13.7 : תדירות בליעת IR: דלוקליזציה

דלוקליזציה של אלקטרונים מתייחסת לפיזור אלקטרונים בין אטומים מרובים במולקולה במקום להיות מוגבלים לאטום או קשר יחיד. תופעה זו נפוצה במערכות עם קשרים מצומדים—מבנים שבהם יש קשרים יחידים וכפולים לסירוגין המאפשרים לאלקטרוני π לנוע בחופשיות ברשת. תנועת האלקטרונים מייצבת את המולקולה ומשפיעה על תכונות כימיות שונות, כולל תדירויות רטט הנצפות בספקטרוסקופיית IR.

בספקטרוסקופיית IR, דלוקליזציה של אלקטרונים משפיעה ישירות על תדירויות הרטט (מתיחה) של קשרים. במערכות מצומדות, כגון אלקאנים מצומדים או תרכובות ארומטיות, דלוקליזציה של אלקטרונים מפחיתה את אופי הקשר הכפול של הקשרים הבודדים, מה שהופך אותם לחלשים מעט יותר. הפחתת חוזק הקשר מורידה את האנרגיה הנדרשת למתיחת הקשר, מה שמוביל לתדירות מתיחה נמוכה יותר לעומת קשרים כפולים מבודדים.

לדוגמה: בקטון מצומד, קבוצת הקרבוניל (C=O) מציגה תדירות מתיחה נמוכה יותר מקטונים רגילים. תופעה זו נובעת מדלוקליזציה של אלקטרונים במערכת המצומדת, שמקנה לקשר הקרבוניל אופי חלקי של קשר כפול וקשר יחיד. ההסטה ניתנת לזיהוי כפס בתדר נמוך יותר, ומספקת תובנות על המבנה המולקולרי ורמת המצומדות בדגימה.

תדירות המתיחה מושפעת גם מתחליפים המחוברים לפחמן הקרבונילי באמצעות השפעות רזוננסיות ואינדוקטיביות. למשל, בקבוצות קרבוניל של אסטרים, תדירות המתיחה גבוהה יותר מתרכובות קרבוניל אחרות. זאת מכיוון שהשפעת האינדוקציה השלילית הדומיננטית של אטום החמצן המחובר לפחמן הקרבונילי מגבירה את אופי הקשר הכפול של C=O.

באמידים, זוג אלקטרונים לא משותף של אטום החנקן יכול להשתתף ברזוננס, מה שמפחית את אופי הקשר הכפול של הקרבוניל. כתוצאה מכך, אמידים מציגים תדירות מתיחה נמוכה יותר מקטונים.