2) изменением поляризуемости молекул
3) ионизацией вещества
4) изменением абсорбции
Поглощение инфракрасного излучения колеблющейся молекулой возникает при изменении её дипольного момента в процессе колебания. Критерием ИК-активности является условие dμ/dQ ≠ 0, где μ — дипольный момент, а Q — нормальная координата колебания. Электрическое поле инфракрасного излучения взаимодействует с изменяющимся диполем, поэтому энергия фотона поглощается на частотах, соответствующих колебательным уровням молекулы.
Интенсивность полосы в ИК-спектре зависит от величины изменения дипольного момента: чем значительнее дипольный момент меняется при растяжении или деформации связи, тем интенсивнее полоса поглощения. Постоянное наличие дипольного момента не является обязательным условием: даже неполярная молекула может иметь ИК-активное колебание, если в ходе движения возникает переменный диполь. Например, симметричное валентное колебание линейной молекулы углекислого газа не сопровождается изменением общего дипольного момента и потому не проявляется в ИК-спектре.
Изменение поляризуемости является основным критерием рамановской активности, а не причиной поглощения в ИК-области. Ионизация может изменять электронное строение и положение полос, но не является механизмом проявления колебательного спектра. Абсорбция представляет собой наблюдаемое поглощение излучения, то есть результат взаимодействия излучения с молекулой, а не первичное условие возникновения полосы.
| Явление или тип колебания | Критерий проявления | Спектральное проявление |
|---|---|---|
| ИК-активное колебание | Изменение дипольного момента при колебании: dμ/dQ ≠ 0 | Полоса поглощения в ИК-спектре |
| ИК-неактивное колебание | Дипольный момент не изменяется: dμ/dQ = 0 | Полоса в обычном ИК-спектре отсутствует или крайне слаба |
| Рамановски активное колебание | Изменение поляризуемости молекулы при колебании | Линия комбинационного рассеяния в спектре Рамана |
| Валентное колебание | Периодическое изменение длины химической связи | Полоса обычно располагается в области более высоких волновых чисел |
| Деформационное колебание | Изменение валентных углов или положения групп без существенного изменения длины связи | Полосы преимущественно наблюдаются в области отпечатка пальца и низших частот |
| Ионизация вещества | Удаление или присоединение электрона | Может изменять спектр и химическую форму вещества, но не является критерием ИК-активности |
Таким образом, правильный принцип основан на изменении дипольного момента молекулы во время колебания. ИК-спектроскопия регистрирует переходы между колебательными энергетическими уровнями, разрешённые этим условием отбора. Поляризуемость имеет ключевое значение для спектроскопии комбинационного рассеяния. Анализ характера и положения полос позволяет идентифицировать функциональные группы и подтверждать подлинность лекарственных веществ.