Взаимодействия ядерные магнитные дипольные

Впервые выражение, определяющее угловую зависимость ядерной амплитуды рассеяния для случая магнитно-дипольного сверхтонкого расщепления уровней мессбауэровского ядра было получено в работе [3]. Дальнейшее развитие этих представлений позволили автору работы [4] получить выражение, представляющее в явном виде зависимость ядерной амплитуды рассеяния (угловую и энергетическую) для любых случаев сверхтонких взаимодействий. Ядерная амплитуда рассеяния монохроматических у-квантов энергии падающих в направлении ко и имеющих поляризацию (То, после рассеяния в направлении ку с поляризацией О/ имеет следующую энергетическую и угловую зависимость (относительно осей сверхтонкого взаимодействия) [c.231]

В статическом магнитном поле напряженностью Н помимо ядерного квадрупольного взаимодействия 5 появляется еще один эффект — магнитное взаимодействие с магнитным дипольным моментом ядра л Рл . Гамильтониан этого магнитного взаимодействия определяется выражением [c.209]

В заключение мы обсудим два механизма спин-спинового взаимодействия, которые играют лишь ограниченную роль или совсем не осуществляются в спектроскопии ЯМР высокого разрешения. Первый представляет собой прямое магнитное взаимодействие ядерных моментов через пространство, уже упоминавшееся раньше (разд. 3, гл, I). Его также называют диполь-дипольным или просто диполярным спин-спиновым взаимодействием. Как показывает качественное рассмотрение, это взаимодействие ведет к расщеплению резонансного сигнала на величину АВ [c.137]

Если проводить эксперимент ЯКР с образцом, помещенным в постоянное магнитно поле, то к гамильтониану ЯКР необходимо добавить гамильтониан Яд , описывающий взаимодействие магнитного поля с ядерным магнитным дипольным моментом [c.269]

ЯДЕРНЫЕ МАГНИТНЫЕ ДИПОЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ [c.332]

Постоянное повышение требований к разрешающей способности спектрометров ЯМР объясняется сложной многокомпонентной структурой спектров ЯМР. Как уже указывалось ( 6), в жидкостях и газах прямые диполь-дипольные взаимодействия эффективно усредняются, так что естественная ширина линии достигает 0,01 Гц (т. е. уменьщается в миллион раз по сравнению с шириной линии ь кристалле). В этих условиях хорошо обнаруживаются слабые взаимодействия ядерного магнитного момента экранирование ядра электронами (химический сдвиг) и косвенное спин-спиновое взаимодействие (через электроны связей). Эти два взаимодействия определяются химической природой исследуемого вещества, что позволяет использовать спектры ЯМР как весьма эффективный метод установления структуры соединений. [c.34]

Очевидно, что при использовании метода А довольно плохая пробная волновая функция может привести к сравнительно хорошей оценке полной энергии и даже более жесткие требования, налагаемые теоремой вириала, могут быть удовлетворены простым изменением масштаба координат в пробной волновой функции. Поэтому, если пытаться строить приближенные волновые функции, которые смогут приводить к надежным оценкам других свойств, а не только энергии, следует проверять эти волновые функции не на вычислении энергии, а именно на других свойствах. Среди свойств, которые могут быть использованы для этой цели, назовем следующие силовые постоянные химических связей, длины связей, дипольные моменты, диамагнетизм, поляризуемости, взаимодействия ядерных магнитных моментов и ядерных квадрупольных [c.335]

Метод ЯМР широких линий (ЯМР низкого разрешения) является полезным дополнением к рентгенографии при изучении как монокристаллов и поликристаллических образцов, так и твердых рентгеноаморфных объектов [758, 759]. В отличие от ЯМР высокого разрешения (см разд. 4 1 3) характер спектров ЯМР широких линий определяется прямым диполь-дипольным взаимодействием и существенным образом зависит от относительного расположения в твердом теле атомов, имеющих ядерные магнитные моменты Для изотопов легких ядер Н, Р ширина линии значительно превышает химический сдвиг, т е линии, соответствующие поглощению изотопов, входящих в состав различных химических соединений, накладываются друг на друга Например, для протонов диапазон химических сдвигов составляет около 10 Гц, а ширина линии в твердом теле имеет порядок 10 Гц Спектры ЯМР широких линий этих элементов, как правило, симметричны Обычно регистрируется не сама линия поглощения, а ее первая производная (рис 4.1) [c.398]

