13.8 : منطقة تردد الأشعة تحت الأحمر: تمدد X-H

في مطيافية الأشعة تحت الحمراء، يمكن ملاحظة الإشارات التي تنتجها روابط X-H (مثل C-H أو O-H أو N-H) في نطاق التردد 2700-4000 سم^-1. يشكل اهتزاز تمدد C-H حزمًا حادة في المنطقة 2850-3000 سم^-1. يؤدي وجود اهتزاز تمدد O-H إلى تكوين نطاق امتصاص في نطاق التردد 3650-3200 سم^-1. في الوقت نفسه، يمكن تأكيد تمدد N-H من خلال حزم الامتصاص في نطاق 3500-3100 سم^-1. على الرغم من أن كل من روابط O-H وN-H تهتز في نطاق تردد مماثل، فإن القمة المقابلة لاهتزازات تمدد N-H لها حزمة امتصاص حاد واحد أو اثنان ذات الشدة الأقل. إذا كانت مجموعة O−H موجودة في منطقة N−H، فستظهر كقمة امتصاص عريضة في طيف الأشعة تحت الحمراء.

يمكن للقمة الحادة تأكيد وجود تمدد O−H الحر عند 3650-3600 سم^-1. يتم ملاحظة قمة عريضة عند 3400-3300 سم^-1 إذا كانت مجموعات O−H مرتبطة بروابط هيدروجينية. على سبيل المثال، في طيف الأشعة تحت الحمراء للكحول الحر، يمكننا ملاحظة القمة عند 3650-3600 سم^-1، وهو ما يتوافق مع تمدد O−H الحر. ومع ذلك، عندما يذوب الكحول في الماء، ستظهر قمة عريضة عند 3400-3300 سم^-1 بسبب تكوين روابط هيدروجينية بين مجموعات O−H. من خلال مقارنة تردد امتصاص الروابط C–H وN–H وO–H، يتضح أن عزم ثنائي القطب للرابطة له تأثير كبير على تردد الامتصاص. كلما زاد التغير في عزم ثنائي القطب أثناء الاهتزاز، زادت شدة الامتصاص. على سبيل المثال، يصاحب اهتزاز تمدد O-H تغير أكبر في عزم ثنائي القطب مقارنة باهتزاز رابطة N-H بسبب السالبية الكهربية الأعلى لذرات الأكسجين. لذلك، يكون اهتزاز تمدد O-H أكثر شدة من اهتزاز نظيراتها C-H وN-H.