Парамагнитный газ

Магнитные свойства газов характеризуются объемной магнитной восприимчивости и, которая для парамагнитных газов равна [c.79]

На измерениях магнитной восприимчивости базируется ряд количественных определений, имеющих практическое значение. Например, кислород является одним из немногих известных парамагнитных газов, другие обычные составляющие воздуха представляют собой диамагнетики, поэтому измерения магнитной восприимчивости являются удобным средством для определения кислорода. Другие приборы дают информацию о составе сплавов или распределении по размерам частиц ферромагнитных катализаторов. [c.175]

В основном состоянии (триплетное ][]",) два валентных электрона молекулы О , находящиеся на разрыхляющих орбиталях л, и Ку, не спарены, благодаря чему К. парамагнитен (единств, парамагнитный газ, состоящий из гомоядерных двухатомных молекул) молярная магн. восприимчивость для газа 3,4400-10 (293 К), изменяется обратно пропорционально абс. т-ре (закон Кюри). Существуют два долгоживущих возбужденных состояния - синглетное Д (энергия возбуждения 94,1 кДж/моль, время жизни 45 мнн) и синглетное (энергия возбуждения [c.387]

В других приборах используется так называемый магнитный ветер, возникающий в негомогенном магнитном поле при наличии температурного градиента в парамагнитном газе (т. е. в газе с положительной магнитной восприимчивостью). [c.329]

Если не учитывать спин-орбитальное взаимодействие, то Е1-нереходы с испусканием или поглощением света между триплетными и синглетньши состояниями запрещены (из-за ортогональности спиновых функций). В связи с этим синглетные и тринлетные состояния атома гелия являются в этом приближении независимыми. Попав в нижайшее возбужденное триплетное состояние г )а[(15) (25) ], атом гелия длительное время будет находиться в этом состоянии (месяцы), так как изменение ориентации спина одного из электронов трудно осуществимо. Из-за большого времени жизни этого состояния его называют метаста-бильным состоянием. Таким образом, атомы гелия, находящиеся в синглетных и триплетных состояниях, можно рассматривать как два разных типа атомов. Атом гелия, находящийся в син-глетном состоянии, называют парагелием. Атом гелия, находящийся в триплетном состоянии, называют ортогелием. Атомы парагелия не имеют магнитного момента и образуют диамагнитный газ. Атомы ортогелия обладают магнитным моментом и образуют парамагнитный газ. Спектральные линии атомов парагелия одиночны. Спектральные линии ортогелия состоят из трех близких линий (триплетов), соответствующих трем спиновым состояниям, энергии которых при учете релятивистских поправок отличаются на малую величину. [c.346]

Превращения по магнитному механизму катализируются такими парамагнитными газами, как окись азота и азот, ионами редкоземельных элементов и переходных металлов в растворах, а также адсорбцией на некоторых поверхностях нри очень низких температурах. На рис. 59 приведена кривая зависимости скорости от температуры для поверхности древесного угля, которая неодно- [c.271]

Ширина линии ЭПР зависит от температуры образования угля и в некоторой степени от того, в каких условиях (вакуум или воздух) проведена карбонизация образца, что видно из рис. 34. В различиях ширины линий, полученных для образцов, карбонизованных в вакууме и на воздухе, проявляется кислородный эффект . Если кислород подводится к каменным углям или сахарам, нагретым выше 500°, или к активированному углю, нагретому выше 100°, то наблюдается заметное увеличение ширины линии ЭПР. Однако полная интегральная интенсивность линии ЭПР изменяется несильно. Таким образом, в этом эффекте полное число радикалов остается приблизительно постоянным, а уширение резонансной линии обусловлено взаимодействием с парамагнитной молекулой кислорода. Другие парамагнитные газы, а также растворы парамагнитных ионов в сильно пористых углях вызывают аналогичное уширение. Что касается адсорбции диамагнитных газов, то не известно, чтобы она влияла на сигнал ЭПР. Кислородный эффект полностью обратим, и можно считать, что кислород физически адсорбируется в виде молекул на достаточно близком расстоянии от неспаренных электронов, при котором происходит уширение за счет диполь-дипольного взаимодействия. При адсорбции кислорода на угле, приготовленном из сахарозы, время П спин-решеточной релаксации значительно уменьшается [184]. [c.97]

При исследовании углей методом ЭПР, начиная с 1954 г., рядом исследователей [2—9] было показано наличие высоких концентраций свободных радикалов как на природных каменных углях, так и на продуктах пиролиза сложных органических соединений. Концентрация радикалов в этих углях оценивалась по порядку величины, равной 10 - 10 ° 1/г. Различными авторами [6—9] исследовалось также влияние парамагнитных газов (Ог и N0) на концентрацию радикалов в углях. Однако до настоящего времени нет единого мнения о характере воздействия этих [c.426]

Присутствие парамагнитных газов (таких, как кислород) может оказать заметное действие на время релаксации спиновых систем. Обычно присутствие О2 укорачивает Ti, так как парамагнитные молекулы О2 образуют эффективный путь передачи энергии, Кислородный эффект наблюдался в различных системах 1) растворы свободных радикалов и ион-радикалов [107—109], 2) угли [110—112], 3) облученные твердые тела [113, 114], 4) нефтяные масла [115], 5) ЯМР-протоны [116]. Способы удаления кислорода из растворов описаны в гл. 7, 6. [c.408]

Тушение флуоресценции растворов органических веществ может происходить в присутствии других органических веществ (в основном соединений с делокализованными я-электронами) или с помощью неорганических ионов. Эффект тушения анионами обычно возрастает в связи с их деформируемостью, например-в соответствии со следующим рядом F Тушение флуоресценции может наблюдаться также в пр исутствии (катионов, особенно ионов металлов с незавершенной внешней электронной оболочкой,. которые образуют соли или комплексы с органическими веществами (ср. разд. 2.6.3). Тушение флуоресценции часто обусловлено кислородом воздуха, концентрация которого может достигать 10 М подобный эффект наблюдается и в случае других парамагнитных газов. [c.97]

Селвуд и сотр. [323] показали, что за ходом адсорбции молекулярного кислорода на графите можно проследить, измеряя парамагнитную восприимчивость кислорода. Таким образом можно также определить и адсорбцию других парамагнитных газов, таких, например, как окись азота. Этот метод (т. е. измерение восприимчивости адсорбата) имеет, естественно, ограниченную область применения, так как большинство газов, адсорбирующихся на гетерогенных катализаторах, являются диамагнитными. Кроме того, для изучения магнитных свойств самого адсорбата гораздо лучше использовать метод магнитного резонанса (см. предыдущий раздел). [c.122]

Парамагнитные газы характеризуются отрицательным температурным коэффициентом магнитной восприимчивости. Нагретая газовая смесь, содержащая парамагнитный компонент, движется в сто- [c.80]

Магнитные методы анализа газов в последнее время привлекают к себе непрерывный интерес, выразившийся в появлении большого количества статей, обсуждающих способы исследования парамагнитных газов, особенно кислорода. [c.233]

Кислород почти по всем своим физическим свойствам (теплопроводности, скорости звука, рефракции и др.) не выделяется резко среди обычных газообразных спутников его (азота, аргона и др.), встречающихся в промышленных установках. И только по своей магнитной восприимчивости кислород отличается от других газов. Парамагнитные свойства кислорода (см. табл. 3) используют в газовом анализе для создания газоанализаторов для быстрого определения содержания кислорода в газовых смесях физическим путем, без применения химических реактивов. Приборы для магнитного анализа газовых смесей на кислород построены на различных принципах на измерении силы, смещающей парамагнитный газ к центру неоднородного магнитного поля на оценке степени охлаждения нагретой проволоки за счет конвекционных токов, возникающих по закону Кюри-Ланжевена в любом парамагнитном газе, окружающем [c.233]

Наоборот, явление термомагнитной конвекции, возникающей в неоднородном магнитном поле при наличии температурного градиента в парамагнитном газе, широко используется для определения содержания кислорода. Сущность этого явления заключается в том, что с повышением температуры магнитная восприимчивость кислорода уменьшается, кислород становится менее парамагнитным. [c.234]

Другой тип термомагнитного газоанализатора схематически изображен на рис. 102. Основная часть его представляет собой кольцевую камеру с горизонтальной соединительной трубкой. На грубке имеется нагревательная обмотка, у края которой находятся полюсные башмаки постоянного магнита. В горизонтальной трубке возникает перепад давления, как следствие того, что с одной стороны от оси симметрии магнитного поля находится более холодный (более парамагнитный) газ. Этот перепад давления обусловливает движение газа. Нагревательная обмотка разделена на две секции она служит в качестве прибора для определения скорости движения газового потока, пропорционального концентрации кислорода. Первая по ходу газа секция нагревательной обмотки охлаждается потоком газа, а вторая, наоборот, нагревается. [c.235]

Принцип измерения силы, смещающей парамагнитный газ в неоднородном магнитном поле, использован в приборе следующего устройства пара тонкостенных стеклянных шариков, заполненных азотом, подвешены в виде торсионного маятника в неоднородном магнитном поле они погружены в газовую смесь, содержащую кислород. Шарики покрыты тонким слоем диамагнитного металла во избежание накопления на них статических зарядов. При наличии в газовой смеси кислорода смещение шариков в сторону от центра магнитного поля измеряется уходом светового луча, отраженного маленьким зеркалом, укрепленным на шариках. [c.235]

Такие газообразные вещества, как Og, N0, NOg, lg, О, F O, имеют в основном состоянии неспаренные электроны и, следовательно, относительно большой магнитный момент. Эти парамагнитные газы обладают большим эффектом Зеемана. Подобные свойства дают возможность получать спектры магнитного резонанса в газах. [c.298]

Одноатомные парамагнитные газы [c.86]

Теренин [91, 92] впервые высказал мысль, что парамагнитные частицы могут индуцировать синглет-триплетную интерконверсию. В этом случае интерконверсия совершается с сохранением суммарного спина всех частиц. Интерконверсия под действием парамагнитных газов (кислород, окись азота) и парамагнитных ионов металлов была предметом многих исследований, начиная с работ Теренина и Карякина [93—95]. Тушение кислородом триплетных состояний подробно исследовано в работе [96]. Установлено, что парамагнитные частицы вызывают не только синглет-триплетную, но и триплет-синглетную интерконверсию. Методом импульсного возбуждения было показано, что парамагнитные ионы металлов снижают концентрацию триплетных молекул нафталина, тогда как диамагнитные ионы такого действия не оказывают [97]. Современное состояние теории влияния парамагнитных частиц на интеркомбинационные переходы изложено в монографии [98]. [c.30]

Для применения в промышленных условиях используется тер-мо.магнитный метод, основанный на явлении тер.мо.магнитной конвекции, возникающей при наличии парамагнитного газа — кислорода — вокруг нагретого тела, внесенного в неоднородное магнитное поле. [c.374]

Для постоянного контроля содержания кислорода в продуктах сгорания все крупные парогенераторы оснащаются термомагнитными газоанализаторами (кислородоме-рами), которые используются для определения относительного объемного содержания кислорода в газовых смесях. Принцип действия термомагнитных газоанализаторов основан на магнитных свойствах кислорода, резко отличающихся от магнитных свойств других газов. Объемная магнитная восприимчивость кислорода в 190 раз больше, чем двуокиси углерода, и почти в 230 раз больше, чем водорода. Однако построить технический газоанализатор, основанный на непосредственном измерении Магнитной восприимчивости газовых смесей, оказалось затруднительным, так как абсолютные величины магнитной восприимчивости очень малы и могут быть точно измерены только высокочувствительными приборами. Наряду с этим оказалось возможным использовать для целей газового анализа вторичные физические явления, связанные с парамагнит-ностью кислорода [Л. 69]. К их числу следует отнести уменьшение магнитной восприимчивости парамагнитного газа с увеличением его температуры, причем магнитная восприимчивость обратно пропорциональна квадрату температуры. [c.191]

Параллель между магнитной чувствительностью и каталитической активностью элементов, служащих катализаторами, была доказана экспериментально в нескольких примерах. Фаркаш и Захссе [97] показали, что парамагнитные газы (кислород, двуокись азота и окись азота) индуцируют каталитическую конверсию pH2->i H2 таким же образом, как и ионы группы железа или ионы редких земель. Однако нельзя провести параллели между ролью парамагнитных катализаторов в этой реакции и ролью, которую они играют в любой другой известной реакции, так как пара- орто- превращение происходит без разрушения или образования химических связей, скорее оно заключается в изменении магнитных свойств существующей связи, поскольку магниты, как и следует ожидать, являются хорошими катализаторами для осуществления магнитных возмущений (Кассель). Розенбаум и Хогнесс [2П] нашли, что атомы иода катализируют пара-орто-превращение водорода вследствие своего парамагнетизма. Была сделана попытка сравнить изменения магнитных свойств определенных каталитических смесей при термической обработке, и их поведение при каталитическом разложении окиси азота или окислении окиси углерода [146]. Увеличение активности катализатора совпадало с образованием на поверхности парамагнитной аморфной пленки, специфичной для природы смешанных катализаторов в определенных интервалах температуры. [c.82]

Помимо всех перечисленных ранее факторов, влияющих на ширину линии, возможными причинами кажущегося уширения являются также неразрешенная СТС и неоднородность внешнего магнитного поля. Первое наблюдается в случаях, когда константы СТС слишком малы или когда компоненты СТС уширены. Для снятия уширения необходимо достаточное разбавление, а также ваку- умирование образцов, поскольку присутствие кислорода или других парамагнитных газов вызывает укорочение времен релаксации на рдин-два порядка. Неоднородность внешнего магнитного поля также вызывает уширение, если величина этой неоднородности в объеме образца больше, чем ширина линии. По той же причине можно не разрешить имеющуюся СТС, если неоднородность поля превосходит величину расщепления. [c.30]

Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) позволяет определять элементы в тех состояниях окисления, которые характеризуются наличием неопаренного электрона ванадий IV, молибден V, медь II и др. Анализ проводят без разрушения образца с относительно высоким пределом обнаружения. ЭПР в сочетании с другими методами в отдельных случаях можно использовать для фазового анализа. Применим метод и в органическом анализе, особенно для определения свободных радикалов. Можно определять парамагнитные газы —окислы азота, кислород. В СССР аналитическим применением ЭПР занимаются П. М. Соложенкнн в Институте химии АН ТаджССР, И. Н. Маров в ГЕОХИ АН СССР и некоторые другие специалисты. [c.74]

В следующих главах этой книги будет описан еще цельи ряд резонаторов и их применений. Здесь мы лишь упомянем еще несколько резонаторов. Известно исиользование резонаторов 3-сантиметрового диапазона для изучения парамагнитных газов [57]. Существуют спиральные резонаторы с исключительно однородным модуляционным полем [126]. [c.200]

Характеристика элемента. У кислорода по сравнению с атомом азота падает величина энергии ионизации, что вызвано спариванием электронов. В атоме азота пять электронов второго уровня занимают 2s2- и 2/ з-орбитали. При этом каждый из трех 2р-электронов располагается на одной из трех2р-орбиталей. В атоме кислорода на этом втором уровне появляется шестой электрон, так как уже нет свободной 2р-орбитали, то этот электрон вынужден располагаться на одной из тех 2р-орбиталей, где уже есть электрон. Межэлектронное отталкивание резко возрастает и перекрывает эффект действия заряда ядра. Кислород ионизируется легче, чем азот. Этим, между прочим, объясняется содержание ионосферы Земли, где много озона и ионов кислорода. Атом О имеет электронную конфигурацию ls 2s 2pJ2py 2p в которой находятся два неспаренных электрона. Иначе говоря, этот атом — бирадикал, а радикальные частицы — одни из самых активных. Действительно, кислород реагирует со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. Он предопределяет форму существования всех остальных элементов. В свободном состоянии кислород — двухатомный парамагнитный газ. Его парамагнетизм обусловлен тем, что при образовании связей между двумя атомами у каждого из них остается неспаренным один электрон O = d . Кислород — электроотрицательный элемент и по величине электроотрицательности уступает только фтору. В подавляющем большинстве случаев ему приписывают степень окисления —2, хотя известны для него и другие степени окисления —1, О, -fl, 4-2, +4. [c.229]

Изменение сопротивления нагретых платиновых нитей в потоке парамагнитного газа, образованного притяжением магнита Теплоотдача от анализируемой газовой смеси в магнитном поле Измевение вязкости анализируемой газовой смеси в магнитном поле [c.45]

В своей класснчеокой работе Боигеффер и Гартек [56] проводили различие между такими катализаторами, как древесный уголь и платиновая чернь, из которых оба активны в осуществлении реакции превращения параводородортоводород. Древесный уголь наиболее активен при низких температурах, и поэтому он используется для приготовления параводорода при 77° К или более низких температурах. Платиновая чернь неактивна при низких температурах, но ее активность возрастает с повышением температуры. Позже оказалось возможным [57] различить два механизма, которые мы можем назвать парамагнитным и химическим. Считается, что активированный уголь является парамагнитным катализатором, т. е. что водород превращается магнитным полем ненасыщенных поверхностных атомов катализатора. Этот механизм был установлен для двух классов гомогенных катализаторов, парамагнитных газов и парамагнитных ионов в растворе [58], и теоретически истолкован Вигнером [59]. Согласно Вигнеру, температура мало влияет на вероятность перехода, так что скорость превращения зависит главным образом от концентрации молекулы водорода в вандерваальсовом слое, которая увеличивается с понижением температуры и даег наблюдаемый результат. Было также найдено, что парамагнитные окислы металлов активны в этом отношении, а диамагнитные окислы тоже активны, однако в меньшей степени [60]. В частности, убедительным является результат, что кислород, адсорбированный на угле при низких температурах, а потому преимущественно в форме парамагнитных молекул вызывает превращение. Если кислород адсорбируется при более высоких температурах, то он производит отравление, связанное с адсорбцией в виде атомов [57]. [c.170]

В термомагнитных газоанализаторах используется термомагнитная конвекция, которая возникает в неоднородном магнитном голе около нагретого тела (например, плат1 Н0В0й проволоки), окруженного парамагнитным газом. Так, например, резко выраженными парамагнитными свойствами, т. е. большой магнитной восприимчивостью по сравнению со всеми остальными газами, содержащимися в продуктах горения, обладает кислород. Чем больше кислорода в потоке продуктов горения, проходящем мимо термоэлемента с магнитным полем, который является одним плечом измерительного моста, те.м интенсивнее этот тер.мсэлемепт охлаждается по сравнению с элементом без магнитного поля. В результате происходит разбаланс мостовой схемы, в ее диагонали возникает ток, фиксируемый прибором. [c.107]

Эффект Зенфтлебена, устанавливающий связь между напряженностью магнитного поля и теплопроводностью парамагнитных газов, слабо использован для определения кислорода в воздухе и других газовых смесях, так как построенные на этом явлении газоанализаторы обладают очень низкой чувствительностью. [c.234]

Под объемной магнитной восприимчивостью подразумевается отношение интенсивиости намагничивания единицы объема газа, внесенного в магнитное поле, к напряжению магнитного поля. Удельная магнитная восприимчивость представляет собой отношение интенсивности намагничивания к напряжению магнитного поля для 1 3 вещества. Произведение удельной магнитной восприимчивости газа на молекулярный вес газа называется молекулярной магнитно восприимчивостью. Различают парамагнитные газы, у которых удельная магнитная восприимчивость положительна, диамагнитные газы, у которых магнитная восприим-читюсть отрицательна, и газы немагнитные с пулево величи1 0Й магнитной восприимчивости. [c.346]

Из табл. 26 видно, что большинство газов не намного отличается друг от друга по магнитным свойствам. Но среди этих газов резко выделяется парамагнитный кислород. К числу парамагнитных газов относится также окись азота. Небольшой пара-магнитностью обладает двуокись азота. Известно несколько методов и конструкций приборов для определения кислорода [31—34]. [c.347]

Возможная связь между магнетизмом, с одной стороны, и катализом, с другой стороны, интересовала многих исследователей. Избиравшиеся для изучения области включали прямое действие магнитных полей на скорость реакции и химическое равновесие, влияние магнитного состояния на каталитическую активность ( эффект Хедвелла ), использование магнитных методов для контролирования реакций в твердом состоянии, для изучения структуры комплексных соединеиий и адсорбции парамагнитных газов и паров. Эти и другие связанные с ними вопросы рассмотрены в предыдущем обзоре [1] и здесь не затрагиваются. [c.391]

Метбд Гун не очень хорошо приспособлен для исследования газов, хотя этим методом были проделаны грубые измерения с кислородом и другими парамагнитными газами >. [c.13]

Действле магнитных газоанализаторов, предназначенных для определения содержания кислорода в газовой смеси, основано на различии магнитных свойств газов. Эти свойства газов обычно оценивают величиной магнитной восприимчивости (отношение интенсивности намагничивания к напряженности магнитного поля). Кислород обладает значительно большей магнитной восприимчивостью, чем остальные газы. Непосредственное измерение магнитной восприимчивости кислорода представляет большие трудности, поэтому практическое применение получили лишь газоанализаторы, использующие вторичные явления, связанные с магнитными свойствами кислорода. К числу таких вторичных явлений относятся изменение теплопроводности парамагнитного газа (т. е. способного притягиваться магнитом) под влиянием однородного магнии ного поля и явление термомагньтной конвекции ( магнитный ветер ), возникающее в парамагнитном газе под влиянием неоднородного магнитного поля, если различные участки (объемы) газа имеют неодинаковую температуру. [c.127]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология