מההפרש בין שתי להקות נקראת להקת הפרש. בנוסף, תהודה פרמי מתייחסת לוויברציה משולבת הנוצרת מאינטראקציה בין הלהקה הבסיסית לבין אוברטון או להקת שילוב.