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当红外(IR)辐射穿过通过共价键结合的分子时,分子键会从较低的振动水平过渡到较高的振动水平。因此红外吸收的基本振动运动可以归类为伸缩振动或弯曲振动。

伸缩振动是沿着键线发生的振动运动,它改变了两个键合原子之间的键长或距离。伸缩振动进一步区分为对称的或不对称的。在对称伸缩振动中,两个化学键的同时振动会一起进行伸长和收缩。与之相反,不对称伸缩振动指的是其中一个键向一个方向移动,而另一个键向相反方向移动。

与伸缩振动不同的是,弯曲振动不会沿着键线发生;相反,它们会改变键角。弯曲振动可以分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。面内弯曲振动又分为剪式(对称)和摇摆(不对称),而面外弯曲振动则分为扭转(对称)和摇摆(不对称)。

对于非线性分子来说,允许的基频振动总数可以由公式 3n − 6 得出,其中的 n 代表原子数。与之相反,像氢溴酸(HBr)这样的线性分子则只允许 3n − 5 个基频振动。对于氢溴酸来说,只有一种类型的振动是可能发生的。

在红外光谱中,键从基态激发到最低能量的激发态所对应的频率称为基本吸收频率。基本吸收频率的整数倍称为泛频。任何物理振动都会在分子中产生泛频。由于两个振动频率的融合而产生的频带(具有红外活性)被称为组合频带。相比之下,由两个频带之间的差异所产生的频带称为差频谱带。此外,费米共振指的是基频谱带与泛频或组合频带进行相互作用所产生的耦合振动。

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IR SpectroscopyMolecular VibrationInfrared RadiationStretching VibrationsBending VibrationsSymmetric StretchingAsymmetric StretchingIn plane BendingOut of plane BendingFundamental Absorption FrequencyOvertonesCombination BandDifference BandFermi Resonance

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