Атомные ядра магнитные

Нуклоны. Тяжелые элементарные частицы — протоны и нейтроны (нуклоны), а также построенные из них атомные ядра тоже обладают собственными магнитными моментами. По аналогии с электроном, можно было бы ожидать, что протон как заряженная элементарная частица, спин которой, согласно (519), равен й (или (]/3/2)й), должен обладать спиновым магнитным моментом [c.290]

Атомные ядра и электроны, имея определенный электрический заряд, могут обладать и некоторым магнитным моментом, причем у ядра он примерно на три порядка меньше, чем у электрона. Молекула как система, состоящая из этих заряженных частиц, также может -характеризоваться вектором магнитного момента, который связан главным образом с орбитальным и спиновым движениями электронов. Еще одной характеристикой молекулы является тензор магнитной восприимчивости. Этими свойствами и определяются явления, происходящие при нахождении молекулы в магнитном поле. К важнейшим физическим методам исследования, связанным с изучением результатов взаимодействия молекул вещества с постоянным и переменным внешними магнитными полями, относятся методы радиоспектроскопии ЯМР и ЭПР. [c.6]

Внешним по отношению к атомному ядру магнитным полем называют магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом (внешняя компонента магнитного поля), а также магнитное поле, обусловленное взаимодействием ядра с окружающей его системой электронов (внутренняя компонента магнитного поля). Внутренняя магнитная компонента связана с химической природой атомов, окружающих данный атом. Так, например, свободные электроны металлов (гл. 3, разд. 6) обусловливают появление парамагнетизма, который приводит к повышению резонансной частоты переменного поля (при фиксированном внешнем поле) — так называемый сдвиг Найта, который является важным методом исследования состояний свободных электронов в металлах. Кроме того, по форме спектров ЯМР, даваемых определенными атомными ядрами твердых тел, получают информацию о состоянии атомных ядер в кристалле (спектры низкого разрешения). С другой стороны, спектры ЯМР атомов, входящих в состав некоторых молекул, снятые в жидкости или растворе, отражают состояние этих атомов в молекулах, например водороды метильных групп или водороды [c.51]

Так как для радиоволн характерны очень маленькие кванты энергии (/1г<СЮ эВ), возникает вопрос, где в молекуле органического соединения встречаются такие близко лежащие энергетические уровни. Такие переходы возможны в электроне и атомах и они связаны с энергетическими уровнями магнитного момента спина электрона или атомного ядра (магнитный момент возникает благодаря циркуляции заряда вокруг оси частицы). [c.55]

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМ ) использует явление резонансного поглощения энергии переменного электромагнитного поля радиочастотного диапазона веществом, находящимся в постоянном магнитном поле, обусловленное магнетизмом атомных ядер. ЯМ основан на существовании у атомного ядра магнитного момента. ЯМР по своей природе подобен ЭПР. [c.89]

Физика полимеров в той части, которая рассматривает полимеры как конструкционные материалы, является сравнительно новым разделом физики твердого тела [15]. Физику твердого тела, и физику полимеров в частности, интересует связь между строением и свойствами веществ. Любые твердые тела, в том числе и полимеры, представляют собой сложные системы, в которых можно выделить ряд важнейших подсистем (решетка, молекулы, атомные ядра, система электронов, система спинов, фононы и др.). Хотя указанные подсистемы связаны между собой, воздействия на твердые тела различных силовых полей (механических, электрических и магнитных) вызывают раздельное проявление их особенностей. Этим определяется эффективность изучения взаимосвязи строения и физических свойств различных твердых тел методами электронного парамагнитного и ядерного магнитного резонанса, а также диэлектрическими и акустическими методами. [c.6]

Магнитный момент у атомов или молекул может быть результатом возникновения круговых токов в электронной оболочке или наличием неспаренных электронных спинов. Как известно, вещества, обладающие магнитными моментами такого рода, называют парамагнитными. В молекулах многих веществ, в том числе и большинства полимеров, электронный магнитный момент скомпенсирован. Подобные вещества относят к категории диамагнитных. Однако некоторые атомные ядра, например водорода и фтора, обладают собственными магнитными моментами, обусловленными их спинами. Поэтому в диамагнитных веществах энергия электромагнитного поля может поглощаться только ядерными магнитными моментами. Последние на три порядка меньще магнитных моментов электронов, поэтому резонансные частоты при магнитном резонансе на электронах значительно выше, чем резонансные частоты на ядрах, что определяет различие радиотехнических схем регистрации в обоих методах. [c.267]

