Учебное пособие для студентов 1 го курса фен
Магнитная радиоспектроскопия
жүктеу/скачать 6,53 Mb. Pdf көрінісі
|
httpslib.nsu.ruxmluibitstreamhandlensu584Задачник Физическая20химия.pdfsequence=4&isAllowed=y
- Бұл бет үшін навигация:
- ∆Е = hν
| 4.3.3.
Магнитная радиоспектроскопия Магнитная спектроскопия основана на взаимодействии излучения с веществом, помещѐнным в магнитное поле. Известно, что микрочастицы (например, электрон, протон, нейтрон) обладают внутренним моментом импульса (спином). Его дискретные значения определяются спиновым квантовым числом m s = ±½. Кроме того, спин имеет направление (вектор). В отсутствие поля ( Рис . 8 ) состояния с m s = –½ и m s = +½ имеют одинаковую энергию (энергетический уровень вырожден). При наложении магнитного поля вырождение снимается, т. е. два разных по направлению спина имеют разные значения энергии. Рис . 8. Расщепление электронного спина в магнитном поле . m s = 1/2 m s = 1/2 1/2 m s = +1/2 без поля в магнитном поле E E 60 Таким образом, у вещества, помещѐнного в магнитное поле, появляется возможность поглощать ЭМИ с частотой, определяемой соотношением: ∆Е = hν Это явление называется магнитным резонансом . Для парамагнитных частиц (имеющих неспаренные электроны) применяется метод исследования – электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Этот метод, применяемый к магнитным ядрам, называют ядерным магнитным резонансом (ЯМР). Метод ЯМР основан на существовании спина у некоторых атомных ядер. Какие ядра могут обладать ненулевым суммарным спином? 1) Ядра изотопов с нечѐтным массовым числом, например, 1 Н, 13 С, 15 N; 2) Ядра изотопов с чѐтным массовым числом, но нечѐтным количеством протонов и нейтронов, например, 14 N (7 p + 7 n ). Принцип возникновения резонанса в магнитном поле для атома водорода (протона) такой же, как и для неспаренного электрона. При поглощении кванта ЭМИ ( ∆Е ) происходит изменение направления спинового магнитного момента (переориентация спина). Спектр магнитного резонанса представляет собой интенсивность ЭМИ, поглощаемого образцом, как функция напряжѐнности магнитного поля Н. Однако для одних и тех же ядер линии магнитного резонанса могут соответствовать разным значениям Н. Это обусловлено существованием в окрестности резонирующих ядер локальных магнитных полей. При действии внешнего магнитного поля на электронные оболочки возникает небольшое встречное (локальное) магнитное поле, которое ослабляет действие внешнего поля (создаѐтся диамагнитное экранирование ядер). Таким образом, резонанс будет фиксироваться при значении напряжѐнности внешнего поля Н ∆Н ( ∆Н – напряжѐнность локального магнитного поля). Ядра, находящиеся в разных локальных полях, будут регистрироваться в ЯМР - спектрах в виде разных линий. Диамагнитное экранирование ядер определяется электронами, ближайшими к резонирующему ядру, и его величина существенно зависит от типа связи, образуемой этим атомом. Смещение сигнала 61 ЯМР в результате диамагнитного экранирования называется химическим сдвигом . Поскольку экранирующее поле пропорционально внешнему полю, хим. c двиги обычно выражают в долях от внешнего поля. Обычно хим. сдвиги приводят относительно какого - либо стандарта, содержащего одно резонирующее ядро или несколько одинаково экранированных ядер. Таким образом, в результате диамагнитного экранирования одни и те же ядра в разных частях молекулы могут иметь разные хим. сдвиги. Ниже представлен классический пример ПМР ( 1 Н - ЯМР) спектра этанола СН 3 –СН 2 –ОН: жүктеу/скачать 6,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|