химический каталог




Методы исследования структуры и свойств полимеров

Автор И.Ю.Аверко-Антонович, Р.Т.Бикмуллин

между уровнями магнитной энергии атомных ядер во внешнем магнитном поле в области радиочастот (1-500 МГц). Сигналы ЯМР были впервые получены в 1945 г. Блохом на протонах воды и Пурселлом на протонах парафина; за это открытие они были в 1952 г. удостоены Нобелевской премии. Метод ЯМР выгодно отличается от других методов исследования тем, что не требует непосредственного контакта с образцом, не вносит абсолютно никаких возмущений в исследуемые объекты, является экспрессным [6].

Ядерный магнитный резонанс наблюдают в соединениях, молекулы которых имеют ядра, обладающие не только массой и зарядом, но и собственным механическим моментом (моментом количества движения), называемым спином. Наличие спина приводит к существованию собственного магнитного момента ядра, который проявляется лишь в специальных физических экспериментах. К таким ядрам относятся ядра водорода (протоны 'Н), изотопов азота, фтора (*N, 19F), углерода (13С), кислорода (,тО) и др. Для характеристики химического строения веществ, в том числе и полимеров, используют ЯМР высокого разрешения на ядрах 'Н, 13С, 31Р, "F, 35С1 [7]. Наиболее ши-250-251

роко изучен метод ЯМР 'Н - так называемый протонный магнитный резонанс (ПМР). Интенсивность сигнала углерода намного меньше, чем протона, но селективность и информативность этого метода выше вследствие различий в электронном окружении протона и атома углерода: линии в спектре ПМР появляются в интервале около 20 м.д., а в случае резонанса на ядрах 13С этот интервал увеличивается до 400 м.д.

Согласно принципам квантовой механики, значение момента количества движения ядер

p = h*[J(J+l)]01, где А* = h I'2ж (й - постоянная Планка); J- спиновое квантовое число.

Ядро может находиться в 2J+] состояниях, в которых проекция момента количества движения на любое выбранное направление (например, на направление внешнего постоянного магнитного поля): Pi-m к*.

Магнитное квантовое число т может принимать значения J, J-1,... -(J-1), -J. Каждое ядро с отличным от нуля спином имеет также магнитный дипольный момент р = ур, где у- гиромагнитное отношение.

В отсутствие внешнего магнитного поля ядра ориентированы хаотично и занимают состояния с различной энергией. При наложении магнитного поля ядра могут перейти на другие энергетические уровни и ориентироваться определенным образом по отношению к магнитному полю. Если ядро, обладающее магнитным моментом, помещено в однородное магнитное поле с напряженностью Но, то его энергия равна иНд. Следовательно, ядро со спином J имеет дискретные уровни энергии: Jrh*Ha; (J-l)yh*Ho,;... -fJ-I)rh*H0; -Jyh*Ho. У ядер водорода J - 0,5, поэтому они имеют только две дозволенные ориентации: параллельно внешнему полю или антипараллельно ему. Этим направлениям магнитного момента соответствуют энергетические уровни, разность между которыми составляет:

/ Т ЛЕ = 2 рНс,

где /^-магнитный момент; Но-?ч** напряженность внешнего магнитного поля [8].

Ядерные магнитные моменты в поле внешнего магнита не просто располагаются вдоль силовых лишний, а прецессируют (вращаются) с угловой скоростью Й)„ относительно направления Н0 (рис.10.1). Для создания условий резонанса на исследуемый образец воздействуют дополнительным переменным полем Hi « Н0, вращающимся в плоскости, перпендикулярной направлению Щ. Если вращение поля Я; синхронно с прецессией ядра и, то появляется постоянное возмущающее действие, опрокидывающее р в отрицательное направление оси Z с моментом силы иН/. Опрокидывание р требует затраты некоторой энергии, которая поступает из источника поля Н,. Эта энергия и фиксируется в виде сигнала резонансного поглощения.

Но Z С другой стороны, переход ядра с одного энергетического уровня на другой связан с поглощением или выделением кванта энергии h v. Отсюда

Av= 2 ftHo,, Таким образом, если в веществе, ядра которого имеют магнитный момент р и которое расположено во внешнем магнитном поле с напряженностью Но, распростра-X няется электромагнитная волна с частотой v, то возможно резонансное поглощение энергии.

Рис.10.1. Принципиальная схема ядерного магнитного резонанса

В рассмотренном примере грубого приближения спектр поглощения протона представляет собой одну линию. На самом деле на каждый протон воздействуют магнитные поля окружающих его протонов, приводящие к появлению отличной от нуля напряженности локального магнитного поля Нлт, и условие резонанса имеет вид

hv = 2u(H0 + H,J. Наличие локального поля приводит к расщеплению энергетических уровней; спектр поглощения при резонансе приобретает сложную форму.253При обычных условиях происходит самопроизвольный переход ядер с верхнего уровня с большей энергией на нижний уровень с меньшей энергией; это явление называется релаксацией. В результате заселенность нижнего уровня становится выше, и образец в целом поглощает энергию. Процессы релаксации проходят через взаимодействие ядер (спинов) как между собой, так и с окружающей средой (решеткой); в соответствии с этим рассматриваются два механизма релаксации: спин-спиновы

страница 91
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215

Скачать книгу "Методы исследования структуры и свойств полимеров" (11.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аскона сатурн матрас
http://taxiru.ru/galereja/
стул промышленный ст-4 аргумент
сетка кладочная калуга

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.06.2017)