活性 | 不活性 | ||
赤外 | 0 | = 0 | |
ラマン | 0 | = 0 |
4.B 補足: 赤外・ラマン活性
ここでは、多原子分子の振動モードの、赤外活性・ラマン活性について、
いくつかの例を示しながら解説する。
以下では、x を振動座標, x0 を平衡構造
[最も安定な状態] における x とし、, をそれぞれ、双極子モーメント,
分極率 とする。
活性・不活性は、x = x0 付近における、
(赤外),
(ラマン)
の x に対する変化率の一次近似が、有限の値をもつ (活性) か
0 である (不活性) か、によって決まる。(表 4.B1)
図 4.B1 CO2 1 振動による , の変化 |
例 1) CO2 1 (対称伸縮)
CO2 分子は永久双極子モーメントをもたず、対称伸縮振動では
対称性は保たれるために、
は x に関わらず常に 0 であって、赤外不活性である。
これに対して、x に沿って分子は大きさを変化させるために、
この振動は分極率を変化させる。従ってラマン活性である。
図 4.B2 CO2 2 振動による , の変化 |
例 2) CO2 2 (変角)
変角によって双極子モーメントが発生し、その大きさは振動座標 x
にほぼ比例するため、赤外活性。変角振動は x0
の両側で分子形が同じになるため、一次近似では、ラマン不活性。
図 4.B3 CO2 3 振動による , の変化 |
例 3) CO2 3 (反対称伸縮)
反対称伸縮は双極子モーメントを生成し、その大きさは振動座標に
比例するため、赤外活性。変角同様 x0
の両側の分子形は同じになるため、ラマン不活性。