13.3 : ספקטרוסקופיית תת-אדום (IR): קירוב חוק הוק לרטט מולקולרי

מולקולה דו-אטומית הטרונוקלארית הקשורה בקשר קוולנטי יכולה להיות מדומה כשתי מסות רוטטות המחוברות באמצעות קפיץ. תדירות הרטט של הקשר יכולה להיות מבוטאת באמצעות משוואה שמקורה בחוק הוק, המתאר כיצד הכוח המופעל למתוח או לכווץ קפיץ פרופורציונלי לעקירת הקפיץ. במקרה זה, האטומים מתנהגים כמסות, והקשר פועל כקפיץ.

על פי חוק הוק, תדירות הרטט פרופורציונלית ישירות לקבוע הכוח וביחס הפוך למסה המופחתת של המערכת. המסה המופחתת מודדת כיצד מסות שני האטומים משולבות, ומאפשרת לטפל במערכת כישות רוטטת אחת. המשמעות היא שככל שמשקל האטומים גדל, תדירות הרטט פוחתת. לכן, קשר קוולנטי בין אטומים כבדים רוטט בתדירות נמוכה יותר מאשר בין אטומים קלים.

קבוע הכוח מייצג את נוקשות הקשר, שמצביעה על כמות האנרגיה הנדרשת למתוח או לכווץ אותו. קשר חזק יותר (עם קבוע כוח גדול יותר) רוטט בתדירות גבוהה יותר מאשר קשר חלש. לפיכך, קשרים יחידים נחשבים לחלשים יותר מקשרים כפולים ומשולשים, ולכן תדירות הרטט שלהם נמוכה יותר.

לדוגמה: הקשר היחיד בין שני אטומי פחמן רוטט בתדירות של 1200 cm^−1. לעומת זאת, הקשר הכפול בין שני אטומי פחמן רוטט בתדירות של 1650 cm^−1 והקשר המשולש בין אותם אטומים מציג תדירות רטט מרבית של 2150 cm^−1.