分子光譜法與螢光
分子振動
/ muh-LEK-yuh-ler vy-BRAY-shun /
分子振動是分子中原子持續不斷的微小抖動,哪怕這個分子看上去紋絲不動。想像兩個用彈簧連起來的小球:它們可以彼此拉開再彈回,或者,再加上第三個球,像合攏的剪刀那樣彎折它們之間的夾角。被化學鍵拴住的原子,正是這樣不停地動著。
說得更準確些,分子振動是分子中原子圍繞各自平均位置進行的、協調而重複的運動。每一種模式——伸縮、彎曲、扭轉——都按一個固定的頻率發生,這個頻率由原子的質量和鍵的剛度決定,正如更硬或更短的彈簧振動得更快。
它之所以重要,是因為這些振動頻率落在紅外範圍內,於是分子恰好在它的振動發生共振的地方吸收紅外光。這正是紅外光譜法和拉曼光譜法的全部根基。誠實的提醒是:並非每一種振動都會在每一種方法裡出現——一個振動只有在它改變分子的電偶極矩時,才會出現在紅外裡。
一個水分子有三種基本振動:兩根 O–H 鍵同步伸縮、反相伸縮,以及 H–O–H 夾角的彎曲。每一種都在各自的頻率吸收紅外光,從而賦予水其特徵的紅外吸收峰。
伸縮與彎曲各自在自己的紅外頻率上共振。
更重的原子和更弱的鍵振動得更慢,因此在更低的波數處吸收;更輕的原子和更強的鍵振動得更快,在更高的波數處吸收。這正是為什麼 O–H 與 C–H 伸縮位於紅外光譜的高頻端。
又稱
另見