ЯМР-спектроскопия импульсная

Эксперименты на пикосекундной временной шкале и более короткой требуют других подходов. Световая вспышка, вызывающая возбуждение или фотолиз молекул исследуемого вещества, генерируется лазером с пассивной синхронизацией мод, оснащенным системой выделения одиночного импульса из цуга. Хотя пикосекундная импульсная спектроскопия опирается на методику двух вспышек — возбуждающей и зондирую -щей,— импульс зондирующего света обычно получается за счет преобразования части света возбуждающей вспышки, а необходимая короткая временная задержка легко достигается благодаря конечной скорости света. Зондирующий световой пучок направляется по варьируемому более длинному оптическому пути. Для абсорбционных экспериментов спектр этого излучения может быть уширен (например, ССЬ преобразует малую часть излучения лазера на неодимовом стекле с длиной волны 1060 нм в излучение в широком спектральном диапазоне). Для других диагностических методик, например КАСКР, это излучение может быть преобразовано в излучение другой частоты. Существует также ряд специализированных методик для изучения испускания света в пикосекундном диапазоне. Одна из них связана с электронным вариантом стрик-камеры. Для регистрации временной зависимости интенсивности сфокусированного пучка или светового пятна в механическом варианте стрик-камеры используется быстро движущаяся фотопленка. В электронном варианте изображение вначале попадает на фотокатод специального фотоумножителя типа передающей телевизионной трубки. Под действием линейно изменяющегося напряжения, прилагаемого к пластинам внутри трубки, образующиеся фотоэлектроны отклоняются тем сильнее, чем позже они вылетели из фотокатода. Для регистрации мест попадания отклоненных электронов может использоваться фосфоресцирующий экран с относительно длинным послесвечением, изображение на котором фотографируется или преобразуется с помощью электроники для последующего анализа. Этот метод носит название электронно-оптической хроноскопии. В альтернативном методе для изучения флуоресценции с пикосекундным временным разрешением Используется затвор, основанный на эффекте Керра (вращение плоскости поляризации света в электрическом поле), индуцируемом открывающим лазерным импульсом. В еще одном методе (флуоресцентная корреляционная спектроскопия) часть света возбуждающего импульса проходит через оптическую линию задержки и смешивается с испускаемой флуоресценцией в нелинейном кристалле (см. конец разд. 7.2.3), давая на выходе [c.203]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — два метода радиоспектроскопии, позволяющие изучать структуру и динамику молекул, радикалов, ионов в конденсированных и газовой фазах вещества. Спектры ЯМР обладают высокой специфичностью и широко применяются для идентификации соединений, в структурно-аналитических целях, а также для изучения быстрых обменных процессов. Спектроскопия ЭПР — метод исследования парамагнитных частиц и центров, кинетики и механизмов процессов, происходящих с их участием. Особенно большой прогресс в развитии методов спектроскопии ЯМР и ЭПР, достигнутый в последние годы, связан с появлением импульсных фурье-спектрометров, двухмерной спектроскопии и техники множественного ядерного, электрон-ядерного и электрон-электрон-ного резонанса. [c.5]

Спектры триплет — триплетного поглощения. Поскольку при импульсном фотолизе достигается значительная концентрация триплетных молекул, они могут изучаться при помощи абсорбционной спектроскопии. Метод импульсного фотолиза позволяет непосредственно следить за кинетикой гибели триплетных молекул в растворе при обычных температурах. Поглощение света происходит за счет электронных переходов между возбужденными состояниями (рис. 58). [c.160]

Чем больше скорость потока (меньше 1), тем больше уширение, но оно предсказуемо и может быть скорректировано. Метод остановленной струи используется для измерения скорости образования и распада интермедиатов, когда после остановки потока многократно и быстро осуществляется регистрация соответствующей области спектра. Такие исследования получили развитие особенно в результате появления и внедрения в практику импульсной фурье-спектроскопии. [c.39]

Исследование неустойчивых промежуточных веществ. Обнаружение неустойчивых промежуточных частиц, образующихся в ходе химического превращения, их идентификация и кинетические характеристики дают очень ценную информацию, необходимую для установления детального механизма химического превращения. Часто эту информацию можно получить методом ИК-спектроскопии. При этом используют различные методики снимают спектры в струевых условиях, когда создается достаточно высокая концентрация промежуточных частиц стабилизируют эти частицы быстрым охлаждением реагирующей смеси до очень низкой температуры в окружении инертных молекул (метод матричной изоляции) используют импульсные методы в сочетании с быстроскани-рующим ИК-спектрометром и т. п. Например, с помощью последнего метода в продуктах газофазного импульсного фотолиза дифтордибромметана при записи спектра примерно через 1 мс после вспышки была обнаружена и идентифицирована частица Ср2, а в продуктах фотолиза трифториодметана обнаружен три-фторметильный радикал. Кинетическими измерениями методом ИК-спектроскопии было показано, что энергия активации рекомбинации двух радикалов F3 отлична от нуля. [c.218]

Принцип метода РФС заключается в следующем. В исследуемой системе (смеси газов) генерируются тем или иным способом атомы или свободные радикалы. Светом зондирующего источника исследуемые частицы переводятся в возбужденное состояние. Зондирующий источник настроен на длину волны, вызывающую возбуждение. Переход из возбужденного состояния в основное сопровождается излучением (флуоресценцией), что используется для контроля за изменением концентрации этих частиц во времени. Установка включает реактор и соединенные с вакуумной системой СВЧ-генератор для генерирования атомов в разряде, источник зондирующего излучения, приемник возникающей флуоресценции, фильтры и монохроматоры. Источником зондирующего излучения могут быть перестраиваемые лазеры и струевые разрядные лампы. Они охватывают диапазон длин волн от глубокого ультрафиолета до коротковолновой инфракрасной области. Для регистрации флуоресценции используются фотоумножители и счетчики Гейгера. Для кинетических измерений резонансно-флуоресцентная спектроскопия может быть применима в трех различных вариантах, Во-первых, в статических условиях, когда атомы и радикалы генерируются реакционной смесью. В таком варианте РФС-метод предназначался для изучения цепных разветвленных реакций горения водорода и фосфора. Во-вторых, РФС-метод часто используется в струевых условиях в сочетании с СВЧ-разрядом. Это позволяет измерить концентрацию атомов и радикалов и изучать их реакцию с реагентом-газом в объеме или гибель на поверхности. Этим же способом изучаются продукты той или иной элементарной реакции. В-третьих, РФС-метод применяется в сочетании с импульсным фотолизом. Максимальное значение константы скорости бимолекулярной реакции, измеряемой [c.359]

Непосредственное наблюдение носледовательпостя рассмотренных выше элементарных процессов во временной шкале осуп1,ествляется при исполь-зовалии метода импульсного радиолиза [404]. Основным методом наблюдения активных веществ в методе импульсного радиолиза до настоящего времени является оптическая спектроскопия. В работах по исследованию процессов в газах применялись ускорители электронов, дающие в импульсе длительностью 10 —10 сек токи порядка 10 —10 а [4041. [c.196]

ЯМР-фурье-спектроскопия (импульсная ЯМР-спектроскопия) представляет собой метод, основанный на использовании ряда коротких радиочастотных импульсов ( 30 мкс) вместо непрерывного сигнала, применяемого в обычной ЯМР-спектроскопии. [c.330]

Так называемые широкие линии в спектрах ЯМР могут иметь ширину до 1Q5 Гц. Возможностью регистрировать ЯМР спектры практически с любой шириной линий обладают современные импульсные спектрометры с фурье-преобразованием сигнала ССИ. Для записи линий с шириной порядка 10 Гц используют иногда и стационарные спектрометры с регистрацией первой производной сигнала, например, при изучении спектров ЯМР твердых тел. Практически всегда запись первой производной кривой поглощения практикуется в спектроскопии ЭПР (см. гл. П1). [c.17]

В последние годы для изучения химической кинетики стали широко применяться радиоспектроскопические методы и. в первую очередь, электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Усовершенствована аппаратура и получили дальнейшее развитие такие классические методы исследования, как инфракрасная ультрафиолетовая спектроскопия, спектрополяриметрия. Все шире во многих исследовательских лабораториях начинают использовать различные флуоресцентные и хемилюминесцентные методы анализа короткоживущих частиц, импульсный фотолиз, метод остановленной струи, радиотермолюминесценции и т. п. Важную информацию о механизме химических превращений можно получить при изучении воздействия на процесс света, квантовых генераторов и ультразвука. Много информации позволяет получить комбинированное применение потенциометрических и оптических методов. [c.3]

При импульсной технике фурье-спектроскопии ЯМР интенсивность спектральных линий зависит от времени спин-решеточной релаксации Т, которое может сильно отличаться у разных ядер одного изотопа в молекуле, но эти затруднения легко преодолеваются. В стационарном методе таких трудностей вообще нет, и интенсивность пропорциональна числу ядер. Хотя фурье-спектрометры ЯМР сложнее и пока дороже, они неуклонно вытесняют стационарные спектрометры. [c.46]

Глава 2 ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА В ЯМР-СПЕКТРОСКОПИИ 2.1. Стационарные и импульсные спектрометры и их характеристики [c.38]

Агрегатное состояние исследуемого вещества играет большую роль в спектроскопии ЯМР. Как уже упоминалось, использование специальной импульсной техники и другие специальные приемы открыли в последние годы возможность получать хорошие спектры ЯМР для образцов в любом агрегатном состоянии. Однако устранение трудностей, связанных с дипольным уширением линий ЯМР в твердых образцах и вязких жидкостях, остается предметом особого рассмотрения. В настоящее время для твердых образцов успешно исследуются спектры высокого разрешения на С, и других ядрах. [c.52]

Аналогично тому как это делается в ЯМР фурье-спектроскопии, спектры ЯКР получают также, регистрируя кривую спада свободной индукции после наложения мощных радиочастотных импульсов прямоугольной формы. Реализуемый на спектрометрах метод импульсного квадрупольного спинового эха обеспечивает большой выигрыш в чувствительности и разрешении, которое в этом случае практически определяется естественной шириной линии и не зависит от аппаратурных факторов. [c.111]

В конце 70-х годов появилась новая импульсной спектроскопии — двухмерная [c.48]

JTpH обычных способах записи спектров ЯМР (на стационарных спектрометрах с полевой или частотной разверткой) использование ЭВМ для накопления спектров и улучшения чувствительности прибора мало эффективно из-за большой длительности снятия спектра. Действительно, одна развертка спектра в среднем занимает одну минуту. Это значит, что для улучшения отношения сигнал/шум в 10 раз нужно было бы совершить 100 разверток спектра, т. е. затратить 100 минут, причем за все это время магнитное поле спектрометра не должно сместиться на расстояние более половины ширины сигнала ЯМР, иначе процесс накопления спектров теряет всякий смысл. Выполнить это условие очень трудно и не всегда возможно. Поэтому накопители сигналов ЯМР имели ограниченное применение до тех пор, пока не появился путь радикального ускорения снятия отдельных neKTpogJ (см. Импульсные спектрометры и принципы Фурье-спектроскопии ), [c.47]

Метод 2В ЯМР спектроскопии требует высококачественной аппаратуры и более длительного времени эксперимента, чем в обычной импульсной фурье-спектроскопии, что обусловлено необходимостью большего числа сигналов ССИ. [c.49]

В экспериментах по наносекундному фотолизу обычно в качестве первичного источника света применяются импульсные лазеры, так как разрядные лампы с короткой длительностью импульса дают слишком слабое излучение. В импульсной спектроскопии источник зондирующего излучения также должен быть быстрым. В одной из методик в качестве зондирующего источника света применяется флуоресцирующее вещество, возбуждаемое вторым лазером, который запускается с подходящей временной задержкой. Флуоресценция может иметь достаточно широкий спектр с точки зрения спектроскопии (в отличие от излучения лазера), а ее временной профиль определяется временем жизни. Для наносекундной импульсной спектрофотометрии подходящим источником зондирующего света может быть обычный импульсный разряд с длительностью импульса в сотни микросекунд. При этом в течение пе- [c.202]

Постоянное совершенствование и появление принципиально новой техники эксперимента, автоматизация и сочетание с ЭВМ открывают все новые возможности и перспективы применения методов. В качестве примеров достижений бурно развивающегося приборостроения в рассматриваемой области можно указать на современные импульсные фурье-спектрометры, появление техники двухмерной спектроскопии ЯМР и уже упоминавшегося множественного резонанса. Повышение чувствительности, спектрального, временного и пространственного разрешения, которое дает эта новая техника, приводит к дальнейшему расширению получаемой информации и поднятию ее на другой, более высокий уровень. Понятно поэтому, что интерес к развитию теории методов спектроскопии ЯМР и ЭПР и практическому их применению не только не ослабевает, но продолжает неуклонно расти. [c.85]

Методом ЯМ[ исследуют практически все комплексные соединения, потому что у каждого элемента имеется изотоп с магнитным ядром, а применение импульсной ЯМР-спектроскопии с преобразованием Фурье позволяет получать спектры высокого разрешения для магнитных ядер изотопов при их естественном содержании. Ис- [c.312]

Применение импульсной фурье-спектроскопии ЯМР особенно эффективно при изучении спектров изотопов с низким естественным содержанием. В настоящее время стала рутинной регистрация спектров ЯМР С, распространяется спектроскопия ядер Ю, 9р, Р. Высокочувствительные импульсные фурье-спектрометры со сверхпроводящими селеноидами позволяют регистрировать спектры ЯМР практически всех изотопов с магнитными ядрами. Метод широко используется для измерения времени релаксации, появилась возможность получения спектров высокого разрешения твердых тел, проводить дифференциальную регистрацию, изучать сложные мультиплетные резонансы и т. д. [c.46]

Применение импульсных спектрометров ЯКР позволяет обнаруживать сигналы большой ширины ( 2% от значения частоты против - 0,02% при стационарных методах). Это сделало возможным исследование структур с неустранимыми элементами беспорядка. К таким системам относятся, в частности, кристаллические полимеры. Данные спектроскопии ЯКР позволяют судить о структуре, характере расположения и подвижности полимерных молекул в кристалле. Изучены спектры ряда хлорсодержащих полимеров. У поливинилхлорида, например, в спектре найдено восемь компонентов сигнала, которым должно соответствовать восемь типов кристаллографически неэквивалентных атомов хлора. Частотный диапазон сигнала от 36,56 до 38,18 МГц свидетельствует о наличии химической неэквивалентности (различном химическом окружении) атомов С1 в полимере. Изучались и неорганические полимеры с малой степенью беспорядка и достаточно уакими линиями, например, на основе (МГал2) и (МГалз)п, где М —металл, а Гал —галоген. [c.104]

Приведенные выше расчеты основаны на измерениях относительных концентраций промежуточного продукта — атомарного кислорода. Измерение расхода [Оз] также позволяет получить абсолютные значения констант скоростей, хотя в этом случае математические выражения сложнее. Однако в действительности большинство современных исследований в области химической кинетики основано на прямом детектировании промежуточных соединений. Для этих целей особенно хороши импульсные методы, поскольку пиковые концентрации промежуточных соединений существенно выше, чем равновесные в случае непрерывного излучения. Широкий набор экспериментальных методов используется для исследования промежуточных частиц, включая различные разновидности оптической спектроскопии, метод электронного парамагнитного резонанса и метод масс-спектрометрии. Само по себе использование этих методов является весьма важным вопросом, и мы будем упоминать некоторые методики по ходу изложения, а более подробно остановимся на этом в разд. 7.4. [c.25]

Регистрация продуктов импульсного фотолиза и наблюдение за ходом их коицептрации поело прекращения облучения ведется просвечиванием зоны реакции специальным источником света через короткие (микросекунды) промежутки времоыи (кинетическая спектроскопия). Изменение концентрации первичных продуктов фотолиза обусловлено их [ еномбинацией или реакциями с присутствующими в реакцно][пой зоне молокулаг, и [c.160]

Импульсная спектроскопия в только что описанном виде наиболее пригодна для качественного исследования образова- [c.200]

МР-спектроскопия с импульсным фадиентом магнитного поля является чрезвычайно мощным инструментальным методом исследования динамических характеристик систем. К сожалению, несмотря на свои широкие возможности, он продолжает оставаться малодоступным по причине высокой стоимости и относительной уникальности оборудования. Метод импульсной ЯМ является одним из ответвлений классической ЯМР-спектроскопии. Ег о типичным применением является определение коэффициентов самодиффузии однокомпонентных чистых веществ и бинарных смесей. Долгое время считалось, что использование этого метода для таких сложных многокомпонентных смесей, как НДС, является малоинформативным и нецелесообразным. Однако пионерские исследования, проведенные в работе [17], на примере гудронов и битумов показали применимость этого метода для изучения высокомолекулярных НДС. Вы- [c.11]

Образовавшаяся при действии света таутомерная форма при дальнейшем облучении может либо снова превратиться в соответствующий таутомер, либо вступить в другую фотохимическую реакцию. Фототаутомерия может быть обнаружена при помощи методов УФ-спектроскопии, импульсного фотолиза, дейтеро-водо-родного обмена, а также реакциями перехвата таутомеров подходящими реагентами. При спектроскопических исследованиях используют различное положение максимумов поглощения обеих форм. Если образующийся фототаутомер содержит обладающий кислотными свойствами атом водорода, то последний легко может обмениваться на дейтерий. Поэтому, например, в составе о-алкилбензо-фенонов после облучения их в СНзОВ обнаруживают дейтерий [c.284]

В методологическом плане наблюдается усиление внимания к стандартизации растворителей, в первую очередь органических,, к подбору фоновых электролитов и к самим методам электрохимического эксперимента. Хотя электрохимия и располагает в настоящее время большим подбором специфических методов изучения кинетики и механизма электродных реакций, однако в ходе своего развития эта наука, находясь в тесном контакте с другими смежными дисциплинами, заимствует из них новые методы и приемы обнаружения, идентификации и оценки реакционной способности интермедиатов. Большие успехи были достигнуты в этом отношении с помощью ЭПР-спектроскопии. Импульсная техника электрохимического генерирования частиц радикальной природы, а также метод спиновых ловушек, по-видимому, наиболее перспективны при совместном применении электрохимии и ЭПР-спектроскопии. На повестке дня — дальнейшее развитие методов спектроэлектрохимии и электрохимической масс-спектрометрии, обещающих получение исключительно важной информации. [c.208]

Наиболее типичным методом проведения экспериментов с временным разрешением в фотохимии является метод импульсного фотолиза. Этот метод первоначально разработали Норриш и Портер в 50-е годы нашего века с целью идентификации промежуточных продуктов реакции в фотохимических системах. Стационарные концентрации промежуточных продуктов — атомов, радикалов или возбужденных соединений, — имеющиеся в стационарных условиях, обычно слишком малы для того, чтобы зарегистрировать их по спектрам поглощения. Однако при использовании импульсного источника света предельно высокой интенсивности удается получить концентрации короткожи-вущих промежуточных соединений, достаточные для спектроскопического наблюдения. Более того, по спектру оптического поглощения можно следить за изменением концентрации промежуточного соединения в зависимости от времени и получать кинетические данные, например времена жизни радикалов. Это направление спектроскопии с высоким временным разрешением часто называется кинетической спектроскопией. (Кинетическая спектроскопия может также использоваться для непрерывной регистрации концентраций подходящих реагентов и конечных продуктов в зависимости от временного интервала после световой вспышки.) С помощью информации, полученной в экспериментах по импульсному фотолизу и касающейся природы и химической активности промежуточных продуктов, были окон- [c.199]

Одним из важнейших достижений экспериментальной техники спектроскопии ЯМР является создание импульсных спектрометров высокого разрешения. Параметры магнитных систем в таких спект рометрах примерно соответствуют параметрам магнитных систем обычных спектрометров ЯМР высокого разрешения. В импульсных спектрометрах осуществляется спектроскопия ЯМР с преобразова нием Фурье путем воздействия на спиновую систему повторяющей [c.285]

В последние годы в практике все шире используется импульсная Фурье-спектроскопия (ЯМР на ядрах С). В ЯМР-спектрометрах с Фурье-преобразованием в приемнике детектируется не сигнал поглощения или дисперсии (что имеет место в стационарных спектрометрах без Фурье-преобразова-ния), а сигнал спада свободной индукции (ССИ), который генерируется путем воздействия на образец ВЧ-импульсов определенной частоты. Наблюдение поведения системы ядерных спинов проводится по окончании каждого импульса, т. е. после выключения высокочастотного поля (ВЧ). Сигнал, детектируемый в приемнике, называют сигналом свободной индукции. [c.35]

Ядерный магнитный резонанс веществ, находящихся в растворе, позволил исследовать параметры спектра и получил название ЯМР-спектроскопии высокого разрешения. К середине 50-х годов, были разработаны теоретические принципы применения метода для самых разнообразных задач химии. В настоящее время быстро развивающаяся техника и методы эксперимента в ЯМР-спектроскопии выявили необходимость использования импульсных методов-наряду со стационарными. Разработка серийных устройств, регистрирующих спектры высокого разрешения методом Фурье преобразования, дало возможность сократить время эксперимента и в ряде случаев получать более обширную информацию по сравненик> с неимпульсными методиками. Метод ЯМР (как в импульсном, так и в стационарном варианте) позволяет определить константы равновесия, константы скоростей и термодинамические характеристики процессов комплексообразования, конформационных переходов и протонного обмена. [c.253]

В последние годы ситуация в химической кинетике стала меняться особенно быстро. Появились и нашли широкое применение радиоспектроскопические методы и в первую очередь электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Благодаря совершенствованию аппаратуры дальнейшее развитие получили такие классические методы исследования, как инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия. Наряду с этим все шире во многих исследовательских лабораториях начинают использовать различные флуоресцентные и хемилюмине-сцентные методы анализа коротко живущих частиц, метод остановленной струи, импульсный фотолиз, радиотермолюминесценция и т. п. Важную информацию о механизме химических превращений можно [c.3]