Атом в магнитном поле

Чаще всего наблюдалось радиоактивное излучение трех типов, которые получили название альфа(а)-, бета(Р)- и гамма(у)-лучей. Было установлено, что гамма-лучи представляют собой электромагнитное излучение с еще большей частотой (и более короткой длиной волны), чем рентгеновские лучи. Бета-лучи, подобно катодным лучам, оказались пучками электронов. Эксперименты по отклонению в электрическом и магнитном полях свидетельствовали, что альфа-лучи представляют собой пучки частиц с массой 4 ат. ед. и зарядом -Ь 2 альфа-частицы, из которых состояли эти лучи, представляли собой не что иное, как ядра гелия, [c.330]

Лекция 30. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость среды. Напряженность магнитного поля. Атом в магнитном поле, диамагнетизм. [c.165]

Столь различное поведение диа- и парамагнитных веществ обусловлено различным характером их внутренних магнитных полей. Как известно, вращение электронов вокруг оси создает магнитное иоле, характеризуемое спиновым магнитным моментом. Если в веществе магнитные поля электронов взаимно замкнуты (скомпенсированы) и их суммарный момент равен нулю, то вещество является диамагнитным. Если же магнитные поля электронов не скомпенсированы и вещество имеет собственный магнитный момент, то оно является парамагнитным. Так, атом водорода, имеющий один электрон, парамагнитен. Молекула же Нг диамагнитна, так как при образовании [c.187]

В настоящее время для точного определения атомной массы в первую очередь используются методы масс-спектрометрии. В масс-спектрометре газообразный ионизированный поток вещества попадает в электрическое и магнитное поля, расщепляется в зависимости от соотношения заряда и массы и регистрируется (см. руководства по физике). Расшифровка спектра дает также возможность установить относительное содержание изотопов. Для хлора, например, установлено следующее процентное содержание изотопов 75% С1 и 25% С1. Отсюда атом-нгя масса хлора [c.38]

Орбитальный момент. Атом водорода в магнитном поле [c.49]

Если атом водорода в возбужденном р-состоянии поместить в магнитное поле, то окажется, что вырождение трех р-функций снимается, р-состояние расщепляется на три энергетических уровня [c.50]

T. e. уровень является n-кратно вырожденным относительно орбитального (азимутального) квантового числа I. Как следует из (6.9), при данных nul для электрона возможно 21 4- I состояний, одинаковых по энергии, но с различными значениями квантового числа W.I (21 + 1 -кратное вырождение относительно т ). При воздействии на атом внешнего магнитного поля возникает так называемое пространственное квантование, проекция углового момента I на ось поля г принимает, согласно (6.6), всего 21 + 1 значений (рис. 2). Каждому положению / отвечает своя энергия, поскольку к энергии Е [c.27]

Способность взаимодействовать с внешним магнитным полем характерна для всех веществ, поскольку движение заряженных частиц, составляющих атом, также создает магнитное поле. Количественной мерой внешнего магнитного поля служит напряженность Н. Одной из основных количественных характеристик магнитных свойств вещества является его намагниченность а. Намагниченность 1 г вещества обозначают символом От, 1 моль —ом и 1 см — av. [c.189]

Таким образом, теперь ясно видна необходимость использования трех квантовых чисел для описания энергии электрона. Каждое новое квантовое число вводилось для удовлетворения требований эксперимента. Однако даже с этими тремя квантовыми числами невозможно было полностью объяснить линейчатые спектры. Например, действие слабого магнитного поля приводит к так называемому аномальному эффекту Зеемана, который нельзя было понять на основе модели Бора — Зоммерфельда. Кроме того, у атома Бора и его вариантов было множество других недостатков. Одним из них, и, по-видимому, наиболее существенным, была невозможность применения теории Бора к более сложным атомам. Приложение ее к спектру даже такого простого атома, как атом гелия, приводило к полной неудаче, и все попытки понять основы периодической системы в рамках модели Бора были безуспешны. Это показывает, что все вышеизложенное верно только для одноэлектронной системы. Такое ограничение не имеет смысла, и поэтому очевидна необходимость найти что-то лучшее. [c.37]

В дополнение к расщеплению уровней энергии, о котором уже было сказано, может произойти дальнейшее расщепление уровней, если на атом будет действовать внешнее магнитное поле. При этом условии энергетический уровень, характеризующийся квантовым числом полного углового момента /, распадается на 21 + 1 подуровней, соответствующих числу значений, которые может иметь магнитное число М, а именно — /....0.... + /. [c.182]