В повседневной практике химика-органика несравненно большее значение имеют спектроскопические методы, и здесь на первое место выдвинулся (открыт в 1946 г.) метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР), основанный на взаимодействии магнитных моментов ядер (например, ядра водорода) с внешним магнитным полем. Метод протонного магнитного резонанса дает исчерпывающие сведения о химической природе, пространственном положении и числе атомов водорода в молекуле и тем самым о ее строении. Методы инфракрасной (ИКС) и электронной спектроскопии в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, а также спектров комбинационного рассеяния света (СКР) выявляют функциональные группы, распределение электронной плотности, пространственное строение молекул органических соединений. Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для определения природы свободных радикалов, образующихся при химических реакциях, обусловлен взаимодействием неспаренного электрона парамагнитного соединения со внешним магнитным полем. Масс-спектроскопия (спектрометрия) путем определения массы и относительных количеств ионов, возникающих при бомбардировке электронами молекул, исследует их строение. Метод дипольных моментов устанавливает конфигурацию молекул и отчасти распределение в них электронной плотности. Повысился интерес исследователей к методу полярографии органических соединений (изучение пространственного строения, кинетики, таутомерии и т. д.). Большое значение имеет исследование термодинамических свойств органических соединений (например, при оценке их взрывчатых свойств). [c.10]

Ядерный магнитный резонанс. Характер спектра ЯМР прежде всего зависит от взаимного расположения магнитных моментов и расстояний между ними. Если они распределены равномерно и между ними существует слабая связь, будет наблюдаться одиночная зеемановская резонансная линия, ширина которой определяется дипольно-дипольным взаимодействием между спинами и рядом других причин [10, 11]. Однако часто ядерные спины образуют небольшие группы, внутри которых расстояния между спинами заведомо меньше, чем расстояния между соседними группами спинов. Так как диполь-дипольное взаимодействие быстро уменьшается с расстоянием [см. выражение (657)], то в первом приближении можно рассматривать такую группу [c.377]

Прямое взаимодействие ядерных спинов не обьясняет наблюдаемых эффектов спин-спиновой связи, так как быстрое молекулярное движение в жидкостях усредняет его до нуля. В действительности взаимодействие ядерных спинов в молекуле осуществляется через электронные оболочки. В основном эта связь обусловлена взаимодействием спина первого ядра с электронами по механизму так называемого контактного взаимодействия, впервые предложенного Ферми. Контактное взаимодействие, стремящееся ориентировать спины орбитальных электронов антипараллельно ядерному спину, возможно, только если электронная плотность вероятности на ядре значительна. В свою очередь частично ориентированные электроны влияют на магнитное поле вблизи второго ядра. Кроме того, взаимодействие магнитного поля ядра с орбитальным магнитным моментом электронов приводит к появлению тока валентных электронов. Существует также прямое диполь-дипольное взаимодействие ядерных и электронных спинов. [c.507]

Ядро со спином / взаимодействует с неспаренным электроном посредством либо дипольного, либо контактного взаимодействия Ферми. В силу того, что магнитный момент электронов много больше ядерного магнитного момента, электрон-ядерное взаимодействие является доминирующим для ядерной спиновой релаксации. Временная зависимость релаксации в данном случае определяется тем, что для спинов электронов время спин-решеточной релаксации намного меньше всех других времен, т.е. соответствующее время [c.40]

Вещество, содержащее парамагнитные ядра, можно рассматривать как термодинамическую систему, в пределах которой можно выделить подсистемы ядерных спинов, ядерных электрических квадруполей, спинов неспаренных электронов и т. п. Они могут обмениваться энергией как между собой, так и с тепловым резервуаром — решеткой , т. е. веществом в целом, состоящим из атомов и молекул, имеющих колебательные, вращательные, поступательные степени свободы движения. Внутри спиновой системы можно выделить зеемановскую и дипольную подсистемы. Первая отражает взаимодействие ядерных спинов с внешним приложенным полем, а вторая — диполь-дипольные взаимодействия, т. е. взаимодействие каждого спина с локальным полем, создаваемым окружающими его соседними магнитными диполями. [c.251]

Здесь мы полагаем, что за основной механизм релаксации по крайней мере в твердых высокомолекулярных соединениях ответственны ядерные магнитные диполь-дипольные взаимодействия. [c.254]

Кроме взаимодействия с магнитным полем, неспаренные электроны близких атомов или свободных радикалов взаимодействуют как между собой (диполь-дипольные и обменные взаимодействия), так и с парамагнитными ядрами, входящими в состав того же атома или молекулы (диполь-дипольное и контактное взаимодействие). Электронно-ядерные взаимодействия обусловливают наличие сверхтонкого расщепления в спектрах ЭПР. Гамильтониан сверхтонкого взаимодействия (СТВ) может быть записан как [c.279]

Акцент сделан на рассмотрение магнитных релаксационных явлений и специфики их проявления в твердых полимерах, их расплавах и растворах в связи с особенностями структуры полимерных систем и динамики цепных молекул, в частности, с пространственным характером движений. Так, спектральные и временные параметры поперечной магнитной релаксации весьма чувствительны к степени локального равновесия в полимерных системах, достигаемого за время наблюдения. Остаточные ядерные диполь-дипольные магнитные взаимодействия, определяющие величину указанных параметров, являются мерой анизотропии мелкомасштабных движений макромолекул, которая может быть связана с наличием топологических ограничений или химических сшивок. [c.296]