Магнитный момент у атомов или молекул может быть обусловлен круговыми токами в электронной оболочке и неспаренным электронным спином. Вещества, которые обладают магнитными моментами такого рода, называются парамагнитными. В молекулах различных веществ, в том числе в большинстве полимеров, электронный парамагнитный момент скомпенсирован. Такие вещества называются диамагнитными. Однако атомные ядра, например водорода и фтора, обладают собственными магнитными моментами, связанными с их спинами. Поэтому в диамагнитных веществах поглощение энергии электромагнитного поля может осуществиться только магнитными моментами ядер. Магнитные моменты атомных электронов на три порядка больше, чем ядерные магнитные моменты, поэтому резонансные частоты при магнитном резонансе па электронах значительно выше, чем резонансные частоты на ядрах, что определяет для этих методов различие радиотехнических схем. [c.211]

Ядерный магнитный резонанс представляет собой явление поглощения энергии, сопровождаемое изменением спинового состояния атомного ядра, которое так же, как и электрон, имеет магнитный момент. Магнитный дипольный момент — векторная величина и измеряется в ядерных магнетонах lя. Аналогично магнетону Бора (разд. 6.5.3) ядерный магнетон определяется с помощью следующего выражения [c.69]

Измерение ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — метод анализа, основанный на резонансном поглощении электромагнитных волн веществом, помещенным в постоянное магнитное поле. Ядерный магнитный резонанс использует явление ядерного магнетизма. Атомные ядра многих химических элементов имеют определенный момент количества движения, т. е. вращаются вокруг собственной оси (спин ядра). Спин ядра аналогичен спину электрона. Магнитный момент возникает потому, что каждое ядро имеет электрический заряд. Для наблюдения ЯМР ампулу, содержащую анализируемое вещество, помещают в катушку радиочастотного генератора. Образец может быть жидким, твердым или газообразным. Катушку с ампулой помещают в зазоре магнита перпендикулярно направлению магнитного поля Ни- Генератор создает на катушке слабое переменное магнитное поле Нх- Резонанс наступает при условии ф=фо= У о, где ф — скорость вращающегося поля Нх, фо — скорость прецессии ядер в поле На, 7 — гиромагнитное отношение у = т1Р (т — магнитный момент ядра атома, Р — момент количества движения ядра). При выполнении условия приемник регистрирует небольшое изменение напряжения на рабочем контуре в виде сигнала в форме гауссовой кривой. Кривая характеризуется высотой сигнала и шириной кривой (полосы), [c.452]

Согласно законам классической электродинамики вращение электрически заряженной частицы вокруг некоторой оси дает магнитное поле, совпадающее по направлению с осью вращения. Такая система характеризуется магнитным моментом, пропорциональным угловому моменту количества движения, и эту модель можно использовать для положительно заряженного атомного ядра. [c.8]

ГАММА-ЛУЧИ (v-лучи) — электромагнитное излучение с о чень короткими длинами волн (до 1 А), испускаемое атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях. Г.-л., в отличие от а- и р-лучей, не отклоняются в электрических и магнитных полях и имеют большую проникающую способность. Г.-л. используются для обнаружения внутренних дефектов изделий (гамма-дефектоскопия), в медицине для гамма-терапии злокачественных опухолей, в пищевой промышленности для консервирования продуктов и др. В химии Г.-л. применяют для инициирования радиационно-химических реакций. Источником Y-лучей служат радиоактивные изотопы Со, и др. Способы индикации Г.-л. сходны с рентгеновским излучением. .) [c.65]

Рассмотрим теперь случай, когда атомное ядро мессбауэровского изотопа обладает отличным от нуля магнитным моментом fij. [c.211]

Таким образом, если поместить атомное ядро некоторого изотопа, обладающего магнитными свойствами, в сильное магнитное поле, то оно приобретает способность поглощать или излучать радиоволны, частота которых у каждого изотопа имеет характерное для него значение. [c.16]

Ядерная химия играет очень важную роль в аналитических применениях и при идентификации различных частиц. В какой-то мере с этим связана и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия). Мы не собираемся здесь рассматривать довольно сложную экспериментальную технику этого метода, а остановимся лишь на его принципах. Они основаны на том, что атомное ядро обладает магнитными свойствами, зависящими от его состава и окружения в молекуле. Ограничимся простейшим атомом— водородом — и покажем, как можно отличить атомы водорода в метане СН4 от атомов водорода в бензоле С Н , пользуясь методом ЯМР-спектроскопии. [c.429]

Если атомное ядро имеет спин, не равный нулю, то его магнитный момент, соответствующий этому спину, тоже не равен нулю. Тогда в парамагнитной молекуле меж- [c.104]

Наряду с тонкой структурой в спектрах ЭПР наблюдается сверхтонкая структура (СТС). Объясняется СТС взаимодействием магнитного момента неспаренного электрона с магнитным моментом атомного ядра. Возникновение СТС рассмотрим на примере парамагнитного иона u +, для которого S = /2 (один неспаренный электрон )и /=3/2. В магнитном поле оба уровня с Шз= 72 расщепляются на четыре подуровня, энергия которых меняется с увеличением поля линейно (рис. 93). При фиксированной энергии СВЧ-источника переходы с Amj = Q и Ams=l будут осуществляться при четырех значениях внешнего магнитного поля, результатом чего является возникновение СТС. Все линии СТС имеют одинаковую интенсивность, а потому они легко отличаются от сигналов тонкой структуры. [c.191]

Метод. Многие атомные ядра обладают спиновым магнитным моментом, связанным с циркуляцией атомного заряда вокруг оси ядра. По значению спинового квантового числа / атомные ядра можно разделить на следующие группы [c.596]

Радиальная функция распределения атомов простых жидкостей может быть найдена по данным о рассеянии рентгеновских лучей, нейтронов или электронов [13—17]. Рентгеновские лучи рассеиваются главным образом электронами атомов нейтроны — преимущественно атомными ядрами, за исключением магнитных веществ, где рассеяние элект-тронами существенно. Электроны рассеиваются всеми частицами атома в целом. Различие в физической картине рассеяния ведет к некоторым отличиям в содержании получаемой информации [16]. Тем не менее методы обработки и анализа результатов эксперимента имеют много общего. В качестве примера дадим представление о расчетах радиальной функции распределения на основании сведений о рассеянии рентгеновских лучей. [c.115]

Магнитные свойства. Магнитный момент атомов Не равен магнитному моменту их атомного ядра и составляет 0,7618 1о1> — магнитный момент протона. Магнитный момент ядра Не в отличие от момента протона отрицателен. Он является наибольшим по абсолютной величине отрицательным магнитным моментом атомного ядра. Сведения о магнитных свойствах Не важны для выяснения причин аномалий, наблюдаемых при низких температурах. [c.255]

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]

ГИБРИДИЗАЦИЯ АТОМНЫХ ОРБИТАЛЕЙ, квантовохим. способ описания перестройки орбиталей атома в молекуле по сравнению со своб. атомом. Являясь формальным мат. приемом, Г. а. о. позволяет отразить нарушение сферич. симметрии распределения электронной плотности атома при образовании хим связи. Сущность Г а. о. состоит в том, что электрон молекулы вблизи выделенного атомного ядра характеризуется не отдельной атомной орбиталью (АО), а линейной комбинацией атомных орбиталей с разл. значениями азимутального и магнитного квантовых чисел. Такая линейная комбинация наз. гибридной (гибридизированной) орбиталью (ГО). Как правило, гибридизация затрагивает лишь высшие и близкие по энергии занятые АО своб. атома Напр, для атомов элементов второго периода периодич. системы типичная фор- [c.545]

В основе спектроскопии ядерного магнитного резонанса лежат магнитные свойства атомного ядра. Из ядерной физики мы знаем, что некоторые ядра, в том числе и протон, обладают угловым моментом Р, который в свою очередь обусловливает появление у этого ядра магнитного момента л. Обе величины связаны соотношением [c.17]

При создании очень однородного внешнего магнитного поля получают спектры высокого разрешения. Так, для этанола высокое разрешение вскрывает тонкую структуру пиков поглошения (рис 88, сплошные линип). Появление тонкой структуры является резуль татом так называемого спин-спинового расщепления. Атомные ядра взаимодействуют через свои электронные оболочки. Спины атомных ядер стремятся определенным образом ориентировать спины окружающих их электронов, т. е., в свою очередь,— сппны электронов соседних атомов, а через эти электроны ориентации передаются на соседние ядра и т. д. Для этанола пик поглощения протона гидроксильной группы расщеплен на три узких максимума вследствие взаимодействия с протонами метиловой и метиленовой групп. Тонкая структура спектров ЯМР тесно связана с числом и магнитными свойствами ближайших соседей относительно исследуемого ядра. Поэтому анализ тонкой структуры спектров ЯМР существенно рас цшряет и уточняет информацию, полученную от измерения химиче ских сдвигов. [c.189]

Сигналы ЯМР можно получить только на ядрах, обладающих ядерным угловым моментом Р и магнитным моментом В соответствии с классическими представлениями, предполагается, что атомные ядра, имеющие сферическую форму, вращаются вокруг оси (рис. 9.3-2). Величина углового момента Р вычисляется по уравнению 9.3-1. [c.203]

Атомные ядра, в которых сумма протонов и нейтронов представляет собой нечетное число, обладают механическим импульсом вращения (спин ядра) и благодаря этому магнитным моментом. Такие ядра ведут себя как маленькие магнитики. Известными примерами таких ядер являются нуклиды Н, и В дальнейшем мы будем говорить исключительно о Н-ЯМР-спектроскопии (ПМР-спектроско-ния), однако сказанное можно перенести и на другие ядра. [c.37]

Помимо электрического момента некоторые атомные ядра (Н , Si , и др.) обладают магнитным моментом. Если [c.127]

Чем больше величины Yj и I, тем больше магнитный момент атомного ядра, а значит, величина магнитного поля, создаваемого этим микроскопически малым магнитом. [c.14]

Так как экранирующее действие электронной оболочки атома, а следовательно, и данный сдвиг резонансной частоты зависит от химического окружения, в котором находится рассматриваемое атомное ядро, то это изменение резонансного условия называют химическим сдвигом. Величина химического сдвига д измеряется относительно положения линии, соответствующей стандартному веществу 5, в миллионных долях (м.д.). Безразмерная константа б определяется как разность констант экранирования а для данного типа ядер в исследуемом и стандартном веществах или как относительная разность соответствующих резонансных частот О) или г во внешнем магнитном поле Во (с учетом того, что а<< 1) [c.28]

Диапазон значений химических сдвигов для ядер Н, которые экранированы лишь одним электроном, достаточно мал максимальное значение химического сдвига равно 10 м.д. Для ядер и Р сдвиг может составлять сотни м.д. Несмотря на то, что для протонов эта величина мала, химический сдвиг является важнейшим параметром ЯМР высокого разрешения этот метод позволяет наблюдать сигналы ЯМР ядер или группы ядер одного химического элемента, но в различном химическом окружении, так что из величины химического сдвига можно получить информацию о химическом окружении данного ядра. Вследствие наличия химического сдвига уже в одном из первых спектров (см. рис. 1.1) можно было достаточно просто различить сигналы от протонов СНз-, СНг- и ОН-групп в этаноле. Однако химический сдвиг не является единственным параметром, определяющим вид спектра ЯМР. Спектр каждого атомного ядра также отражает взаимодействие магнитных моментов соседних ядер. [c.28]

Магнитный резонанс атомных ядер отражает кроме взаимодействия с соседними атомными ядрами еще и взаимодействие с магнитными моментами Цв неспаренных электронов, спин которых равен 1/2. В отличие от спина ядер /спин электронов, как правило, обозначают буквой 5. Такие неспаренные Электроны имеются в свободных радикалах, а также в ряде ионов, которые либо входят в состав большого числа природных биологически важных молекул, либо могут с помощью специальных химических методов вводиться в эти молекулы (спиновые метки). В силу того, что магнитный момент электрона/ 5 почти в 1000 раз больше ядерного магнитного момента /// (для [c.32]

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]

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]

Если число протонов и нейтронов четное, то магнитный момент во всех без исключения случаях равен нулю если эти числа нечетны, он равен целой величине, а если только одно число нуклонов нечетно — полуцелой величине. Все это обусловлено тем, что протоны и нейтроны, находясь в атомном ядре в различных сочетаниях, определяют такую структуру ядра, при которой ядерные спины взаимно компенсируются, что имеет важное значение для понимания структуры атомного ядра. [c.51]

Ядерный магнитный резонанс. Наличие ядерного спина представляет значительный интерес для изучения химической структуры. При вращении ядер атомов, обладающих ядерным спином, возникает магнитный момент. При наложении внешнего магнитного поля на образец элемента с такими ядрами — будь то простое вещество или химическое соединение,— благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого самим атомным ядром, с внешним полем произойдет определенное, хотя и незначительное, изменение в энергетическом состоянии рассматриваемого ядра. [c.51]

МЕССБАУЭРА ЭФФЕКТ — резонансное поглощение атомными ядрами энергии гамма-квантов, не сопровождающееся изменением их кинетической энергии. Открыт в 1958 г. Р. Л. Мессбауэ-ром. М. э. позволяет исследовать строение электронных оболочек, определять величины внутримолекулярных магнитных полей и др. М. э, до настоящего времени изучался для железа и олова, но принципиально его можно применять для всех ядер, которые тяжелее железа. [c.159]

НЕЙТРОНОГРАФИЯ, совокупность методов исследования строения в-ва, основанных на изучении рассеяния в-вом тепловых нейтронов. Сведения об атомной и магнитной структуре тфисталлов получают из экспериментов по упругому рассеянню (дифракции) нейтронов ядрами и магн. моментами агомов (соотв. структурная и магнитная Н.), [c.371]

Как уже указывалось, положение линни в спектре ЯМР определяется типом ядра. Казалось бы, что ядра одного вида должны характеризоваться одной линией поглощения. Однако в реальных атомах я,дра находится н окружении электронов, которые в поле постоянного магнита создают вторичное магнитное поле напряженностью Н, направленное протня внешнего поля И . Поэтому атомные ядра будут находиться в магнитном поле с напряженностью Нц, меньшей Иа иа величину Н = И(,а, [c.78]

Сверхновые звезды и туманности, остающиеся на месте вспышки, и являются источниками космических лучей в течение очень длительного времени. Это обусловлено тем, что образовавшиеся туманности имеют магнитные поля. Магнитное поле обнаружили в Крабовидной туманности. Выброшенные со скоростью в несколько тысяч километров в секунду атомные ядра ускоряются в магнитном поле туманности до больших энергий. Расчеты показывают, например, что в условиях Крабовидной туманности однозаряженные частицы могут ускоряться до энергий свыше 3 10 " эв. [c.142]

Понятие электронного спина общеизвестно. Многие ядра также обладают собственным моментом количества движения или спином, который, как и спин электрона, сопровождается характерным ма1нитным моментом можно представить себе, что ядерный магнитный момент возникает благодаря вращению заряда, распределенного в атомном ядре. Во внешнем магнитном поле электронный или ядернь1й магнитный диполь не может принимать любые произвольные положения для него возможен лишь вполне определенный ряд дискретных ориентаций. О такой системе говорят, что она квантована . Поскольку [c.257]

Магнетиз.м является следствием взаимодействия элементарных носителей. магнитного момента с внешним магнитным полем Н и друг с другом. Элементарными носителями магнитного момента являются частицы, из которых состоят атомы. Это - электроны с моменто.м LL и атомные ядра с, мо,ментом и,. Последняя величина представляет собой сумму магнитных моментов Suj всех (i) частиц, входяишх в состав ядра. Поскольку Це ,и,, то [c.21]

Величина потери энергии в дополнительном переменном поле в момент резонанса регистрируетдя в виде резонансного сигнала. Но поскольку атомные ядра окружены со всех сторон электронами и другими магнитными ядрами, то внутреннее магнитное поле ослабляется в каждом случае в различной степени. Поэтому в зависимости от химического окружения ядер их резонансный сигнал наблюдается при различных частотах. Таким образом, по отношению к сигналу стандарта они имеют различный химический сдвиг б. Величина б зависит от частоты налагаемого электромагнитного поля и [c.37]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология