13.3 : Espectroscopia IR: Aproximación de la vibración molecular mediante la ley de Hooke.

Una molécula diatómica heteronuclear unida covalentemente puede modelarse como dos masas vibrantes conectadas por un resorte. La frecuencia vibracional del enlace puede expresarse mediante una ecuación derivada de la ley de Hooke, que describe cómo la fuerza aplicada para estirar o comprimir un resorte es proporcional al desplazamiento del resorte. En este caso, los átomos se comportan como masas y el enlace actúa como un resorte.

Según la ley de Hooke, la frecuencia vibracional es directamente proporcional a la constante de fuerza (K) e inversamente proporcional a la masa reducida (μ) del sistema. La masa reducida mide cómo se combinan las masas de ambos átomos, lo que permite tratar el sistema como una sola entidad oscilante. Esto significa que a medida que aumenta el peso atómico, la frecuencia vibracional disminuye. Por lo tanto, un enlace covalente entre átomos más pesados ​​vibra a una frecuencia más baja que entre átomos más ligeros. La constante de fuerza representa la rigidez del enlace, que indica cuánta energía se necesita para estirarlo o comprimirlo. Un enlace más fuerte (con una constante de fuerza mayor) vibra a una frecuencia más alta que un enlace más débil. Por lo tanto, los enlaces simples se considerarían más débiles que los enlaces dobles y triples, lo que daría como resultado una frecuencia más baja. Por ejemplo, el enlace simple entre dos átomos de carbono vibra a 1200 cm−1. En cambio, el enlace doble entre dos átomos de carbono vibra a 1650 cm−1, y el enlace triple entre los mismos muestra una frecuencia vibracional máxima de 2150 cm−1.