химический каталог




Современная органическая химия. Том 2

Автор А.Л.Терней

без

ПОЛЯ

I

теш'

\

ДЕ

БЕЗ ПОЛЯ /1

\

\

|—О

1 = УГ

Г - 1

(Рис. 29-1. Образование уровней энергии чдра|при наложении внешнего магнитного поля Н0.

27 + 1 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ). КОЛИЧЕСТВО ЭНЕРГИИ, НА КОТОРОЕ ОТЛИЧАЮТСЯ ЭТИ УРОВНИ (РАЗНОСТЬ ЭНЕРГИЙ УРОВНЕЙ), ВОЗРАСТАЕТ С ВОЗРАСТАНИЕМ Н0, ОДНАКО ПРИ ДАННОМ ЗНАЧЕНИИ Н0 РАЗНОСТЬ ЭНЕРГИЙ МЕЖДУ ДВУМЯ СОСЕДНИМИ

УРОВНЯМИ ПОСТОЯННА. ДЛЯ ЯДЕР СО СПИНАМИ / —т? И I = 1 ЭТО ИЗОБРАЖЕНО

НА РИС. 29-1.

РАЗНОСТЬ ЭРЙОГИЙ ДВУХ СОСЕДНИХ УРОВНЕЙ Д2? ДАЕТСЯ ВЫРАЖЕНИЕМ

2л;

ГДЕ у — МАГНИТОГИРИЧЕСКОЕ ОТНОШЕНИЕ *, ПОСТОЯННОЕ ДЛЯ ДАННОГО ИЗОТОПА; Н0 — НАПРЯЖЕННОСТЬ ПРИЛОЖЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ; h — ПОСТОЯННАЯ ПЛАНКА.

* Более употребительный, но менее правильный термин— «гиюомагнитное отноше--ние.»— Прим. перев.

ПОСКОЛЬКУ Д2? =hv, ЧАСТОТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИУЧЕНИЯ V, СПОТВЕТ-• СТВУЮЩАЯ ЭТОЙ РАЗНОСТИ ЭНЕРГИИ, РАВНА уН0/2п.

Возникновение спектра ЯМР любого соединения самым непосредственным образом связано с разностью энергий (А?) между двумя соседними энергетическими уровнями. В сущности эксперимент ЯМР состоит в том, чтобы сообщить энергию ядру и перевести его с одного энергетического уровня на другой, более высокий энергетический уровень. Поскольку точное значение кЕ зависит от молекулярного окружения возбуждаемого ядра, мы получаем возможность связать величину АЕ со строением молекулы и в конечном итоге определить структуру данной молекулы.

Большая часть настоящей главы посвящена спектроскопии ЯМР на протонах (ядрах 1Н) (ЯМР-1Н), иногда называемой спектроскопией протонного магнитного резонанса (ПМР). Однако многое в нашем изложении в равной мере относится и к спектроскопии на других ядрах.

ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС. В начале эксперимента раствор исследуемого соединения переносят в ампулу для снятия спектров ЯМР. Концентрация раствора обычно составляет примерно 10% *, а его объем — около 0,5 мл. Ампула представляет собой запаянную с одного конца стеклянную цилиндрическую трубку диаметром 5 мм **.

Ампулу с образцом помещают между полюсами сильного магнита. В магнитном поле протоны мгновенно ориентируются в направлении поля #0 (подобно маленьким стержневым магнитам).

В результате теплового движения при комнатной температуре число ядер, ориентированных вдоль поля, быстро уменьшается до величины, чуть большей 50% их общего числа ***. Протоны, ориентированные вдоль поля, находятся в более низком энергетическом состоянии, чем протоны, ориентированные против магнитного поля.

1. Отношение числа ядер, находящихся в более высоком энергетическом состоянии, к числу ядер, находящихся в более низком энергетическом состоянии, можно рассчитать по уравнению

число ядер в более высоком энергетическом состоянии _ _ДЕ/ЙГ число ядер в более низком энергетическом состоянии ~~

В этом уравнении АЕ — разность энергий между двумя рассматриваемыми состояниями. При комнатной температуре RT — 592 кал/моль. В магнитном поле напряженностью 14 092 Гс величина АЕ составляет 0,0057 кал/моль (для ядер водорода). Используя эти данные, убедитесь в том, что при комнатной температуре из каждых 2 000 010 протонов приблизительно 1 000 010 находятся в более низком энергетическом состоянии.

* На современных спектрометрах ЯМР можно исследовать растворы, разбавленные в 100—1000 раз. — Прим. перев.

** Иногда используют ампулы большего диаметра, однако протонные спектры чаще всего снимают в ампулах диаметром 5 мм.

*** Процесс установления равновесного отношения между числами ядер (протонов), ориентированных параллельно и антипараллельно полю, описан в этом абзаце неверно. В первый момент после внесения образца в поле Н0 число ядер, ориентированных вдоль поля и против поля, одинаково (по 50% их общего числа). Вследствие обмена энергией между системой ядер («спинов») и их окружением («решеткой») число ядер на нижнем энергетическом уровне достаточно быстро возрастает до величины, чуть большей 50% их общего числа.— Прим. перев.

Напомним, что АЕ = hv. Это означает, что должна существовать такая частота электромагнитного излучения, которая (будучи помножена на постоянную Планка) окажется равной разности энергий между более высоким энергетическим состоянием ядра (при ориентации против магнитного поля) и более низким его состоянием (при ориентации вдоль поля). Если на ядро воздействовать именно этой частотой, оно будет взаимодействовать с излучением и изменит свое энергетическое состояние. Те ядра, которые находились в более высоком энергетическом состоянии, «перескочат» на нижнее, и наоборот. Однако, поскольку на нижнем уровне существовал некоторый избыток ядер, в более высокое энергетическое состояние перейдет большее число ядер, и в результате взаимодействия ядер с излучением данной частоты произойдет поглощение электромагнитного излучения. Именно это поглощение и вызывает сигнал ЯМР.

Излучение, изменяющее энергетическое состояние «ядерных магнитов», находится в радиочастотной области электромагнитного спектра. Точное значение частоты, которая вызывает переходы между энергетическими

• образец (ампула с раствором)

магнит

магнит

радиочастотный генератор

радиочастотный приемник самописец.

РИС. 29-2. Блок-схема спектрометра ЯМР. Магнит создает постоянное магнитное поле высокой напряженности Н0.

Обычно напряженность поля IIо можно менять в некоторых пределах. Радиочастотный генератор создает электромагнитные колебания нескольких фиксированных частот. Используемую в спектрометре комбинацию радиочастотного генератора и приемника можно рассматривать как «работающее на себя» радиоволновое приемопередающее устройство и сравнить с устройством местной радиостанции и вашего радиоприемника.

уровнями данного ядра, называется резонаьсной частотой этого ядра (в заданном магнитном поле). [Читатель долясен уяснить себе, что термин резонанс употребляется! здесь совсем не в том смысле, в каком он использовался прежде (например, на стр. 02 т. 1).1

Явление ядерного магнитного резонанса (возбуждение на более высокий энергетический уровень) можно наблюдать в том случае, если при постоянном Н0 свипировать в определенном интервале радиочастоту, до тех пор пока она не достигнет значения, соответствующего АЕ. (При этом происходит поглощение излучения с последующим возбуждением.) Однако, поскольку v и #0 связаны между собой (v = уН0/2п), резонанса можно достигнуть другим путем: сохраняя v постоянной, изменять приложенное магнитное поле, пока оно не станет равным Н0. Во многих спектрометрах ЯМР используют генератор фиксированной радиочастоты (обычно 60 или 100 МГц) * и свипируют приложенное магнитное поле. Однако, каким бы способом ни был получен спектр, он всегда представляет собой график зависимости интенсивности поглощения радиочастотного излучения от частоты излучения.

* В настоящее время серийно выпускаются спектрометры, работающие на частотах 60, 80, 90, 100 МГц (на электромагнитах и постоянных магнитах) и 180, 200, 250, 270, 300, 350, 360, 400 МГц (на криомагнитах).— Прим. перев.

Упрощенная блок-схема спектрометра Я

страница 126
< 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

Скачать книгу "Современная органическая химия. Том 2" (22.75Mb)


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

 

 

Реклама
продаю земельный участок в рассрочку
складские услуги ответственного хранения москва
79916 крышка металлическая ,16см belly
бокалы для белого вина купить

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
(23.04.2017)