13.2 : Spettroscopia IR: Vibrazione molecolare - Panoramica

Quando la radiazione infrarossa (IR) attraversa una molecola legata covalentemente, i legami passano da livelli vibrazionali inferiori a superiori. I movimenti vibrazionali fondamentali, che determinano l'assorbimento infrarosso, possono essere classificati come vibrazioni di stiramento o di flessione.

Le vibrazioni di stiramento sono dei movimenti vibrazionali che si verificano lungo la linea di legame, modificando la lunghezza di quest’ultimo o la distanza tra due atomi legati. Vengono ulteriormente distinte in: simmetriche e asimmetriche. Nello stiramento simmetrico, la vibrazione simultanea di due legami si allunga e si contrae contemporaneamente. Al contrario, nello stiramento asimmetrico un legame si muove in una direzione mentre l’altro si muove nella direzione opposta.

A differenza dello stiramento, le vibrazioni di flessione non si verificano lungo la linea di legame; invece, modificano l'angolo di quest’ultimo. Le vibrazioni di flessione possono essere divise in: flessione in piano e fuori piano. Le vibrazioni di flessione in piano sono classificate come a forbice (simmetriche) e oscillanti (asimmetriche), mentre la flessione fuori dal piano è classificata come a torsione (simmetrica) e oscillante (asimmetrica).

Per le molecole non lineari, il numero totale di vibrazioni fondamentali consentite è dato dalla formula: 3n − 6, dove n rappresenta il numero di atomi. Al contrario, le molecole lineari, come HBr, consentono solo 3n − 5 vibrazioni fondamentali. Quindi, per HBr, è possibile solo un tipo di vibrazione.

Nella spettroscopia IR, la frequenza corrispondente all'eccitazione dei legami dallo stato fondamentale a quello eccitato di energia più bassa è chiamata: frequenza di assorbimento fondamentale. I multipli integrali delle frequenze di assorbimento fondamentali sono chiamati armonici. Qualsiasi vibrazione fisica genera degli armonici in una molecola. La banda prodotta a causa della fusione di due frequenze vibrazionali, che è IR-attiva, è chiamata banda di combinazione. Al confronto, la banda risultante dalla differenza tra due bande è chiamata: banda di differenza. Inoltre, la risonanza di Fermi, si riferisce alla vibrazione accoppiata creata dall'interazione della banda fondamentale con la banda armonica o con quella combinata.