化学 赤外活性

分子スペクトルで赤外活性を習っていて演習プリントの答えでどうしてもわからないことがあります。電気双極子能率の変化が活性である一つの条件であり、その中でエタンが不活性であるのはわかるのですが、なぜエチレンが赤外活性なのかわかりません。プリントによると活性のほうに分類されていたのですがどうして活性なのかわかりやすく教えてください。

No.3 回答者： 101325 回答日時： 2014/07/21 14:24

＃２のお答えに反論、ＣＯ2は赤外活性の筈、理由は「対称性が低すぎる」だから「赤外活性」の振動モードがある。

大体ＣＯ２が赤外活性であることは空気の赤外スペクトルを測定すればすぐに分かる。

赤外不活性の分子は、等核二原子分子(と単原子分子)だけです。異核二原子分子や(３個以上の原子からなる)多原子分子には、必ず赤外活性の振動モードがあります。空気に含まれる炭酸ガスCO2と水蒸気H2Oが赤外活性なので、空気中で赤外スペクトルを測定するときには、空気の赤外スペクトルをバックグラウンド測定するのがふつうです。


> >エタンが不活性であるのはわかるのですが
> それはおかしい、メタン、アセチレンなら不活性だが、

それはおかしい、メタンもアセチレンもエタンもエチレンも多原子分子だから赤外活性の筈。


> Ｃ=Ｃ結合は対称性が高くラマン活性だと思う。

こういうことをいうのは心苦しいのですけど、＃２のお答えで正しいのは、この一文だけです。ほかの文はすべて、間違いを含んでいます。


> エタンが不活性であるのはわかるのですが、なぜエチレンが赤外活性なのかわかりません。

＃１のお答えにあるとおり、エタンC2H6もエチレンC2H4も赤外活性の振動モードを持ちます。物理化学系の授業の演習プリントであれば、プリントが間違っている可能性が高いです。

有機化学系の授業の演習プリントであれば、エタンではなくてアルカンのC-C伸縮、エチレンではなくてアルケンのC=C伸縮、ではないでしょうか？プリントをみてもよく分からないときは、プリントを配布してくれた人に確認してください。

エタンのC-C伸縮は不活性ですが、一般のアルカンのC-C伸縮では赤外活性になる振動モードもあります。ですけど、活性といってもその吸収強度が弱いので、有機機器分析においてはほとんど役に立ちません。それに対してアルケンのC=C伸縮は、場合によっては、わりと強いピークを示します。エチレンのC=C伸縮は、質問者さんの考えたとおりに赤外不活性なのですけど、エチレンの水素をアルキル基で置換した一般のアルケンでは、対称性が落ちるので赤外活性になります(置換の仕方によっては対称性が落ちずに不活性となるアルケンもあります)。とくにビニル基CH2=CH-やビニリデン基CH2=C<の吸収は分かり易いピークになることが多いです。

C-C伸縮の吸収強度と比べてC=C伸縮の吸収強度が強くなるのはなぜなのか、については私には分かりません。ごめんなさい。

No.2 回答者： doc_somday 回答日時： 2014/07/19 22:11

＃１のお答えに反論、ＣＯ2は赤外不活性の筈、理由は「対称性が高すぎる」だから「ラマン活性」になる。

大体ＣＯ２が赤外活性なら空気中で赤外は測定出来ない。

>エタンが不活性であるのはわかるのですが
それはおかしい、メタン、アセチレンなら不活性だが、エタンは全てのＨ-Ｃ-Ｃの変角が「独立」で更にＣ-Ｈ伸縮もおなじ、Ｃ-Ｃ回転したゴーシュ位置では対角の位置にあるＣ-Ｈ二つが対になって動く赤外不活性の場合があるが、熱振動中(つまり気体)ではゴーシュには固定はされていないから赤外活性の筈。

>エチレンが赤外活性
これはかなりムツカシイ、全ての水素が同一平面内にあるので、全てのＣ-Ｈ伸縮更に全てのＣ-Ｈが協調して運動すると赤外には現われない、ラマン活性の筈。
Ｃ=Ｃ結合は対称性が高くラマン活性だと思う。
明らかに赤外活性であるのはエチレンの平面が「ねじれる」「面が反る」場合、だがかなり苦しい。

No.1 回答者： meowcoooo 回答日時： 2014/07/16 02:35

私もかじった程度ですが、

エタンって赤外活性では、、？
赤外活性、赤外不活性というのは
物質ごとに判断するというよりは
その物質の振動モード(振動の仕方の場合の数)
ごとに判断するべきだと思います。
CO2は赤外活性です。
赤外活性な振動もありますが
対称伸縮という赤外不活性な振動モードも持ちます。



参考URLに
簡単な分子の基準振動形
にエタン型とエチレン型があり
IRと書いているものがありますね。

参考URL：http://www.ecosci.jp/mva/vib_menu.html