分子光谱法与荧光
分子振动
/ muh-LEK-yuh-ler vy-BRAY-shun /
分子振动是分子中原子持续不断的微小抖动,哪怕这个分子看上去纹丝不动。想象两个用弹簧连起来的小球:它们可以彼此拉开再弹回,或者,再加上第三个球,像合拢的剪刀那样弯折它们之间的夹角。被化学键拴住的原子,正是这样不停地动着。
说得更准确些,分子振动是分子中原子围绕各自平均位置进行的、协调而重复的运动。每一种模式——伸缩、弯曲、扭转——都按一个固定的频率发生,这个频率由原子的质量和键的刚度决定,正如更硬或更短的弹簧振动得更快。
它之所以重要,是因为这些振动频率落在红外范围内,于是分子恰好在它的振动发生共振的地方吸收红外光。这正是红外光谱法和拉曼光谱法的全部根基。诚实的提醒是:并非每一种振动都会在每一种方法里出现——一个振动只有在它改变分子的电偶极矩时,才会出现在红外里。
一个水分子有三种基本振动:两根 O–H 键同步伸缩、反相伸缩,以及 H–O–H 夹角的弯曲。每一种都在各自的频率吸收红外光,从而赋予水其特征的红外吸收峰。
伸缩与弯曲各自在自己的红外频率上共振。
更重的原子和更弱的键振动得更慢,因此在更低的波数处吸收;更轻的原子和更强的键振动得更快,在更高的波数处吸收。这正是为什么 O–H 与 C–H 伸缩位于红外光谱的高频端。
又称
另见