химический каталог




Физические методы исследования в химии

Автор Л.В.Вилков Ю.А.Пентин

данной температуре определяется законом Больцмана:

Ni=exp(—Ei/kT),

где Ni — вероятность нахождения частицы на 1-й уровне; Е\ — энергия уровня; kT — тепловая энергия (k — постоянная Больцмана, Т—абсолютная температура).

В реальных условиях, т. е. прн обычных в ЯМР значениях уп, В и Т, избыток заселенности ннжннх уровней очень невелик (порядка ~10~5—10-6). Так, например, для протонов в магнитном поле —1,25 Т (#~1,25*104 Э) при комнатной температуре отношение NaINfi& 1,000007.

1.2. Условие ядерного магнитного резонанса

Как в любом другом спектроскопическом методе, переходы между энергетическими, в данном случае спиновыми, уровнями, сопровождающиеся изменением энергии системы, удовлетворяют

общему условию:

ае = /tv,

(1-9)

т. е. могут происходить с испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения с частотой v. При равновесной заселенности уровней избыток частиц в более низком энергетическом состоянии достаточен для того, чтобы при облучении образца экспериментально наблюдались спектры поглощения. При одинаковой заселенности уровней никаких сигналов ЯМР не будет наблюдаться, так как вероятность переходов в обоих направлениях одинакова (|а>->|р> и |(3>-^|а>). При неравновесно высокой заселенности верхнего энергетического уровня могут фиксироваться сигналы эмиссии.

Для возбуждения переходов на образец, помещенный в постоянное однородное магнитное поле, необходимо воздействовать переменным магнитным полем Bv —5°vcos(2nv/H-6), сравнимым по энергии с Д? зеемановских уровней системы. Резонансное поглощение электромагнитного излучения происходит при условии, что вектор осциллирующего магнитного поля перпендикулярен направлению постоянного магнитного поля BV-LB и для рассматриваемой двухуровневой системы удовлетворяется равенство

(I.Ю)

представляющее так называемое условие ядерного магнитного резонанса.

Порядок значений разности энергий спиновых состояний ядер в магнитных полях порядка 1Т таков, что резонансные частоты лежат в радиодиапазоне (1—100 МГц), поэтому спектроскопия ЯМР и относится к методам радиоспектроскопии. Поскольку уП). gnj I — это характеристики ядер, значения резонансных v я В изотопов отличаются (см. и и N в табл. 1.2).

Квантово-механнческая вероятность перехода между i-м и ;-м спиновыми состояниями, характеризуемыми магнитным квантовым числом mi, а следовательно, и интенсивность сигнала ЯМР пропорциональны квадрату модуля матричного элемента момента перехода, представляющего интеграл вида:

J" Ч'У/хЧ^ёт!2, для которого принята также запись:

(1.П)

Оператором перехода является проекция спина на ось х, откуда следует необходимость наложения высокочастотного поля, перпендикулярного направлению постоянного поля В, совпадающего с осью z.

Как для представленной на рис. 1.1 двухуровневой системы при спине /=72, так и для более сложных систем, когда />!/г» правило отбора для разрешенных переходов: Дт/—±1.

Из уравнения (1.10) следует, что условия резонанса можно Достигать двумя путями: либо меняя частоту v переменного электромагнитного поля, например, переключая диапазоны частот

источников и (приемников) при неизменной напряженности постоянного магнитного поля и = const, либо меняя напряженность постоянного поля (полевая развертка) при неизменной частоте v = const переменного поля. На старых моделях спектрометров обычно регистрируется зависимость интенсивности поглощения электромагнитного излучения постоянной частоты от значения напряженности постоянного магнитного поля. ЯМР спектрометры с разверткой по полю имеют обычно источники электромагнитного излучения постоянной частоты порядка 107...108 Гц (60, 100, 200 ... МГц).

Частота связана с индукцией постоянного поля, как следует из (1.10), простым соотношением

уВ

и в некоторых случаях более удобно использовать угловую резонансную частоту

« — 2л v = уВ,

(1.12)

единица измерения которой радиан*с-1. Эта частота совпадает с ларморовой частотой прецессии вектора магнитного момента вокруг направления магнитного поля В в классической модели ЯМР, предложенной Ф. Блохом, которая позволяет объяснять некоторые экспериментальные факты, например форму резонансной линии.

В названной модели рассматривается вектор макроскопического магнитного момента (намагниченности), представляющего векторную сумму отдельных ядерных моментов:

Компонента вектора М в направлении постоянного магнитного

поля

где коэффициент пропорциональности %п называется ядерной магнитной восприимчивостью.

12

г{?)

Если вектор М направлен под углом а к оси z, совпадающей с направлением поля В (рис. 1.2), то при круговом движении (прецессии с ларморо-зой частотой со) компоненты М\\ ~Мг и

уцх =|/"ж^-|-Жу остаются постоянными,

причем проекции Мх и Му меняются по синусоидальному закону со сдвигом фаз на 90°. Такое состояние вектора М в реальных условиях не является равновесным.

во вращающейся системе координат (') эта прецессия отсутствует, и о осуществляется поворот М вокруг , т. е. переориентация от г к —г

П

страница 4
< 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
холодильное оборудование обучение
земельный участок и дом на новой риге
наталья акунова дизайнер
лавка металлическая, у 553

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
(04.12.2016)