Вычисление переходного диполя для магнитного перехода совсем несложно. Взаимодействие магнитной компоненты электромагнитного поля излучения с ядерным магнитным моментом системы приводит к изменению квантового числа т. Чтобы произошло изменение т, вектор напряженности поля излучения должен быть перпендикулярен направлению г (см. разд. 8.4). Следовательно, если напряженность магнитного поля направлена вдоль оси г, то поле излучения должно быть направлено в плоскости ху. Функциональные свойства х- или у-компоненты дипольного оператора совпадают со свойствами операторов или 1у. Выберем из них 7л и воспользуемся тем, что, согласно выражению (17.15), [c.366]

При исследовании спектров ядерного магнитного резонанса тяжелых элементов в виде твердых веществ, а именно металлического серебра, таллия и окиси таллия, было найдено [76], что ширина линии ядерного резонанса значительно превышает ширину, которую можно было бы ожидать на основе обсуждавшегося выше дипольного взаимодействия. Более того, было найдено, что таллий и окись таллия дают ширину Линии, являющуюся функцией изотопного состава вещества (ТР°з Тро ). Эти результаты были объяснены [77, 78] при постулировании обмен- [c.32]

I и /. В молекулах, содержащих легкие элементы, Ац имеет величину порядка 102 цикл сек и энергия взаимодействия значительно меньше, чем энергия дипольного взаимодействия. Обменное взаимодействие проявляется в этом случае в спектрах ядерного магнитного резонанса жидкостей и газов, где диполь-ное взаимодействие усредняется до нуля за счет беспорядочного молекулярного движения. Константа A j возникает вследствие магнитного взаимодействия спина ядра со спином электрона и, таким образом, пропорциональна произведению атомных сверхтонких расщеплений у рассматриваемых атомов. Эти расщепления в свободном атоме зависят от квадрата атомной (з-со-стояние) волновой функции неспаренного электрона у ядра. 5-Электронная плотность валентных электронов у ядра возрастает с увеличением атомного номера, и для таллия она в 20 раз больше, чем для водорода, так что для металлического таллия Ац оказывается примерно в 400 раз больше, чем для молекулы водорода Ац = 43 цикл сек). [c.33]

Для того чтобы установилась разность заселенностей ядерных уровней (в органических молекулах этот процесс происходит в основном за счет диполь-дипольного взаимодействия ядерных магнитов), необходимо время Ti (время спин-решеточной релаксации). Диполь-дипольное взаимодействие тем сильнее, чем ближе расположены ядра. Межмолекулярные взаимодействия можно подавить, используя растворитель, который не содержит ядер фтора или водорода (т. е. ядер с большим магнитным моментом). [c.124]

Для специалиста в области физической органической химии дипольный момент и молекулярная рефракция являются преимущественно электронными свойствами, так же как и оптическая активность, определяемая топологией движения заряда в молекуле под влиянием электрической компоненты электромагнитного поля. К подобным же свойствам относятся величина химического сдвига частоты ядерного магнитного резонанса и константа ядерного квадрупольного взаимодействия, представляющие собой чувствительные характеристики распределения электронов, окружающих ядро. [c.98]

В гл. 3 обсуждалось происхождение изотропного СТВ. Взаимодействие между электронным и ядерным магнитными диполями как источник наблюдаемого расщепления линий не учитывалось, так как в жидкостях низкой вязкости это взаимодействие усредняется до нуля. Однако в жестких системах именно это диполь-дипольное взаимодействие приводит к появлению анизотропных компонент СТВ. Классическое выражение для энергии. диполь-дипольного взаимодействия между фиксированными электроном и ядром, удаленным от него на расстояние г, таково [131] [c.152]

На небольших расстояниях между двумя неспаренными электронами имеется сильное диполь-дипольное взаимодействие . Оно аналогично взаимодействию между электронным и ядерным магнитными диполями, приводящему к анизотропному СТВ (разд. 3-3). Спин-сниновое взаимодействие двух электронов описывается спин-гамильтонианом, аналогичным выражению (7-23) [c.239]

Анализ закономерностей изменения энергии активации и времени релаксации дипольно-сегментальной поляризации, проведенный с использованием диэлектрических измерений и ядерного магнитного резонанса, свидетельствует о замедлении роста кинетической гибкости макромолекул гребнеобразного строения при удлинении боковой цепи На кинетическую гибкость основной цепи оказывает влияние усиление взаимодействия между боковыми метиленовыми группами, что приводит к появлению ориентационной упорядоченности и реализации слоевых структур при п 4—6, а при п 8—10 к кристаллизации гребнеобразных макромолекул. [c.146]

