1.6　振動模式

分子中不同的基團(tuán)具有不同的振動模式，相同的基團(tuán)（雙原子除外）具有幾種不同的振動模式。在中紅外區(qū)，基團(tuán)的振動模式分為兩大類，即伸縮振動和彎曲振動。

伸縮振動是指基團(tuán)中的原子在振動時沿著價鍵方向來回地運動。彎曲振動是指基團(tuán)中的原子在振動時運動方向垂直于價鍵方向。

1.6.1　伸縮振動

伸縮振動（stretching vibration）時，基團(tuán)中的原子沿著價鍵的方向來回運動，所以伸縮振動時，鍵角不發(fā)生變化。除了雙原子的伸縮振動外，三原子以上還有對稱伸縮振動和反對稱（不對稱）伸縮振動。

1.6.1.1　雙原子的伸縮振動

雙原子分子X2的伸縮振動是拉曼活性的而不是紅外活性的，如O2、N2、H2、Cl2等。但分子中的X—X基團(tuán)，如C—C、CC、O—O、NN等基團(tuán)，在伸縮振動時，如果偶極矩不發(fā)生變化，是拉曼活性的；如果偶極矩發(fā)生變化則是紅外活性的。分子中的X—Y基團(tuán)的伸縮振動肯定是紅外活性的。

1.6.1.2　對稱伸縮振動

線形三原子基團(tuán)X—Y—X（如CO2）的對稱伸縮振動（symmetric stretching vibration）、平面形四原子基團(tuán)XY3（如、等）的對稱伸縮振動和四面體形五原子基團(tuán)XY4（如、等）的對稱伸縮振動，都是拉曼活性的而不是紅外活性的。彎曲形三原子基團(tuán)XY2（如H2O、CH2、NH2等）和角錐形四原子基團(tuán)XY3（如CH3、NH3等）的對稱伸縮振動都是紅外活性的。

呼吸振動（breathing vibration）是對稱伸縮振動的一個特例，這是一種完全對稱的伸縮振動，通常出現(xiàn)在環(huán)狀化合物中，如苯、環(huán)己烷、四氫呋喃等。環(huán)骨架上都是C原子時，呼吸振動是拉曼活性的。環(huán)己烷的呼吸振動拉曼位移出現(xiàn)在802cm-1。環(huán)骨架上有雜原子時，呼吸振動既是拉曼活性又是紅外活性，如四氫呋喃的呼吸振動拉曼和紅外譜帶都很強(qiáng)，分別出現(xiàn)在914cm-1和911cm-1。

1.6.1.3　反對稱伸縮振動

各種基團(tuán)的反對稱伸縮振動（asymmetric stretching vibration）都是紅外活性的，如線形CO2，彎曲形H2O、—CH2—、—NH2、—NO2，角錐形NH3、、—CH3，平面形、、，四面體形、、等基團(tuán)的反對稱伸縮振動都是紅外活性的。

1.6.2　彎曲振動

彎曲振動（bending vibration）時，基團(tuán)的原子運動方向與價鍵方向垂直。彎曲振動又細(xì)分為剪式變角振動、對稱變角振動、反對稱（不對稱）變角振動、面內(nèi)彎曲振動、面外彎曲振動、平面搖擺振動、非平面搖擺振動和卷曲振動。除了搖擺振動外，其余振動鍵角都發(fā)生變化。

1.6.2.1　變角振動

變角振動（deformation vibration）也叫變形振動，或彎曲振動。線形三原子基團(tuán)的變角振動稱彎曲振動，如CO2的彎曲振動。彎曲形三原子基團(tuán)的變角振動也叫剪式振動（scissor vibration），如H2O、—CH2—、—NH2等的變角振動。

1.6.2.2　對稱變角振動

對稱變角振動（symmetric deformation vibration）也叫對稱彎曲振動，或叫對稱變形振動。由四原子XY3組成的基團(tuán)有兩種構(gòu)形，即角錐形和平面形。角錐形基團(tuán)有對稱變角振動模式，如—CH3、NH3、等，而平面形基團(tuán)沒有對稱變角振動模式。由五原子XY4組成的四面體基團(tuán)有對稱變角振動模式，如、、、等。

1.6.2.3　反對稱（不對稱）變角振動

反對稱變角振動（asymmetric deformation vibration）也叫不對稱變角振動，或叫反對稱彎曲振動，或叫反對稱變形振動。同樣的，由四原子XY3組成的角錐形基團(tuán)有反對稱變角振動，而平面形基團(tuán)沒有反對稱變角振動。由五原子XY4組成的四面體基團(tuán)有不對稱變角振動。

1.6.2.4　面內(nèi)彎曲振動

面內(nèi)彎曲振動（in-plane bending vibration）也叫面內(nèi)變形振動（in-plane deformation vibration）或面內(nèi)變角振動。—COH面內(nèi)彎曲振動是指O—H在COH組成的平面內(nèi)左右搖擺。苯環(huán)上的C—H面內(nèi)彎曲振動也是指C—H在苯環(huán)平面內(nèi)左右搖擺。但這種搖擺振動不屬于面內(nèi)搖擺振動。由四原子XY3組成的平面形基團(tuán)有面內(nèi)彎曲振動，如、、等基團(tuán)的面內(nèi)彎曲振動。

1.6.2.5　面外彎曲振動

面外彎曲振動（out-of-plane bending vibration）也叫面外變形振動（out-of-plane deformation vibration）或面外變角振動。—COH面外彎曲振動是指O—H鍵離開COH平面上下?lián)u擺。苯環(huán)上的C—H面外彎曲振動也是指C—H鍵在苯環(huán)平面上下?lián)u擺。但這種搖擺振動不屬于面外搖擺振動。由四原子XY3組成的平面形基團(tuán)有面外彎曲振動，如、、等基團(tuán)的面外彎曲振動是指中心原子在平面上下擺動。

1.6.2.6　面內(nèi)搖擺振動

內(nèi)面搖擺振動（rocking vibration）是指基團(tuán)作為一個整體在分子的對稱平面內(nèi)，像鐘擺一樣左右搖擺，如—CH2—、—CH3的面內(nèi)搖擺振動。面內(nèi)搖擺振動時，基團(tuán)的鍵角不發(fā)生變化。

1.6.2.7　面外搖擺振動

面外搖擺振動（wagging vibration）是指基團(tuán)作為一個整體在分子的對稱平面內(nèi)上下?lián)u擺。面外搖擺振動時，基團(tuán)的鍵角也不發(fā)生變化。如—CH2—、CH2的面外搖擺振動。結(jié)晶態(tài)長鏈脂肪酸及其鹽的—CH2—面外搖擺振動在1300～1200cm-1區(qū)間出現(xiàn)幾個小峰，峰的個數(shù)與CH2的數(shù)目有關(guān)。

1.6.2.8　卷曲振動

卷曲振動（twisting vibration）是指三原子基團(tuán)的兩個化學(xué)鍵在三原子組成的平面內(nèi)一上一下地扭動，所以卷曲振動也叫扭曲振動。卷曲振動時兩個化學(xué)鍵的鍵角發(fā)生變化。如—CH2—的卷曲振動。結(jié)晶態(tài)長鏈脂肪酸—CH2—的卷曲振動位于1300cm-1左右。