基本的な振動周波数と赤外線分光法からの力定数の計算
赤外線（IR）分光法は、分子の振動モードに関する情報を提供します。 IRスペクトルの吸収ピークを分析することにより、基本的な振動周波数と力定数に関する情報を抽出できます。
方法は次のとおりです。
1。吸収ピークの識別：
- IRスペクトルを取得： 目的の分子のIRスペクトルを記録します。
- 吸収ピークを見つけます： 振動モードに対応するスペクトルのピークを特定します。これらのピークは通常、IR光の伝送にディップとして表示されます。
2。基本的な振動周波数の計算：
- ピークを割り当てます： どのピークが興味のある特定の振動モードに対応するかを特定します。これには、データベースのコンサルティング、理論計算、または同様の分子との比較が含まれる場合があります。
- 波の頻度に変換する： IRスペクトルは通常、WaveNumbers（CM⁻¹）でプロットされます。 Hertz（Hz）で振動周波数（ν）を取得するには、次の方程式を使用します。
ν=c * ν̃
どこ：
* cは光の速度（2.998x10⁸m/s）です
* ν̃はcm⁻¹の波数です
3。力定数の計算：
- Hookeの法律モデルを適用します： 二原子分子の場合、振動周波数は、フックの法則を使用して力定数（k）に関連している可能性があります。
ν=（1 /2π） *√（k /μ）
どこ：
*μは珪藻分子の還元腫瘤です。 μ=（m₁ *m₂） /（m₁ +m₂）として計算されています
*M₁およびM₂は、二原子分子の2つの原子の質量です。
- 力定数を解決します： 上記の方程式を再配置して、力定数を取得します。
K =4π²μν²
4。制限と考慮事項：
- 単純化： Hookeの法律モデルは単純化されています。それは、実質分子にとって常に正確ではない高調波のポテンシャルを想定しています。
- 非調和性： 実際の分子は、ポテンシャルエネルギーが厳密に二次的ではない劣化性を示します。これにより、IRスペクトル内の倍音と組み合わせバンドにつながります。
- 多原子分子： 多原子分子の場合、分析はより複雑になり、通常のモードとグループ理論を理解する必要があります。
例：
IRスペクトルに2143cm⁻¹に吸収ピークがある珪藻分子COがあるとしましょう。
- 周波数： ν=c * ν̃ =（2.998 x10⁸m/s） *（2143cm⁻¹）=6.42 x10¹³Hz
- 質量の減少： μ=（12.011 U * 15.999 U） /（12.011 U + 15.999 U）=6.857 U
*注：「u」は原子質量単位で、1u≈1.66054x10⁻²⁷kgです。
- 力定数： k =4π²μν²=4π² *（6.857 * 1.66054 x10⁻²⁷kg）
注： 力定数は、分子の結合の強度に関する情報を提供します。より高い力定数は、強い結合を示します。
結論：
IRスペクトルを分析することにより、基本的な振動周波数を取得し、分子の力定数を推定できます。この情報は、分子の構造とダイナミクスを理解するために重要であり、化学、材料科学、生化学などのさまざまな分野に用途があります。