Рассмотрим теперь случай монокристалла, в котором определенное число различных дипольных магнитных взаимодействий приводит к широкой резонансной линии с плохо разрешенной или совсем неразрешенной структурой. АН является среднеквадратичной величиной локальных магнитных полей, созданных на ядре N всеми другими ядерными диполями кристалла, которая усреднена по всем возможным спиновым состояниям других ядер. Ширина линии определяется известным соотношением Ван-Флека. В простейшем случае в единичной ячейке кристалла содержится п идентичных ядер, которые обладают ядерным магнитным поглощением. Для этого случая второй момент равен [c.52]

Известно, что в полимерах и других твердых телах магнитная релаксация обусловлена модуляцией магнитных ядерных диполь-дипольных взаимодействий (или локальных полей, действующих на ядра) вследствие участия ядер в тепловом движении. [c.45]

Напряженность индуцированного вторичного ноля и, следовательно, значение постоянной экранирования а определяется. характером электронного окружения данного ядра. Поэтому поглощение энергии переменного поля веществом, молекулы которого содержат набор неэквивалентных атомов одного элемента, происходит при различных значениях напряженности внешнего поля Иг, (при условии, что частота переменного поля I фиксирована). В результате наблюдается спектр поглощения, каждый сигнал которого отвечает определенному положению ядра в молекуле. Такие спектры присущи только жидко му и газообразному состоянию диамагнитного вещества, где вследствие быстрого теилового движения молекул происходит усреднение прямого диполь-дипольного взаимодействия ядерных магнитных моментов. Благодаря усреднению этого взаимодействия ширина сигналов ЯМР достаточно мала по сравнению с различием в экранировании неэквивалентных ядер. [c.376]

При наложении переменного поля Я], для которого характерна частота v, возникает некоторая намагниченность, перпендикулярная постоянному полю Яо. Скорость установления этой намагниченности характеризуется поперечным временем релаксации хг, которое по порядку величины равно (уАЯ1/2) или (уАЯ ) . Следовательно, Хг (называемое также спин-спиновым временем релаксации), как и ширина линии, определяется магнитным дипольным взаимодействием ядерных спинов. При сильном сужении линии ЯМР полимеров (при высоких температурах) Тг стремится к Ть [c.216]

Чрезвычайно высокое энергетическое разрешение, наблюдаемое в опытах по эффекту Мёссбауэра Т/Ео == 10-1 —10 1 (Г— естественная ширина ядерного уровня, и — энергия ядерного У"Перехода>, позволяет не только измерять очень малые изменения энергии (—1С эв), но и наблюдать сверхтонкую структуру ядерных уровней, обусловленную магнитным дипольным и электрическим квадрупольным электронно-ядерными взаимодействиями. [c.874]

Изотопические смеси. Внедрение изотопической примеси в кристаллическую решётку изотонически чистого материала вызывает в частности деформацию решётки из-за разности молярных объёмов изотопов. В ряде случаев эти искажения решётки в окрестности примесного изотопа можно исследовать с помощью такого локального метода, как ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Локальные деформации решётки изменяют градиент электрического поля вблизи примеси. В результате уровни энергий у атомов с ненулевым ядерным квадрупольным моментом, находящихся в окрестности дефекта, будут иметь квадрупольное смещение, что, в свою очередь, приведёт к уширению линии ЯМР. Недавно С. Верховский с коллегами [72, 73] обнаружили такой эффект изотопического беспорядка в монокристаллах германия, исследуя спектры ЯМР на ядрах Ое. Довольно большой квадрупольный момент ядер Ое I = 9/2, eQ = —0,19 барн) и небольшая концентрация этих ядер в образцах, такая, что прямого диполь-дипольного взаимодействия между ядерными магнитными моментами практически не было, обеспечили высокую чувствительность ЯМР эксперимента по детектированию малых (порядка 10 А) локальных статических деформаций решётки вокруг резонансного ядра. Эта чувствительность почти на порядок величины выше, чем у традиционных методик — рентгеновской и нейтронной диффракции. Поэтому в определённых случаях ЯМР можно рассматривать как мощную методику контроля совершенства кристаллической решётки. [c.70]

Книга представляет собой краткое введение в теорию и практику методов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). В ней изложены важнейшие вопросы интерпретации спектров ЯМР и ЭПР, такие как определение -факторов, времен релаксации, электронных и ядерных спинов, установление диполь-дипольных и обменных взаимодействий между магнитными частицами в жидких и твердых фазах. Монографию отличает единство подхода к явлениям электройного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса. [c.351]

Если ядро иона металла обладает ядерным спином, то существует взаимодействие между электронным и ядерным магнитными моментами. Главная часть этого взаимодействия обусловлена диполь-дипольным взаимодействием. Гамильтониан сверхтонкого взаимодействия S6si имеет следующий вид [c.347]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология