Ядерный магнитный резонанс спиновое квантовое число

Начиная рассмотрение явления ядерного магнитного резонанса, мы хотим. напомнить о том, что это явление свойственно далеко не всем атомным ядрам. Только ядра со спиновым квантовым числом I, отличным от нуля, могут вызвать сигнал ядерного магнитного резонанса, или, как ми говорим, .могут быть активны в ЯМР . [c.537]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спек-троскопия) — физический метод, основанный на регистрации индуцированных радиочастотным полем переходов между ядерными магнитными энергетическими уровнями молекул вещества, помещенного в постоянное магнитное поле. Переходы между ядерными магнитными уровнями возможны для ядер, обладающих магнитным моментом, т. е. имеющих спиновое квантовое число 1, не равное нулю. Такими свойствами обладают ядра Н, С, Р, Р, у которых 1 = /2, и др. Совокуп--чость сигналов переходов между энергетическими уровнями [c.50]

Все атомные ядра с четным числом протонов и нейтронов имеют спиновое квантовое число / = О, и для них, таким образом, отпадает вопрос о ядерном магнитном резонансе. [c.16]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) представляет собой наиболее широко внедрившийся в практику органической химии вид радиочастотной спектроскопии. Она основана на существовании у ядер ряда изотопов собственного спина, сопряженного с наличием ядерного магнитного момента . При наложении внешнего постоянного магнитного поля возможно несколько квантовых состояний (для спинового числа 1/2 их два) ориентации ядерного спина относительно направления внешнего магнитного поля. Энергетические уровни этих квантовых состояний несколько различаются и поглощение кванта электромагнитной энергии соответствующей частоты обусловливает переход с более низкого энергетического уровня на более высокий. Указанная частота о, называемая резонансной, характерна для ядра каждого данного изотопа и дается соотношением [c.216]

Точно так же, как электроны обладают спином, который определяется спиновым квантовым числом и который диктует, что данную молекулярную орбиталь могут занимать только два электрона с противоположными (т. е. спаренными ) спинами, ядерные частицы — протоны и нейтроны — также обладают спиновыми свойствами. В любом данном ядре некоторые из спинов могут быть спарены, однако имеются остаточные неспаренные спины. Ясно, что это характерно для ядер с нечетным массовым числом (нечетным суммарным числом протонов и нейтронов). Вращающееся заряженное тело можно рассматривать как маленький магнит, который при помещении в магнитное поле может принять две разные ориентации в направлении поля или против поля. Эти ориентации имеют разную энергию. При нормальных условиях ббльшая часть ядер занимает низший энергетический уровень. Облучение с энергией, соответствующей энергетической щели между двумя уровнями (в радиочастотном районе), поглощается, промотируя ядра с одного уровня на другой, и это поглощение можно зарегистрировать. Точная частота (т) зависит от типа ядра ( Н, и т. д.) и электронного окружения, в котором оно находится, а также от силы магнитного поля. Схема спектрометра ядерного магнитного резонанса (ЯМР), применяемого для регистрации этих изменений, приведена на рис. 3.10. [c.70]

В одинаковом магнитном поле электронный резонанс возникает при гораздо более высокой частоте по сравнению с ядерным резонансом, поскольку магнитный момент- электрона примерно в 1000 раз больше магнитного момента протона, хотя они и могут обладать одинаковым спиновым квантовым числом. Электронный спиновый резонанс наблюдается в микроволновом диапазоне частот (приблизительно 28 ООО МГц), ядерный спиновой резонанс — при радиочастотах (10—50 МГц). [c.224]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) заключается в резонансном поглощении энергии атомными ядрами, которые помещены в сильное магнитное поле и подвергаются воздействию радиочастот [292—295]. Если ядро, имеющее спиновое квантовое число I (и, следовательно, спиновый момент количества движения 11ь/2п = 1%), поместить в постоянное магнитное поле, то будут [c.118]

Чтобы понять спектроскопию ядерного магнитного резонанса, нужно познакомиться с двумя свойствами ядер — их результирующим спином, обусловленным протонами и нейтронами (обе эти частицы имеют спиновое квантовое число, равное 7г), и распределением положительного заряда. Несколько различных типов ядер изображено на рис. 8-1. Если спины всех частиц спарены, то результирующего спина нет и квантовое число ядерного спина I равно нулю. Распределение положительного заряда при этом сферическое, и, как говорят, квадрупольный момент ядра eQ (где е — единица электростатического заряда, а Q — мера отклонения распределения заряда от сферической симметрии в данном случае Р=0) равен нулю. Сферическое бесспиновое ядро, изображенное на рис. 8-1, а, является примером случая, когда [c.262]

Спектроскопия ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого у-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14,36 кэВ -происходит между состояниями / = % и / = 1/2 мессбауэровского изотопа Те, где I — ядер-ное спиновое квантовое число. Для регистрации спектров Месс-бауэра обычно требуется 1—2 мкмоля Те, содержание которого в природном железе составляет 2,19%. Для белка с молекулярным весом 50 ООО, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2,5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром Те и его электронным окружением изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. Применение мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих белков, относящихся к гемовым и железосерным, обсуждается в опубликованном недавно обзоре [78]. [c.347]

Спектры ядерного магнитного резонанса могут быть получены для ядер, имеющих спиновое квантовое число /2. Это ядра Н, F, С. Наиболее широко используются при исследовании органических соединений спектры протонного магнитного резонанса (ПМР). Спектры ПМР могут наблюдаться при условии, если соединение, содержащее водород, помещается в магнитное поле Н и на систему накладывается дополнительное электромагнитное излучение с частотой V. В том случае, когда напряженность магнитного поля Но и частота излучения V удовлетворяют соотношению [c.51]

Ядерный магнитный резонанс. Рассмотрим простой случай, когда магнитный момент ядра обусловлен только" его спином. Состояния ядерного спина I квантованы, так что ядерное спиновое квантовое число mi в любом направлении может принимать какое-либо одно из значений дискретного набора /, /— ,"..., — /. [c.95]

Явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) во многом сходно с явлением ядерного магнитного резонанса. Основное различие между ними состоит в том, что во втором случае магнитный момент, взаимодействующий с полем Я, является магнитным спиновым моментом электрона, характеризуемым своими проекциями и соответствующими им магнитными спиновыми квантовыми числами т . В частности, при 5 = 7г /и =+7з и — /г, что приводит к расщеплению данного уровня в магнитном [c.84]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. При изучении окисления непредельных соединений практическое значение может иметь ЯМР на атомах Н и С. Для обоих этих ядер спиновое - квантовое число /= /2. вследствие чего во внешнем магнитном поле для них существуют 27+1=2 ориентации — параллельная приложенному полю и антипараллельная. При поглощении энергии электромагнитного излучения (Е=к ) в ядре возможен переход с нижнего энергетического уровня на верхний (соответствующий антипараллельной ориентации). Условие такого перехода описывается уравнением [c.204]

В случае магнитного резонанса электронного спина, электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), связь спина электрона с магнитным моментом атомного ядра приводит к весьма сложному расщеплению, которое называется сверхтонкой структурой спектра ЭПР. В ЯМР соответствующее расщепление резонансных линий, как правило, не возникает, так как вследствие быстрой спин-решеточной релаксации электронных спинов скорость переходов между спиновыми состояниями, соответствующими ориентациям спина по полю и против поля (т.е. между состояниями, характеризуемыми магнитными квантовыми числами /Иi = 1/2 и -1/2), так велика, что ядерный спин "видит" некое усредненное состояние. Однако поскольку всегда несколько больше магнитных моментов электронов ориентировано по полю, чем против поля, аналогично тому, как это ранее было показано для магнитных моментов ядер/г/, то возникающий при этом результирующий электронный магнитный момент является причиной наблюдаемых парамагнитных свойств веществ, содержащих свободные радикалы и парамагнитные ионы взаимодействие ядерного спина с электронным приводит к парамагнитному сдвигу сигналов ЯМР, и, кроме того, включается дополнительный механизм релаксации, к рассмотрению которого вернемся в разделе 1.3.7. [c.33]

