58007 kscan
05

W przypadku cząsteczek nieliniowych trzy spośród stopni swobody opisują rotacje, trzy translacje, a pozostałe, tzn. 3n — 6, to tzw. oscylacyjne stopnie swobody (są to tzw. drgania podstawowe). W przypadku cząsteczek liniowych oscylacyjnych stopni swobody jest 3n — 5, gdyż do opisania rotacji wystarczają dwa stopnie swobody. W widmie IR oprócz częstości odpowiadających drganiom podstawowym obserwuje się pasma harmoniczne (nadtony) i pasma kombinacyjne o małej intensywności. Pasma harmoniczne (nadtony) odpowiadają częstościom będącym wielokrotnością jednej z częstości podstawowych, a pasma kombinacyjne — sumie lub różnicy dwóch różnych częstości podstawowych. W widmie IR występują czasem pasma o dużej intensywności, powstające w wyniku tzw. rezonansu Fermiego. Zachodzi on wtedy, gdy któraś z częstości harmonicznych ma wartość bliską częstości drgania podstawowego. W przypadku cząsteczek symetrycznych w widmie IR występują tylko niektóre z 3«-6 drgań podstawowych, gdyż są czynne tylko te drgania, z którymi związana jest zmiana momentu dipolowego cząsteczki. Oscylacje atomów cząsteczki są ściśle związane z rodzajem drgających atomów, sił ich oddziaływań i sposobem ich ułożenia w cząsteczce, czyli ze strukturą cząsteczki. Podstawowe rodzaje drgań są następujące:

1)    drgania rozciągające lub walencyjne (ang. stretching) związane są z ruchem atomów powodującym rozciąganie i skracanie długości wiązania chemicznego. Mogą być symetryczne i anty symetryczne.

2)    drgania deformacyjne — mogą mieć charakter:

•    drgań zginających (ang. bending) — jest to ruch atomów w płaszczyźnie, podczas którego kąt między wiązaniami ulega zmianie (mogą mieć charakter drgań nożycowych lub kołyszących),

•    drgań wahadłowych (ang. wagging) — jest to ruch atomów w zgodnej fazie poza płaszczyznę,

•    drgań skręcających (ang. twisting) — atomy poruszają się poza płaszczyznę, jeden do przodu, a drugi do tyłu.

3)    drgania szkieletowe — są to np. drgania pierścienia jako całości.

Przykłady drgań walencyjnych i deformacyjnych w przypadku nieliniowej

cząsteczki trójatomowej (H₂0), liniowej cząsteczki trójatomowej (C0₂) oraz grupy —CH₂— przedstawiono na rys. 7.37.

7.4.2. Spektrofotometry IR

Widma oscylacyjne cząsteczek bada się za pomocą spektrofotometrów na podczerwień. Współczesne spektrofotometry IR są urządzeniami skomplikowanymi, bogato wyposażonymi w urządzenia elektroniczne i komputery, które sterują procesem pomiarowym i służą do przetwarzania i analizowania widm.

112