(3.3) 也就是说,基频谱带的频率与分子振动频率相等 (2)辐射与物质之间有耦合作用为满足这个条件,分子振动必须伴随偶极矩的变化 红外跃迁是偶极矩诱导的即能量转移的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变化和交变 的电磁场(这里是红外光)相互作用而发生的。分子由于构成它的各原子的电负性的不同,也 显示不同的极性称为偶极子,通常用分子的偶极矩()来描述分子极性的大小.当偶极子 处在电磁辐射的电场中时,该电场作周期性反转,偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增 加和减少。由于偶极了具有一定的原有振动频率,显然,只有当辐射频率与偶极子频率相匹 配时,分子才与辐射相互作用(振动耦合)而增加它的振动能,使振幅增大,即分子由原来的基 态振动跃迁到较高的振动能级,因此,并非所有的振动都会产生红外吸收,只有发生偶极矩 变化(△≠0)的振动才能引起可观测的红外吸收光谱,该分子称之为红外活性的。A=0的分 子振动不能产生红外振动吸收,称为非红外活性的 由上述可见,当一定频率的红外光照射分子时,如果分子中某个基团的振动频率和它 致,二者就会产生共振,此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递给分子,这个基团就吸收 一定频率的红外光,产生振动跃迁;如果红外光的振动频率和分子中各基团的振动频率不匹 配,该部分的红外光就不会被吸收.如果用连续改变频率的红外光照射某试样,由于试样对 不同频率的红外光吸收的程度不同,使通过试样后的红外光在一些波数范围减弱了,在另一 些波数范围内则仍较强.由仪器记录该试样的红外吸收光谱,如图3所示 (二)双原子分子的振动 分子中的原子以平衡点为中心,以非常小的振幅(与原子核之间的距离相比)作周期性的 振动,可近似地看做简谐振动。这种分子振动的模型,以经典力学的方法可把两个质量为m 和m2的原子看做刚休小球,连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧,弹簧的长度r就是分子 化学键的长度(图3.2).由经典力学可导出该体系的基 本振动频率计算公式 (34) p 或 (35) 图32双原子分子振动示意图 式中k为化学键的力常数,其定义为将两原子由平衡位置伸长单位长度时的侠复力(单位为 N·cm-),单键、双键和叁键的力常数分别近似为5、10和15N·cn1;c为光速 299×100cm·s;为折合质量,单位为g,且 036) 根据小球的质量和相对原子质量之间的关系,(36)式可写为 =N2 =1302 k A 37) 式中N是 Avogadro常数(602×102mo1-),A是折合相对原子质量,如两原子的相对原