IR에서는 쌍극자 모멘트의 합이 0인 분자는 왜 측정이 불가능 한 것인가요?

Question

안녕하세요. 분자가 나타날 수 있는 신축 운동 중에 대칭적으로 신축운동을 해서 쌍극자 모멘트의 합이 영이 될 경우에는 IR로 측정했을 때 값이 나오지 않는다고 하던데, IR에서는 쌍극자 모멘트의 합이 0인 분자는 왜 측정이 불가능 한 것인가요?

Answer 1

안녕하세요, 질문주신 사항에 대해 답변드리자면 우선 IR 스펙트럼은 분자가 진동 에너지를 흡수하면서 나타나는데요, 하지만 모든 분자 진동이 IR에 흡수로 나타나는 것은 아닙니다. IR에서 진동이 관찰되려면, 그 진동 모드가 전기쌍극자 모멘트에 변화가 있어야하는데요, 즉, 진동하면서 순간적으로라도 전하 중심이 이동해야 IR 빛의 전기장과 상호작용이 가능한 것입니다. CO₂, O₂, N₂ 같은 분자는 전체적으로 쌍극자 모멘트가 0인데요 예를 들어, O₂나 N₂는 항상 대칭적이어서 진동하더라도 쌍극자 모멘트가 변하지 않기 때문에 IR 불활성입니다. 하지만 CO₂처럼 평형 상태에서는 쌍극자 모멘트가 0이라도, 비대칭 신축 진동 시에는 순간적인 쌍극자 변화가 생겨 IR에 나타날 수 있습니다. 즉, IR은 분자의 전기장과 빛의 전기장이 상호작용하는 현상이므로, 진동하면서 쌍극자 모멘트 변화가 없는 경우 IR 신호가 생기지 않는 것입니다. 감사합니다.