В отсутствие внешних электрических и магнитных полей энергия не зависит от ориентации спина. В скоплении большого числа ато- [c.43]

Состояние электрона, описываемое побочным квантовым числом I, квантовано в пространстве. Для каждого значения I имеется 2/ 1 энергетически эквивалентных пространственных конфигураций орбиталей, которые описываются магнитным квантовым числом Побочному квантовому числу I = О соответствует одна 5-орбиталь, обладающая шаровой симметрией. Для I = 1 имеются уже три р-орбитали со значениями = —1, О, + 1. Эти орбитали характеризуются равной энергией и в этом отношении полностью эквивалентны, если в атоме отсутствует система осей координат, по которым эти орбитали могли бы быть пространственно ориентированы. Отмечая равноценность трех р-орбиталей, их называют трехкратно вырожденными. Однако, если атом попадает во внешнее электрическое или магнитное поле или же входит в состав молекулы, тем самым задается система координат. Так как по отношению к этой системе отсчета р-орбитали могут ориентироваться различно, то вырождение снимается. Вследствие этого появляется различие в энергиях между состояниями, характеризующимися различными значениями магнитного квантового числа т . Аналогичным образом можно рассмотреть снятие вырождения нескомпенсированных [c.176]

Сообщая такой системе спинов, находящейся в постоянном магнитном поле, энергию АЕ к посредством переменного высокочастотного электромагнитного поля с частотой V, можно вызвать соответствующие переходы между двумя соседними энергетическими уровнями (по правилу отбора Ат =1). Резонанс системы спинов и переменного поля имеет место при выполнении следующего условия [c.250]

Три квантовых числа л, /, 5 определяют энергию любого-уровня. Но если поместить атом в магнитное поле, то возникают новые уровни, [c.34]

Величина магнитного момента всех ядер одного изотопа строго одинакова и поэтому на первый взгляд кажется, что в спектре должна присутствовать только одна линия поглощения. На самом деле это не так. Кроме внешнего магнитного поля, в любой молекуле имеются внутренние поля, обусловленные движением электронов. В зависимости от положения, которое занимает данный атом и его ядро в молекуле, оно окажется в определенном внутреннем поле. Поэтому для ядер, находящихся в молекуле в различных положениях, условие резонанса будет наступать при различных значениях внешнего поля в зависимости от того вклада, который вносит в данном месте внутреннее поле. Этот вклад очень мал обычно внутренние поля примерно в миллион раз слабее внешнего. Однако современные спектрометры ядерного магнитного резонанса имеют очень высокую разрешающую способность и дают отдельные линии поглощения для ядер, которым соответствует разница в напряженности внутренних полей, меньшее одной стомиллионной доли от напряженности внешнего поля. [c.343]

Кроме внешнего поля и внутренних магнитных полей движущихся электронов ядра находятся в магнитных полях соседних ядер. Прямое действие магнитных полей ядер друг на друга очень мало, так как оно быстро затухает с расстоянием. Но электроны, осуществляющие химическую связь (напомним, что они имеют собственный магнитный момент), ориентируясь в поле одного ядра, воздействуют затем на другое, осуществляя, таким образом, спин-спиновое взаимодействие ядер. Величина этого взаимодействия — так называемая константа спин-спинового взаимодействия J измеряется в герцах. Взаимодействуют обычно только атомы соседних групп, расщепляя соответствующие сигналы в сложные мультиплеты. Так протоны групп, находящиеся рядом с группой, имеющей одиночный атом водорода, расщепляются в дублет с соотношением интенсивностей 1 1, потому что спин протона может иметь только две ориентировки во внешнем поле с примерно одинаковой вероятностью. Группы с двумя протонами, например —СНг, расщепляют сигналы соседних групп в триплеты с соотношением интенсивностей 1 2 1, так как спины двух протонов могут быть направлены или оба по полю, или в разные стороны, или оба против поля, причем легко видеть, что вероятность среднего случая в два раза больше, чем каждого из крайних. [c.344]

МНОГОЭЛЕКТРОННЫЙ АТОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ [c.80]

Предположим, что ядро имеет магнитный момент диполя (т.е. его спин отличен от нуля) и в атоме находится один неспаренный электрон. В общем случае результат взаимодействия моментов ядра и электрона зависит от нескольких факторов (ориентация диполя ядра и спинового магнитного момента, относительное расположение спинов). Однако если атом находится в магнитном поле, то оба момента оказываются параллельными друг другу [c.81]

Э. Резерфорд (1871- 1937) показал, что под влиянием магнитного поля радиоактивное излучение дифференцируется на сх-, Р и у-излучение. Неоспоримым фактом было то, что радиоактивное излучение связано со сложным процессом — расщеплением атомов. Это свидетельствовало о том, что атом неделим только химически, физически же делим и имеет дискретную структуру. Такой вывод еще более подкреплялся дальнейшим изучением катодных лучей, приведшим к открытию электрона, составной части атома. [c.28]

СТС от одного парамагнитного ядра. Рассмотрим атом, в котором неспаренный электрон взаимодействует с одним протоном (спин протона / = /2). Во внешнем магнитном поле Н, так же как и для электрона, будут реализовываться две ориентации магнитного момента протона — по полю (т1=-1-У2) и против поля (ш/ = — /2). Магнитный момент протона создает в месте нахождения электрона дополнительное магнитное поле AЯ . Поэтому при напряженности внешнего магнитного поля Яо неспаренные электроны части атомов, [c.238]

Сколько линий в спектре наблюдается у атома, помещенного в слабое магнитное поле, если атом имеет один электрон сверх конфигурации инертного газа [c.36]

Различаясь лишь пространственной ориентировкой, орбитали с одинаковыми I не различаются по энергетическим состояниям электронов на них и называются поэтому вырожденными. Положение меняется, если атом находится во внешнем магнитном поле. Тогда направления в пространстве становятся различимыми и энергетические состояния электронов с одинаковым I, но разным направлением вектора момента количества движения также различаются. Сказанное не относится к х-орбитали с / = 0 и, следовательно, единственной нулевой проекцией на любую ось. [c.55]

Для ядер со спином, равным /г, к которым относится протон (атом водорода), имеются, следовательно, только два возможных состояния в магнитном поле с напряженностью Я 1) состояние с повышенной энергией NИ, для которого магнитный момент направлен [c.186]

На рис. 88 приведен спектр ЯМР атомов водорода в этиловом спирте. В спектре низкого разрешения (пунктирная линия) имеются три пика поглощения. Атомы водорода метильного радикала СН образуют одну группу и поглощают резонансную частоту в соответствии с их химическим сдвигом. Два атома водорода метиленовой группы СНг, находящиеся в другой части молекулы, имеют другой химический сдвиг и входят в резонанс при ином значении внешнего магнитного поля. Химический сдвиг протонов группы СНг относИ" тельно СНз, измеряемый расстоянием между центрами полос поглощения, на рис. 88 обозначен Д. Последний атом водорода гидро ксильной группы ОН характеризуется другим окружением атомов и, следовательно, другим химическим сдвигом. А потому для него отмечается третье значение магнитного поля, при котором происходит поглощение резонансной частоты. Площади этих пиков находятся в [c.188]

Атом водорода с электроном, движущимся по той или иной орбите в зависимости от степени его возбуждения, представляет собой электромагнитную систему, способную реагировать на внешние электрические и магнитные поля. В самом деле, электрон, движущийся по орбите, можно рассматривать как виток с током — ампер-виток, создающий магнитное поле, причем сила тока оказывается весьма значительной. [c.36]

Для высоких давлений весьма удобны реакторы с внутренним контуром циркуляции и магнитным приводом. Один из конструктивных вариантов такого реактора описан в работе [18]. Реактор (рис. Х.9) представляет собою автоклав, внутри которого установлен диффузор для направления потока газа с вмонтированной для зерен катализатора сеткой. Над диффузором расположены крылья-отра-жатели потока. В нижней части реактора расположен ротор, на котором укреплено колесо турбинки, прокачивающей газ через диффузор. Статор, представляюпщй собою катушку с вращающимся магнитным полем, надет на внешнюю сторону выступающей вниз гильзы автоклава, где расположен ротор. Конструкция испытана в работе при 500° С и 300 ат. Эта конструкция отличается компактностью, отнбсительной простотой, надежностью. К недостаткам этой конструкции можно отнести большой горячий объем, отсутствие контроля циркуляции газов, невозможность вывода продуктов реакции из циркуляционного цикла. [c.413]

Правило отбора при электронных переходах Ат/ = 0. Это зна- чнт, что за время электронного перехода не происходит изменения ориентации ядерн01 0 спина. Из рис. 83 видно, что в результате расщепления уровней вместо одной линии поглощения появляются две при иапряжениости внешнего поля Яо—ДЯ/ и Яо+ДЯ/. Расстояние между линиями в спектре а = 2ДЯ/ называется сверхтонким расщеплением и измеряется чаще всего в единицах напряженности магнитного поля, но может быть измерено также в единицах частоты [c.239]

Однородное магнитное поле, в которое внесен атом, изменяет угловую скорость вращения его электронов вокруг ядра. Взаимная ориентащм орбиты электрона, вектора его орбитального [c.20]

Однако, если атом входит в состав молекулы, так что сферическая симметрия атома теряется, расчет становится более сложным. А. Сейка и К. Сликтер (19Е4 г.) предложили рассматривать общее экранирование как возникающее в результате сложения нескольких эффектов. Один из них — диамагнитное экранирование за счет электронов данного атома, которое можно рассчитать по формуле (38) для атомов. Однако вклад диамагнитного экранирования будет частично компенсирован вторым членом, парамагнитным, имеющим противоположный знак, хотя и обусловленым теми же самыми электронами. Этот член отражает тот факт, что молекула теряет сферическую симметрию и потому ноле, индуцируемое в направлении, противоположном Но, соответственно уменьшается. Иное положение состоит в том, что в присутствии магнитного поля будет иметь место некоторое смешение основного состояния молекулы с возбужденными электронными состояниями подходящей симметрии. В случае протонов вклад парамагнитной составляющей в константу экранирования является незначительным (им обычно пренебрегают), но при наблюдении магнитного резонанса на ядрах с низколежащими возбужденными уровнями (например, Р, и др.) парамагнитная составляющая может иметь большую величину. В 1957 году Дж. Гриффит и Л. Оргел, рассматривая химические сдвиги Со в октаэдрических комплексах Со +, получили парамагнитный вклад, который можно рассчитать по уравнению [c.64]

ВИДИМ, что СТС обусловлено магнитным полем >1т,7( л рл )> которое ядро создает вблизи электрона. Величину Яй+-4 п,/( лрл0 можно рассматривать как эффективное поле (Нзфф). Так как разрешены переходы между состояниями с разной проекцией электронного спина (Дт = 1) и одинаковой — ядерного (Ат, = 0), то при взаимодействии спина 5= /2 одним ядром должны появиться две линии равной интенсивности, если спин ядра равен /г- [c.289]

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]

Примером наиболее простого случая является атом водорода. Так же как н для электрона, для протона (/ = имеет место эффект Зеемана. Поэтому его магнитный момент во внешнем магнитном поле может ориентироваться в 2/ + 1 = 2 направлениях, характеризуемых значениями т, = = При взаимодействии с обеими компонентами ядерного магнитного момента зеемановский уровень неспаренного электрона расщепляется на два других уровня. С учетом зеемановского терма ядра энергия электронного уровня определяется выражением [c.267]

В атомах с центральносимметричным полем, т. е. в атоме водорода или в одноэлектронном ионе (например, Не+), в отсутствие поля все направления равнозначны и энергия Е зависит от п. В этом случае магнитное квантовое число, хотя и используется при расчетах, определенного физического смысла не имеет. Если же атом находится в магнитном поле, то различным ориентациям его орбит соответствует, вообще говоря, различная энергия (поле, [c.67]

Полярность связи обуславливается различием размеров и - лектроотр1щательностей атомов. Например, в молекуле НР область максималоного перекрывания связывающих облаков смеи(,ена и сторону более электроотрицательного атома фтора. Поэтому атом водорода в молекуле НР поляризован положительно, а атом фтора отрицательно. При действии на молекулу вп.ешнсто электрического или магнитного поля степень полярности связи увеличивается, что может привести к [c.40]

Чтобы выстроить спины обоих электронов в одном направлении, необходимо, по принвдшу Паули, перевести один из электронов на возбужденный уровень и сообщить при этом атому энергию А =Ау. Эта энергия может быть сообщена атому внешним магнитным полем, взаимодействующим с собственным магнитным моментом электрона. При изменении направления спина в магнитном поле энергия электрона изменится на 2 м В. [c.152]

В заключение обзора 0истем1а"пини атом НЫХ. спектров укажем, что большинство термов являются вырожденными. Они состоят из нескольких уровней, которые имеют одинаковую энергию. Разделение этих уровней может произойти, если поместить исследуемый элемент в магнитное поле. [c.191]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология