Свободный радикал парамагнитные свойства

Другие методы основаны на магнитных свойствах неспаренных электронов. Измерение парамагнитной восприимчивости являлось долгое время наиболее ценным методом анализа, пригодным для изучения свободных радикалов, но этот метод далеко превзойден спектральным методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), применимого для изучения даже корот-козкивущих радикалов в весьма малых концентрацях. Основные принципы, лежащие в основе этого метода, очень близки принципам ЯМР-спектроскопии, хотя ЭПР-спектры наблюдают при гораздо более высоких частотах, уже непосредственно в области радиочастот. Важными моментами являются следующие. Во-первых, интенсивность поглощения пропорциональна концентрации свободного радикала, что позволяет оценивать эту величину. Во-вторых, в спектре поглощения наблюдается сверхтонкая структура, появляющаяся за счет взаимодействия неспаренного электрона со спинами соседних ядер. Если ядро имеет спиновое число /, то мультиплетность линий за счет взаимодействия будет определяться формулой 21 1), причем интенсивность всех линий будет одинаковой. Конечно, интенсивности могут увеличиваться, если электрон взаимодействует с двумя или более идентичными ядрами, как происходит с делокализованным электроном в[метильном радикале (ср. с взаимодействием спинов в ЯМР-спектрах). Для этой частицы в спектре имеется квадруплет с интенсивностями 1 3 3 1. Спектр интересного циклогептатриенил-радикала С7Н7- содержит восемь линий, расположенных на равных расстояниях друг от друга и указывающих на взаимодействие электрона с семью эквивалентными атомами водорода, что свидетельствует о равномерном распределении электрона по кольцу. В общем случае, если взаимодействие (в гауссах) равно С, то степень локализации электрона в поле ядра, осуществляющего это взаимодействие, определяется величиной С/500. Для метильного радикала С равно примерно 23 Гс (2,3-10 Т), и, следовательно, электрон проводит V2o часть своего времени в поле каждого из ядер водорода, что указывает на довольно большую степень электронной делокализации. [c.177]

Парамагнитные вещества, помещенные в магнитное поле, дают характеристические спектры поглощения. На этом основан очень важный метод обнаружения свободных радикалов—метод электронного парамагнитного резонанса [16, стр. 18 31]. Явление электронного парамагнитного резонанса заключается в резонансном поглощении переменного высокочастотного магнитного поля парамагнитным веществом, помещенным в постоянное магнитное поле. Если изменять напряженность постоянного поля, то при некотором определенном значении напряженности наблюдается максимум поглощения. Спектр характеризуется также шириной и формой поглощения. Метод электронного парамагнитного резонанса дает возможность не только обнаруживать наличие свободных радикалов, но определять их концентрацию и стабильность. Этот метод очень чувствителен и позволяет обнаруживать свободные радикалы при концентрациях до I 10 моля. Вид наблюдаемых спектров не зависит от диамагнитных свойств свободного радикала. При расшифровке сверхтонкой структуры спектра этот метод дает также возможность определить степень делокализации неспаренного электрона. [c.808]

В последние годы свободные радикалы стали обнаруживать и изучать методом электронного парамагнитного резонанса. Метод заключается в резонансном поглощении энергии переменного высокочастотного магнитного поля парамагнитным веществом, помещенным в постоянное магнитное поле. На экране осциллографа возникают спектры электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) исследуемого парамагнитного вещества. Все свободные радикалы обладают парамагнитными свойствами, но каждый радикал имеет свой характерный спектр. [c.40]

Свободные радикалы представляют собой реакционноспособные молекулы (или атомы), имеющие неспаренные электроны. Этот термин не применяется к стабильным частицам типа Ре + или О2, хотя парамагнитные свойства этих частиц (разд. 16.1) указывают на то, что они обладают неспаренными электронами. При очень высоких температурах органические молекулы могут частично диссоциировать на свободные радикалы, а гексафенилэтан частично диссоциирует на два трифенил-метильных радикала уже при комнатной температуре, как было показано Ромбергом в 1900 г. Измеряя понижение температуры замерзания растворителя, он обнаружил диссоциацию растворенного вещества на более мелкие частицы, хотя растворы не были электропроводными. Свободные алкильные радикалы в газовой фазе можно получить термическим разложением металлоорганических соединений. Например, метиль-ный радикал СН3 образуется по реакции [c.309]

Свободные радикалы обладают магнитным моментом. Все электроны имеют спин, и вращающийся заряд возбуждает магнитное поле однако в обычных молекулах спины спарены, и магнитные поля электронов со спинами, направленными вверх , точно компенсируются полями электронов со спинами, направленными вниз . Так как радикал имеет нечетное число электронов, один спин остается некомпенсированным, и свободный радикал генерирует магнитное поле. Поэтому свободные радикалы притягиваются магнитными полями и один из методов доказательства наличия свободных радикалов в растворе состоит в том, чтобы обнаружить его парамагнитные свойства. К сожалению, этот метод недостаточно чувствителен и может обнаруживать только относительно большие концентрации радикалов. Гораздо более чувствителен метод электронного парамагнитного (или спинового) резонанса, для краткости называемого ЭПР. Этот метод основан на том, что в сильном магнитном поле спины неспаренных [c.248]

Основное состояние свободно-радикальных систем является дублетным, и их парамагнитные свойства полностью определяются неспаренным электроном радикала (исключение — радикалы в газовой фазе, требующие специального рассмотрения). Электронную конфигурацию основного состояния радикала можно представить в виде [c.19]

Доказательством указанной выше диссоциации гексафенилэтана явилось, в частности, определение молекулярной массы его в растворе величина молекулярной массы оказалась более низкой, чем у гексафенилэтана, и более высокой, чем у трифенилметила, что указывало на присутствие смеси обоих соединений. Оказалось возможным вычислить содержание трифенилметила в растворе, пользуясь либо определением молекулярной массы, либо колориметрическими исследованиями так как трифенилметил — желтый, а гексафенилэтан — бесцветный, интенсивность окраски раствора пропорциональна концентрации свободного радикала. Важным методом изучения трифенилметила и других свободных радикалов, в частности их концентрации в растворах, явилось исследование их магнитных свойств — магнетохимические исследования. Свободный радикал обладает парамагнитными свойствами (притягивается магнитом), тогда как гексафенилэтан диамагнитен (не притягивается магнитом) (рис. 71). Парамагнитные свойства свободных радикалов объясняются наличием у них непарных электронов, магнитно не компенсированных, образование которых представлено на следующей схеме [c.428]

Важным методом изучения трифенилметила и других свободных радикалов, в частности их концентрации в растворах, явилось исследование их магнитных свойств — магнетохимические исследования (рис. 66). Свободный радикал обладает парамагнитными свойствами (притягивается магнитом), тогда как гексафенилэтан диамагнитен (не притягивается магнитом). Пара-магнитные свойства свободных радикалов объясняются наличием у них непарных электронов, магнитно [c.471]

В литературе достаточно широко распространено мнение о том, что с ароматичностью асфальтенов прямо связана концентрация в них ПМЦ. В основе этого лежит известное положение об асфальтенах как о поли-сопряженной системе. Наличие системы полисопряжения способствует стабилизации неспаренного электрона, что и приводит к появлению ПМЦ. Анализ наших данных не дает оснований для такого однозначного вывода. Действительно, для асфальтенов некоторых месторождений (Федоровское, Самотлорское) такая связь намечается. Однако рассмотрение совокупности месторождений показывает полное отсутствие этой связи. Вероятно, причина в особенностях строения асфальтенов нефтей. Разными авторами предложено множество различных моделей строения асфальтенов [13 . При их рассмотрении нетрудно убедиться, что при одной и той же степени ароматичности они должны существенно различаться по своим парамагнитным свойствам. При этом наибольшей концентрацией ПМЦ обладает структура, состоящая из системы полисопряженных блоков, изолированных друг от друга насыщенными структурами. В этом случае каждый такой блок, или участок в общей макромолекуле, будет представлять собой своеобразный "свободный радикал", а наличие между ними насыщенных фрагментов будет препятствовать передаче электрона, т.е. их "рекомбинации". [c.93]

Физика явления. Основное условие ирименения метода ЭПР — наличие в исследуемой системе несна-реиных электронов с соответствующими магнитными моментами (свободные радикалы, ионы-радикалы, парамагнитные ионы). Появление магнитных свойств обязано вращательному движению электронов. Движущийся электрич. заряд создает магнитное ноле. Поэтому любая частица, имеющая неспаренный электрон — будь то атом, ион, свободный радикал,— подобна маленькому магнитику. Движение электрона в атоме по орбите приводит к появлению орбитального магнитного момента. Вращение электрона вокруг собственной оси — спин, создает спиновый магнитный момент. В отсутствии внешнего магнитного поля все магнитные моменты частиц имеют хаотич. направление и одинаковую энергию Е ,. Поэтому в сложной системе магнитных моментов суммарный магнитный момент равен О, и магнитные микроскопич. свойства вещества не проявляются. В постоянном магнитном поле пространственная ориентация магнитных моментов не может быть произвольной. Они ориентированы таким образом, чтобы их проекции на направление цриложенного поля принимали лишь нек-рые определенные значения. [c.481]

Известно, что все молекулы, содержащие нечетное число электронов, парамагнитны, а содержащие-четное число электронов — диам(агнитны. При определении магнитного момента соединения в растворе можно обнаружить присутствие свободных радикалов. Этот метод применялся, но редко, так как ои 0грз ничивается растворимостью и стабильностью свободного радикала. Для измерения магнитных свойств концентрация семихинона в растворе должна быть высока. [c.170]

Наличие в растворах [а для (/г-К02СвН4)зС- и в твердом состоянии] свободных триарилметильных радикалов устанавливается по парамагнитным свойствам этих частиц, имеющих один неспаренный электрон при метановом углеродном атоме. Нескомпенсированный спин этого электрона и создает магнитное поле вокруг каждого свободного радикала. Фактически именно триарильные свободные радикалы, а не гексаарилэтан реагируют с кислородом, натрием и галоидами [c.225]

Радикалы СНз, NHg и SIH3. Метильный радикал СНз был пред-.метом многочисленных дискуссий [21, 22]. Поэтому мы не будем стремиться к изложению работ, в которых описаны оптические и магнитные свойства, а также дано теоретическое рассмотрение этого фундаментального радикала органической химии. Достаточно лишь отметить, что вследствие своего размера и симметрии радикал СНз обычно, если не всегда, обнаруживается в состоянии заторможенного вращения. Поэтому спектр ЭПР метильного радикала аналогичен спектру радикалов в растворе. Сигнал, обусловленный радикалом СНз, как правило, довольно легко различить в спектрах, состоящих из сложных широких линий, которые часто возникают из-за захваченных в органических стеклах парамагнитных частиц. Если в спектре наблюдают четыре узкие симметричные линии с соотношением интенсивностей 1 3 3 1, причем центр данного квартета соответствует значению g для свободного электрона, а расщепление линий составляет около 23 гс, почти несомненно, что в системе присутствует радикал СНз. Но многим причинам принято считать изотропное сверхтонкое расщепление на протоне, равное 23 гс. отрицательным. Это значение является основой хорошо известного соотношения Мак-Коннела [23] [c.198]