Infra red spectroscopy

1. IINNFFRRAARREEDD
SSPPEECCTTRROOPPHHOOTTOOMMEETTRRYY

2. Infrared Region iinn EElleeccttrroommaaggnneettiicc
RRaaddiiaattiioonn
NIR 0,78 – 2,5 mm 12800 – 4000 cm-1
MIR 2,5 – 50 mm 4000 – 200 cm-1
FIR 50 – 1000 mm 200 – 10 cm-1
General 2,5 – 15 mm 4000 – 670 cm-1

3. HHooww IIRR AAbbssoorrppttiioonn OOccccuurr??
 AAttoommss iinn aa mmoolleeccuullee aarree aallwwaayyss mmoovviinngg.. SSiinnccee tthheerree aarree bboonnddss
bbeettwweeeenn aattoommss,, ffoorrwwaarrdd aanndd bbaacckkwwaarrdd mmoovveess aappppeeaarr,, rreessuulltt iinn
vviibbrraattiioonn..
 WWhheenn vviibbrraattiioonn cchhaannggee tthhee ddiippoollee aann iinntteerraaccttiioonn wwiitthh mmaaggnneettiicc ffiieelldd ooff
eelleeccttrroommaaggnneettiicc wwaavvee ooccccuurr
 WWhheenn eelleeccttrroommaaggnneettiicc wwaavvee ffrreeqquueennccyy iiss tthhee ssaammee wwiitthh vviibbrraattiioonn
ffrreeqquueennccyy,, aann aabbssoorrppttiioonn ooccccuurr
 VViibbrraattiioonn ffrreeqquueennccyy iiss iinn tthhee rraannggee ooff iinnffrraarreedd ffrreeqquueennccyy
 RReeqquuiirreemmeennttss ooff iinnffrraarreedd aabbssoorrppttiioonn::
** VViibbrraattiioonn cchhaannggeess tthhee ddiippoollee mmoommeenntt
** EElleeccttrroommaaggnneettiicc ffrreeqquueennccyy iiss tthhee ssaammee aass
vviibbrraattiioonn ffrreeqquueennccyy
AAbbssoorrppttiioonn ooff tthhee eenneerrggyy iinnccrreeaassee vviibbrraattiioonn aammpplliittuuddee

4. TTyyppee ooff VViibbrraattiioonn

5. Vibration frequency and wave
number
Vibration frequency, n
whwre m = reduced mass
k = Force constant
(bond strength)
k value = 5,0 x 105, 1,0 x 106 and 1,5 x
106 for single, double and triple
bonds respectively
Wavenumber, s (cm-1)
Substitution:
p = 3,141591
c = 3,00 x 1010 cm/s
m = Ar/(6,022 x 1023) g/atom
v = 1
k
p m
2
m m
+
1 2
m m
1 2
m =
k m m
= +
p
( 1 2)
1 2
1
2
m m
c
s
s = k Ar + Ar
4,12 ( 1 2)
Ar Ar
1 2

6. VViibbrraattiioonn MMooddee
WWhheenn NN aattoommss iinn aa mmoolleeccuullee mmoovvee iinn ssppaaccee,, tthhee mmoovveemmeennttss
aarree pprroojjeecctteedd ttoo 33 ccoooorrddiinnaattee aaxxiiss,, tthheerree bbeeccoommee 33NN
mmoovveemmeennttss..
WWhheenn aallll aattoommss mmoovvee ssiimmuullttaanneeoouussllyy iinn aa ccoooorrddiinnaattee aaxxiiss,, tthhee
mmoolleeccuullee uunnddeerrggooeess ttrraannssllaattiioonn ((nnoott aa vviibbrraattiioonn)).. TThhrreeee
ccoooorrddiinnaattee aaxxiiss wwiillll pprroodduuccee 33 mmoovveemmeennttss
WWhheenn mmoovveemmeennttss ooff aallll aattoommss ccaauussee tthhee mmoolleeccoollee rroottaatteess iinn
aa ccoooorrddiinnaattee aaxxiiss iiss aallssoo nnoott aa vviibbrraattiioonn.. TThhrreeee ccoooorrddiinnaattee
aaxxiiss wwoouulldd pprroodduuccee tthhee ssaammee mmoovveemmeenntt
NNuummbbeerr ooff vviibbrraattiioonn == 33NN –– 66
IInn lliinneeaarr mmoolleeccuullee,, rroottaattiioonn aarroouunndd tthhee lliinneeaarr aaxxiiss ddooeess nnoott
cchhaannggee tthhee ssttrruuccttuurree,, ssoo tthhaatt iiss nnoott aa rroottaattiioonn.. HHeennccee,, ffoorr
aalliinneeaarr mmoolleeccuullee
NNuummbbeerr ooff vviibbrraattiioonn == 33NN -- 55

7. Can all VViibbrraattiioonn bbee SShhoowwnn iinn aa
SSppeeccttrruumm
11.. VViibbrraattiioonn ooff aa ssyymmmmeettrriiccaall mmoolleeccuullee ddooeess nnoott
cchhaannggee tthhee ddiippoollee mmoommeenntt
22.. CClloosseerr ffrreeqquueenncciieess sshhooww aass aa ppeeaakk
33.. WWeeaakk iinntteennssiittyy ddooeess nnoott pprroodduuccee aa ppeeaakk
44.. FFrreeqquueenncciieess oouuttssiiddee ooff ssppeeccttrruumm rraannggee ccaann nnoott
bbee sseeeenn
2
AAddddiittiioonnaall ppeeaakkss
11.. OOvveerrttoonnee 1
nnn == 22n,, 33n
2. Combination n = n1 + n2
3. Difference n = nn1
2
1 - nn2

8. EExxaammppllee
 CCOO22 aa lliinneeaarr mmoolleeccuullee wwiitthh 33 aattoommss
NNuummbbeerr ooff vviibbrraattiioonn == 33 xx 33 -- 55 == 44
SShhoowwss 22 ppeeaakkss aatt 22333300 ccmm--11 aanndd 666677 ccmm--11
 HH22OO aa bbeenntt mmoolleeccuullee wwiitthh 33 aattoommss
NNuummbbeerr ooff vviibbrraattiioonn == 33 xx 33 –– 66 == 33
TThhrreeee ppeeaakkss eexxiisstt aatt 33776600 ccmm--11,,
33665500 ccmm--11 aanndd 11559955 ccmm--11

9. TTyyppiiccaall ooff IInnffrraarreedd SSppeeccttrruumm