химический каталог




Физические методы исследования в химии

Автор Л.В.Вилков Ю.А.Пентин

олекулярных систем. Это один из немногих методов прямого определения градиентов электрических полей, дающий, таким образом, возможность экспериментальной проверки квантово-химических приближений и расчетов. В отличие от методов магнитного резонанса в спектроскопии ЯКР сдвиги резонансных частот зависят только от внутримолекулярных электрических воздействий. Внешнее магнитное поле иногда требуется налагать при изучении асимметрии неоднородного электрического поля в некоторых системах.

Гамма-резонансная ядерная флуоресценция, т. е. испускание и поглощение у-квантов при ядерных переходах без затраты энергии на отдачу ядра, была открыта Р. Л. Мессбауэром в 1958 г. Эффект назван поэтому его именем, как и разработанный метод спектроскопии. Источником излучения и объектом, поглощающим его, являются ядра одного и того же изотопа, соответственно, в возбужденном и основном состояниях. В ядерной физике ядра с одинаковыми зарядами и массовыми числами, но разными энергиями и временами жизни (полураспада) называют изомерами. Время жизни изомеров играет огромную роль в гамма-резонансной спектроскопии, определяя ширину линий. Большим достоинством метода является высокая монохроматичность у-излучения (узость линии) и высокое спектральное разрешение. Положение резонансного сигнала или так называемый изомерный сдвиг зависит от электронного окружения ядер. Метод мессбауэровской спектроскопии позволяет получить такие же данные о градиенте электрического поля иа ядрах, как и метод спектроскопии ЯКР, а некоторые данные аналогичны получаемым в спектроскопии ЯМР.

Для химиков чрезвычайно важна та эмпирическая основа для изучения закономерностей распределения электронной плотности в молекулярных системах, которую представляют данные мессбауэровской спектроскопии, как и спектроскопии ЯКР. На них опираются также квантово-механические расчеты многоэлектронных систем. Оба рассматриваемых метода имеют также прикладное значение в химических исследованиях, как структурно-аналитические.

ГЛАВА IV ЯДЕРНЫЙ КВАДРУПОЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

1.1. Общие сведения

Ядерный электрический квадрупольный момент eQ является мерой отклонения распределения электрического заряда в ядре от сферической симметрии. Качественно можно представить четыре возможных типа ядра (рис. IV. 1). Если суммарный спин ядра /А и, следовательно, его магнитный момент jiin равны нулю (рис. IV. 1, а), то распределение заряда в ядре характеризуется сферической симметрией, и квадрупольный момент eQ отсутствует. Распределение заряда остается сферическим, т. е. eQ = 0, и при спине ядра U = 72, когда цп^=0 (рис. IV. 1, б). Если IA^I (ц^О), то сферическая симметрия распределения заряда нарушается, и появляется электрический квадрупольный момент eQ^O. На рис. IV.1, я и IV.1, г показаны, соответственно, два случая: eQ>0, когда распределение заряда вытянуто вдоль спиновой оси, например у 14N (eQ = 0,019 барн), и eQ<0t если оно ориентировано перпендикулярно этой оси, например у 35С1 (eQ=—0,082 барн).

Размерность квадрупольного момента, вообще говоря, определяется произведением заряда на квадрат расстояния, но обычно в качестве единицы измерения используется барн=10~28 м2. Все известные величины ядерных квадрупольных моментов невелики и лежат в пределах —2 < eQ <с +10 барн.

Эффект ЯКР может наблюдаться на ядрах ограниченного числа элементов (несколько десятков ядер, включая разные изотопы). Среди них такие распространенные элементы, как В, N, CI, Br, I, AI, Си, As, Sb и др. В то же время ядра Н, С, F, Р и ряда других важнейших элементов не имеют квадрупольного момента и не дают спектров ЯКР. Наиболее часто методом ЯКР исследуются галоге-носодержащие соединения и несколько реже соединения азота. При этом примерно для половины изучавшихся соединений с азотом и ~20% соединений с хлором эффекта ЯКР наблюдать не удалось,0. |1„-0 и б — /—'/а. РП*&>- квадрупольные ядра, EQ=?0; В — />1, Р. ПФ0.

eQ>0 и г — ря^О. EQ<0

неоднородном электрическом поле. Ось z направлена вдоль связи атомов А—М

так что возможность нахождения линий ЯКР для каких-то конкретных соединений с квадрупольными ядрами является несколько проблематичной.

Электронное окружение квадрупольного ядра в молекуле, не обладающее сферической симметрией, создает неоднородное электрическое поле, которое характеризуется градиентом напряженности электрического поля на ядре eq (рис. IV.2). Имеет место взаимодействие ядра, обладающего электрическим квадрупольным моментом eQ с градиентом поля eq. Энергия этого взаимодействия зависит от ориентации эллипсоидального квадрупольного ядра относительно системы главных осей тензора градиента электрического поля, а ее мерой является константа квадрупольного взаимодействия e2qQ. Аналогично тому как квантуется энергия вращающегося электрона в поле положительного ядра, квантуется и энергия квадрупольного взаимодействия. Иными словами, возможны различные квантованные ориентации ядерного квадрупольного момента и соответствующие квадруполь-ные уровни энергии. Эти уровни присущи да

страница 35
< 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

Скачать книгу "Физические методы исследования в химии" (2.22Mb)


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

 

 

Реклама
крк пирамида афиша
стальные шкафы на заказ для сервера
дачный поселок в москве
душ лягушка 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
(21.10.2017)