Vibrační přechody

Pokud elektromagnetické záření interaguje s látkou, může v ozářené molekule docházet k řadě různých přechodů. Jejich charakter závisí na vlnové délce dopadajícího záření a jednotlivé metody molekulové spektroskopie sledují různé typy přechodů.

Zatímco Ramanova a FT-IR spektroskopie mapuje fundamentální přechody, spektroskopie v blízké oblasti (NIR) popisuje kombinační a vyšší harmonické přechody.

Kvantová čísla

Chování molekuly coby kvantového systému lze popsat kvantovými čísly. Ta charakterizují její momentální energetický stav a také je pomocí nich možné si lépe představit jednotlivé přechody. Hlavní kvantové číslo určuje celkovou energii elektronu, a tedy i slupku, ve které se elektron nachází.

Jednotlivé energetické hladiny elektronu jsou dále kvantovány, a toto kvantování (kvantování orbitálního momentu hybnosti) je popsáno vedlejším kvantovým číslem.

V kvantové mechanice se také počítá s magnetickým a spinovým kvantovým číslem, ta však nejsou z hlediska molekulové spektroskopie významná.

Fundamentální vibrační přechody

Pokud dojde ke změně vedlejšího kvantového čísla o jedna, tj. 0 → 1, 1 → 2…, mluvíme o fundamentálních přechodech. Ty svou energií odpovídají infračervenému záření ve střední oblasti, a proto jsou tím, co „vidí“ infračervená (FT-IR) a Ramanova spektroskopie.

Vyšší harmonické vibrační přechody

Jestliže se vedlejší kvantové číslo změní o dva a více, jedná se již o vyšší harmonické vibrační přechody (overtony, svrchní tóny). Jelikož je k nim potřeba více energie, záření, které je vyvolá, je již v blízké infračervené oblasti (NIR).

Kombinační vibrační přechody

O kombinačních vibračních přechodech se bavíme v případech, kdy dochází ke změně více kvantových čísel najednou, tedy zpravidla hlavního a vedlejšího. Takové přechody, spolu s vyššími harmonickými, jsou však méně pravděpodobné, a tak i intenzita absorpce těchto přechodů je výrazně nižší. Kombinační přechody jsou také zachycovány pomocí NIR spektroskopie.

Pásy obou těchto typů přechodů jsou výrazně širší než spektrální pásy fundamentálních přechodů, z čehož také vyplývá typický vzhled NIR spekter.