Hvad er betingelserne for, at ammoniakmolekyle skal være IR -aktive?

Forståelse af IR -aktivitet

Infrarød (IR) spektroskopi er en kraftig teknik til at identificere og karakterisere molekyler. Det fungerer ved at skinne IR -stråling på en prøve. Visse molekyler vil absorbere specifikke frekvenser af IR -stråling, hvilket får deres bindinger til at vibrere. Disse vibrationer er kvantiseret, hvilket betyder, at de kun kan forekomme ved specifikke energiniveauer. Mønsteret af absorberede frekvenser er unikt for hvert molekyle, der fungerer som et "fingeraftryk" til identifikation.

Det centrale krav:Et skiftende dipolmoment

For at et molekyle skal være IR -aktivt, skal det have et skiftende dipolmoment Under dens vibration. Her er hvorfor:

* dipolmoment: Et dipolmoment opstår, når der er en ujævn fordeling af elektrondensitet inden for et molekyle. Dette skaber en adskillelse af positiv og negativ ladning, der danner en dipol.

* Ændring af dipolmoment: For at et molekyle skal absorbere IR -stråling, skal vibrationen forårsage en ændring i dette dipolmoment.

ammoniak (NH₃) og dens IR -aktivitet

1. molekylær struktur: Ammoniak har en trigonal pyramidal form med nitrogenatom ved spidsen og tre hydrogenatomer ved basen. Denne struktur gør den polær.

2. vibrationstilstande: Ammoniak har fire grundlæggende vibrationsmetoder. Disse tilstande involverer strækning og bøjning af N-H-bindingerne:

* symmetrisk strækning: Alle tre N-H-obligationer strækker sig unisont. Denne vibration gør ikke Skift dipolmoment, så det er ir inaktiv .

* asymmetrisk strækning: To N-H-obligationer strækker sig, mens de tredje kontrakter. Denne vibration ændrer Dipolmomentet, hvilket gør det IR Active .

* saks: To N-H-bindinger bøjer sig i samme retning med nitrogenet resterende stationært. Denne vibration ændrer Dipolmomentet, hvilket gør det IR Active .

* rocking: De to N-H-bindinger bøjer sig i modsatte retninger. Denne vibration ændrer Dipolmomentet, hvilket gør det IR Active .

Konklusion

Derfor er ammoniak (NH₃) IR aktiv, fordi tre ud af sine fire grundlæggende vibrationsmetoder forårsager en ændring i molekylets dipolmoment . Dette gør det muligt for ammoniak at absorbere specifikke frekvenser af IR -stråling, som kan bruges til identifikation og analyse.