Ядро с ядерным спиновым квантовым числом I 1 также характеризуется электрическим моментом, и неспаренный электрон взаимодействует как с магнитным ядерным, так и с электрическим моментом. Градиент электрического поля на ядре может взаимодействовать с ква-друпольным моментом (такое взаимодействие изучается с помощью спектроскопии ядерного квадрупольного резонанса), и это взаимодействие влияет на энергии электронных спиновых состояний через ядерно-электронное магнитное взаимодействие как возмущение второго порядка. Влияние квадрупольного взаимодействия обычно носит сложный характер, поскольку этому взаимодействию сопутствует значительно большее магнитное СТВ. Ориентация ядерного момента квантуется как по отношению к градиенту электрического поля, так и по отношению к направлению магнитного поля. Если направление магнитного поля и оси кристалла параллельны, квадрупольное взаимодействие приводит только к небольшому смещению всех энергетических уровней на по- [c.45]

Ядерный магнитный резонанс. Основные принципы ядерного магнитного резонанса (ЯМР) такие же, как ЭПР, а главное отличие состоит в том, что в эксперименте контролируется обращение магнитных моментов ядер. Каждое ядро характеризуется спиновым квантовым числом /, которое может принимать значения О, /2, /2, [c.250]

Спектры атомов. При сообщении атому энергии изменяется по крайней мере одно квантовое число. Появляющиеся при этом сигналы относятся к видимой (800—200 нм) и рентгеновской (1 —10 А) областям спектра. В рентгеновской области спектра для аналитических целей используют сигналы, связанные с изменением главного квантового числа п. Интересные для аналитиков оптические спектры связаны в основном с изменением побочного квантового числа I (наряду с изменением и или т ). Ввиду большего разнообразия переходов оптические спектры имеют значительно большее число линий, чем рентгеновские. Если вырождение спинового момента электрона /Пз снимается внешним магнитным полем, то становятся возможными энергетические переходы с изменением т , дающие сигналы в микроволновой области (10 —10 Гц). Эти сигналы образуют спектр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Атомное ядро подобно электрону может обладать собственным вращательным моменгом, ядерным спином. Воздействие внешнего магнитного поля также снимает его вырождение, что делает возможным энергетические переходы в области радиочастот (10 —10 Гц). Получающиеся при этом спектры называют спектрами ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Оба метода, ЭПР и ЯМР, относят к резонансной магнитной спектроскопии [c.177]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является радноспектроскопи-ческпм методом. Он основан на измерении поглощения веществом радиоизлучения определенной частоты вследствие энергетических переходов атомных ядер в сильном магнитном поле с одного магнитного энергетического уровня на другой. Сигнал ЯМР могут вызвать только ядра со спиновым квантовым числом, отличным от нуля. Ядра, не имеющие магнитного момента спина, например С, "О, непригодны для экспериментов по ЯМР. Наиболее удобны для ЯЛ Р-спектроскопии ядра, имеющие полуцелый спин, например н, ГР, з Р, 1 С, ГК. [c.57]

Метод ядер1Ного магнитного резонанса. В 1960-х годах в координационной химии начал широко применяться метод ядерного магнитного резонанса. Исследования были начаты с комплексов платины. Этому способствовал тот факт, что в природной смеси изотопов платина-195, ядро которой имеет квантовое спиновое число / = составляет около 34%. Естественно, что одним из первых вопросов., который пытались решить с помощью метода ЯМР, было проявление трансвлияния лигандов в таких характеристиках, как константа спин-спинового взаимодействия ядер и химический сдвиг. [c.203]

Явление ядерного магнитного резонанса основано на фундаментальном свойстве некоторых атомных ядер. Кроме массы и заряда, эти ядра обладают спиновым, угловым и магнитным моментами. Под влиянием внешнего магнитного поля ядра стремятся расположиться параллельно приложенному полю. Здесь мы ограничимся лишь рассмотрением ядер со спиновым числом 1 = так как для химии полимеров почти исключительное значение имеют именно такие ядра. Согласно принципам квантовой механики, в присутствии внешнего магнитного поля для ядра возможно 2/ г 1 энергетических состояний. Разница в энергш между соседними энергетическими уровнями составляет величину [c.261]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является радиоспектроскопическим методом. Он основан на измерении поглощения веществом радиоволн определенной частоты вследствие переходов с изменением спина между зеемановскими энергетическими уровнями ядер в сильном магнитном поле. Сигнал ЯМР могут давать только ядра со спиновым квантовым числом, отличным от нуля, например, ядра с полуце- [c.478]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология