La delocalizzazione elettronica si riferisce alla distribuzione degli elettroni su più atomi all'interno di una molecola anziché essere confinati a un singolo atomo o legame. Questo fenomeno è comune nei sistemi con legami coniugati, strutture in cui l'alternanza di legami singoli e doppi consente agli elettroni π di muoversi liberamente attraverso il reticolo. Il movimento degli elettroni stabilizza la molecola e può influenzare varie proprietà chimiche, tra cui le frequenze vibrazionali osservate nella spettroscopia IR.

Nella spettroscopia IR, la delocalizzazione elettronica influenza direttamente le frequenze vibrazionali (di stiramento) dei legami. Nei sistemi coniugati, come alcheni coniugati o composti aromatici, la delocalizzazione elettronica riduce il carattere di doppio legame dei singoli legami, rendendoli leggermente più deboli. La riduzione della forza del legame abbassa l'energia richiesta per lo stiramento del legame, portando a una frequenza di stiramento più bassa rispetto ai doppi legami isolati.

Ad esempio, in un chetone coniugato, il gruppo carbonilico (C=O) mostra una frequenza di stiramento più bassa rispetto ai chetoni normali. Questo stiramento è dovuto alla delocalizzazione elettronica nel sistema coniugato, che fa sì che il doppio legame carbonilico mostri un doppio legame parziale e un carattere di legame singolo. Lo spostamento può essere rilevato come un picco a un numero d'onda inferiore, fornendo informazioni sulla struttura molecolare e sul grado di coniugazione all'interno del campione.

Il sostituente collegato al carbonio carbonilico influenza anche la frequenza di stiramento tramite risonanza ed effetti induttivi. Ad esempio, il gruppo carbonilico negli esteri mostra una frequenza di stiramento più alta rispetto ai composti carbonilici poiché il predominante effetto induttivo negativo dell'atomo di ossigeno collegato al carbonio carbonilico, conferisce un maggiore carattere di doppio legame a C=O.

Nelle ammidi, la coppia solitaria di un atomo di azoto può partecipare alla risonanza, diminuendo il carattere di doppio legame del carbonile. Di conseguenza, le ammidi mostrano una frequenza di allungamento più bassa rispetto ai chetoni.