## Moleculair niveau

Alle moleculen trillen, bewegen en draaien. In de scheikunde worden dit rotationele, translationele en vibrationele bewegingen genoemd. Een molecuul met 4 atomen (bijvoorbeeld ammoniak) heeft 3 x 4 = 12 verschillende coördinaten nodig om het molecuul volledig vast te leggen. Namelijk een x, y en z coördinaat voor ieder atoom. Immers, alle atomen kunnen ten opzichte van elkaar ook bewegen, de binding is niet star.

De 12 coördinaten voor ammoniak noemen we vrijheidsgraden. Omdat we het molecuul in de ruimte aanduiden op een bepaalde locatie gebruiken we hiervoor 3 vrijheidsgraden (de translationele bewegingen), daarnaast gebruiken we 3 vrijheidsgraden om de rotatie (om drie mogelijke assen) aan te duiden. Dan zijn er nog 6 vrijheidsgraden over die in het geval van ammoniak overeenkomen met de 6 mogelijke vibraties. In alle gevallen van een molecuul met N atomen zijn er 3N-6 mogelijke vibrationele toestanden.

Vibraties ammoniak https://www.youtube.com/watch?v=aSiJ2bt1jwQ

Elk van de vibraties komt overeen met een bepaald golfgetal (energie). Als deze trillingen een verandering in dipoolmoment van het molecuul met zich meebrengen dan zal deze vibratie interactie aan kunnen gaan met elektromagnetische straling die dezelfde frequentie heeft (in het IR-gebied). De natuurlijke vibratie van het molecuul wordt "aangeslagen" en krijgt een grotere amplitude, deze extra energie gaat uiteindelijk weer verloren in de vorm van warmte.

De mogelijke vibraties van een molecuul zijn te verdelen op verschillende manieren:

- Strekvibraties en buigvibraties, bij strekvibraties veranderen bindingslengtes en bij buigvibraties veranderen bindingshoeken.
- Symmetrische en asymmetrische vibraties. Bij symmetrische vibraties is het mogelijk dat het dipoolmoment van het molecuul niet verandert, en er dus bij de bijbehorende energie van deze vibratie in het IR-spectrum geen piek (lagere transmissie) te zien is.