химический каталог




Начала органической химии. Книга первая

Автор А.Н.Несмеянов, Н.А.Несмеянов

ить ядро с магнитным моментом ц. и спиновым квантовым числом / во внешнее магнитное поле Н0, то в соответствии с принципами квантовой механики магнитный момент может занимать 21 + 1 устойчивых ориентации относительно направления Н§. Так, для протона (/ = Va) возможны две ориентации магнитного момента — параллельно направлению напряженности поля Н0 (по полю) т = 4-1/а и антипараллель-но ему (против поля) т = —V2. Таким образом, протоны во внешнем магнитном поле располагаются на двух энергетических уровнях с энергией Ех — -\-у,Къ и 2?2 = —\хЛв. Ориентация магнитного момента по полю более выгодна, разность уровней составляет:

AE = 2iiH0 (О

Энергетическая разность АЕ зависит только от напряженности магнитного поля Н0, и ее можно оценить, подставив в выражение (1) значение и. протона 1,42«Ю-23 и напряженность магнитного поля в эрстедах, например 10 ООО э:

АЕ = 2 • 1,42 • 10"23 • 104 = 2,84 ? КГ*9 эрг

т. е. энергетическая разность очень мала. Тем не менее если бы не было теплового движения, то все протоны находились бы на нижнем уровне. Однако энергия теплового движения стремится привести «населенности» уровней в соответствие с законом Больцмана:

где N1 и Nz — количество молекул на соответствующих уровнях. При приведенном значении //0 это соотношение составляет при комнатной температуре примерно 1,000007 (т. е. если на верхнем уровне находится 1 000 000 протонов, то на нижнем всего на 7 протонов больше). Разность в населенности уровней ничтожна, однако она существует, и система протонов, находящихся в магнитном поле, способна поглощать небольшие кванты так, чтобы выполнялось условие:

hv = 2y.HQ (3)

Это соответствует примерно метровым электромагнитным волнам. Частоты резонанса для протонов составляют: в поле напряженностью 10 кгс (килогаус) — 42 Мгц, Ыкгс — 60 Мгц, 24,5 кгс — 100 Мгц. Важно отметить, что резонансные частоты для разных ядер (ХН, 19F, 31Р и др.) резко отличаются друг от друга и никогда не происходит перекрывания их спектров.

Итак, частота, при которой происходит поглощение, называется резонансной, а само явление — ядерным магнитным резонансом. При постепенном изменении частоты специально наложенного на образец электромагнитного поля при некотором значении v начинается поглощение, интенсивность которого зависит от концентрации протонов в образце. При дальнейшем повышении частоты энергия квантов возрастает выше необходимого значения , и поглощение прекращается. Таким образом, спектр ЯМР должен иметь форму узкого пика.

Практически для получения спектра ЯМР поступают следующим образом. В зазор между полюсами электромагнита (рис. 62), создающего однородное постоянное поле высокой н апряженности, помещают ампулу с образцом. Ампула окружена катушкой, в которую пропущен переменный ток для создания радиочастотного электромагнитного поля. Далее

теоретически безразлично, будем ли мы плавно изменять частоту этого электромагнитного поля v, оставляя постоянной напряженность магнитного поля Н0, либо, напротив, изменять Я0 при постоянной v. Имеются приборы, основанные на обоих принципах. Если изменяют напряженность магнитного поля Н а, то при некотором значении Н0 происходит поглощение энергии образцом, причем сила тока в катушке падает. Это изменение усиливается и передается на самописец или осциллограф.

Обычно снимают спектры жидкостей или растворов, иногда газов. В кристаллах магнитные моменты ядер находятся под воздействием фиксированных в пространстве магнитных моментов соседних ядер, и полосы поглощения получаются размытыми. В жидкостях влияние ядер соседних молекул усредняется до нуля в результате быстрого

хаотического

движения.

Разумеется, растворителями должны быть жидкости, не дающие спектра ЯМР (СС14, GDC18, CS2) либо поглощающие в другой области.

Приборы ЯМР характеризуются тремя основными параметрами: рабочей частотой (40, 60 и 100 Мгц), которая зависит от напряженности поля Н0 в магните, чувствительностью и разрешающей способностью. Более чувствительный прибор дает более интенсивные сигналы при той же концентрации протонов в образце. Современные приборы позволяют различать две линии, которые отстоят друг от друга всего на 0,2—0,5 гц. Разрешающей способностью называется отношение этого минимального расстояния (когда линии еще можно различать как раздельные) к рабочей частоте прибора в герцах. Разрешающая способность лучших приборов с рабочей частотой 100 Мгц составляет:

0,2 гц

= 2-10-»

108 гц

С уширением линий разрешение спектра, естественно, ухудшается. Разрешение спектра зависит от разрешающей способности прибора, скорости развертки спектра и от свойств образца (например, от вязкости раствора).

Химический сдвиг. На основании изложенного может показаться, что ядро одного и того же изотопа, например протон, всегда дает один и тот же пик в спектре ЯМР. Ведь в уравнении hv — 2\LH h и ц. постоянные, a v и Н постоянные при достижении резонанса. Однако атомные ядра в молекулах окружены электронами, которые экранируют их от действия поля Иа. Поэтому на каждый протон

страница 220
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255

Скачать книгу "Начала органической химии. Книга первая" (10.72Mb)


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

 

 

Реклама
концерт киркорова в москве 2017 в день рождения
стоимость контактных линз с минусовой диоптрийности
самые дешевые курсы бухгалтерские
курсы парикмахеров по прическам в москве

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
(08.12.2016)