Электронный спиновый резонанс полях

Электронный парамагнитный резонанс представляет собой явление поглощения излучения микроволновой частоты молекулами, ионами или атомами, обладающими электронами с неспаренными спинами. Называют это явление по-разному электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) , электронный спиновый резонанс и электронный магнитный резонанс . Все эти три термина эквивалентны и подчеркивают различные аспекты одного и того же явления. ЯМР и ЭПР характеризуются общими моментами, и это должно помочь понять суть метода ЭПР. В спектроскопии ЯМР два различных энергетических состояния (если I = 7г) возникают из-за различного расположения магнитных моментов относительно приложенного поля, а переходы между ними происходят в результате поглощения радиочастотного излучения. В ЭПР различные энергетические состояния обусловлены взаимодействием спинового момента неспаренного электрона (характеризуемого т = /2 для свободного электрона) с магнитным полем — так называемый электронный эффект Зеемана. Зеемановский гамильтониан, описывающий взаимодействие электрона с магнитным полем, дается выражением [c.5]

Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), известная также под названием спектроскопии электронного спинового резонанса (ЭСР), представляет собой метод, регистрирующий переходы между спиновыми уровнями неспаренных электронов молекулы во внешнем магнитном поле. ЭПР (ЭСР)-спектроскопия имеет дело с поглощением микроволновой энергии электромагнитного поля образцом, помещенным в такое поле. Поглощение представляет собой функцию неспаренных электронов, содержащихся в молекуле. Спектр ЭПР (ЭСР) — это зависимость поглощения микроволновой энергии от внешнего магнитного поля. [c.340]

Свободный радикал помещают в магнитное поле и подвергают электромагнитному облучению. Как себя будет вести свободный неспаренный электрон Этот электрон вращается и, таким образом, создает магнитный момент. который может быть направлен в направлении (по полю) или против направления (против поля) внешнего магнитного поля. Для того чтобы изменить спиновое состояние электрона из расположения по полю в менее устойчивое расположение против поля, требуется энергия. Эту энергию дает излучение соответствующей частоты. Получается спектр поглощения, который называется спектром электронного спинового резонанса (ЭСР) или спектром электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). [c.433]

Магнитный (или парамагнитный) резонанс — это явление, используемое в качестве спектрального метода исследования интервалов между энергетическими уровнями различных магнитных состояний, которые возникают при помещении в магнитное поле вещества, обладающего магнитным моментом. Обычно такие исследования связаны с состояниями ядер ядерный магнитный резонанс, ЯМР) или неспаренных электронов электронный парамагнитный резонанс, ЭПР, или, иначе, электронный спиновый резонанс, ЭСР) изучаемой системы. Магниторезонансные экспериментальные исследования, особенно ЯМР, позволяют получать очень важную структурную информацию о веществе. [c.351]

Электронно-спиновый резонанс. Как можно видеть из табл. 16.1, электрон является гораздо более сильным магнитом, чем протон. При напряженности поля 10 000 гс резонансная частота электрона составляет около 3 10 ° гц, что соответствует волне длиной 1 см. Это озна- [c.244]

Добавление на этой стадии новых порций мономера может привести только к очень незначительному набуханию и разрыхлению структуры полимера. Такое толкование поведения полимери-зующейся дисперсии подкрепляют два экспериментальных наблюдения. Скорость дисперсионной полимеризации акрилонитрила, протекающей в присутствии добавленных частиц полиакрилонитрила, заметно отличается от скорости на соответствующей стадии нормальной полимеризации [104]. Это находится в резком противоречии с результатами, полученными при дисперсионной полимеризации метилметакрилата в присутствии добавленных частиц полиметилметакрилата. В последнем случае скорость полимеризации мало отличается от скорости полимеризации без добавления частиц, при соответствующем общем содержании полимера. Дополнительным подтверждением высказанного представления является также наблюдение, что в дисперсионной полимеризации с непрерывной подпиткой акрилонитрилом происходят неконтролируемые реакции, если допустить вначале уменьшение текущей концентрации мономера до очень низкого уровня, а затем ее увеличить. Это явление возможно при условии, что частицы полимера частично фиксируются в состоянии, в котором значительное ускорение полимеризации обусловлено гель-эффектом, т. е. полимерные радикалы фиксированы, но мономер имеет к ним свободный доступ. Присутствие захваченных радикалов в поли-акрилонитриле при сходных условиях было экспериментально установлено методом электронного спинового резонанса [91 ]. К сожалению, полный анализ проблемы сталкивается с трудностями, так как в случае акрилонитрила соответствующий процесс гомогенной полимеризации в массе отсутствует полимеризация в массе сама является осадительной [93]. [c.212]

Бомбардировка поверхности изолятора заряженными частицами, электронами или ионами может, конечно, вызвать появление на ней заряда. Возникает определенный поверхностный потенциал (см. раздел П, 1). Заряд, который может существовать на поверхности, ограничен диэлектрической проницаемостью воздуха и составляет около 10 электрон-см что, по уравнению Пуассона [уравнение (7)], соответствует напряженности поля в 10 б- На поверхностях электретов были измерены поля напряженностью до 30 кв-см [42]. Найдено [152], что при повышенном давлении воздуха предельный заряд несколько больше. В работе [118] сообщалось, что для использования метода электронного спинового резонанса достаточен заряд 10 электрон-см , но возможно, что это просто опечатка. [c.669]

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]

Электронный спиновый резонанс форма линии для растворенного радикала. Резонансная частота для группы спинов, расположенных Б области, где угол между директором и полем равен 0, имеет вид [c.289]

Электронный парамагнитный резонанс или, как его часто называют, электронный спиновый резонанс (ЭСР) подобно методу измерения магнитной восприимчивости основан на взаимодействии с магнитным полем частиц, имеющих неспаренный электрон. Если поместить парамагнитное вещество в однородное магнитное поле, то неспаренные электроны ориентируются или параллельно, или антипараллельно полю. Оба этих крайних положения относятся к разным энергетическим состояниям системы, и при нормальных температурах несколько большее количество электронов находится в состоянии с меньшей энергией (с понижением температуры число электронов в таком состоянии возрастает). Разница значений энергии этих двух состояний равна [c.165]

Эта статья делится на две части в первой приводится изучение кинетики, основанное на данных о скоростях реакции и измерениях электронного спинового резонанса. Во второй части описано изучение процесса оптическими методами (с применением поляризационной техники) и техники темного поля. Обе части тесно связаны друг с другом и демонстрируют большую помощь, которую можно извлечь из оптических данных прп изучении кинетики. [c.406]

Одним из наиболее ван<ных методов исследования свободных радикалов является в настоящее время метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), или, как его иногда называют, метод электронно-спинового резонанса (ЭСР). Принципы этого вида спектроскопии во многих отношениях сходны с ЯМР-спектроскопией, хотя терминология в обоих методах часто совершенно различна. Сущность метода состоит в том, что неспаренный электрон, так же как и протон, обладает спином и магнитным моментом, вследствие чего в магнитном поле возможны два типа ориентации, соответствующие магнитным [c.279]

Зависящее от температуры вращение дает ту же информацию, что и парамагнитная восприимчивость, и имеет те же преимущества и недостатки по сравнению с электронным спиновым резонансом (ЭПР) последний дает более точные значения g и расщепления при нулевом поле, но, с другой стороны, часто не позволяет получить сведений о возбужденных состояниях. Эти положения хорошо иллюстрируются работами по этилсульфатам редкоземельных элементов. [c.419]

Дополнительно к этим трем типам спектров в последние годы наблюдались спектры в радиочастотной и микроволновой областях, которые соответствуют переходам между уровнями тонкой структуры данных вращательного и колебательного уровней в данном электронном состоянии. К особым случаям относятся спектры электронно-спинового резонанса и ядерно-магнитного резонанса, соответствующие переходам между зеемановскими компонентами данного уровня (компонентами, в которых данный уровень расщепляется в магнитном поле). [c.24]

Ср( ди радиоспектроскопических методов большое значение имеют методы магнитной радиоспектроскопии — ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Эти методы основаны на том, что в веш,естве, помеш,енном в сильное магнитное поле, индуцируются энергетические уровни ядер (ЯМР) и электронов (ЭПР), отвечающие изменению спина ядра или спина электрона. Спиновые энергетические переходы соответствуют поглощению квантов радиоволн. [c.147]

В соответствии с принципами методов двойного резонанса техника этих методов, как видно из сказанного, имеет свои особенности в спектрометрах имеются два источника радиочастотного излучения (накачки и наблюдения) и две регистрирующие системы. Для проведения эксперимента необходима возможность перестройки частоты источников в широком диапазоне, т. е. сканирования по частоте, в отличие от обычных спектрометров, где осуществляется сканирование по полю. Существуют также приборы с импульсными источниками и с регистрацией методом электронного спинового эха. [c.82]

Взаимодействие с магнитным полем дает возможность устанавливать магнитную проницаемость вещества, обнаруживать наличие свободных неспаренных электронов методом электронного парамагнитного резонанса, наконец, ядерный магнитный резонанс открыл путь к исследованию спиновых взаимодействий ядер это дало в руки химиков мощный метод установления тонкого строения соединений. [c.22]

Сигнал электронного парамагнитного резонанса в молекулах возникает при наличии в них одного или нескольких неспаренных электронов, что вызвано зеемановским расщеплением спиновых состояний электрона в магнитном поле, подобном рассмотренному ранее (см. гл. 3) для атомов. При наличии одного неспаренного электрона полный спин равен V , что соответствует дублетному [c.312]

Спектры ЭПР и распределение спиновой плотности в сопряженных молекулах. Сигнал электронного парамагнитного резонанса в молекулах возникает при наличии в них одного или нескольких неспаренных электронов и вызван зеемановским расщеплением спиновых состояний электрона в магнитном поле, подобном рассмотренному выше (гл. 3) для атомов. При наличии одного неспаренного электрона полный спин равен /2, что соответствует дублетному состоянию, т. е. радикалу. Парамагнетизм радикалов обусловлен почти исключительно спином неспаренного электрона, который всегда находится на высшей занятой МО. [c.250]

Наличие электронного спина и связанного с ним магнитного момента lie обусловливает возможность снятия вырождения спиновых состояний внешним магнитным полем и индуцирования переходов между ними. Эти переходы происходят с поглощением энергии электромагнитного излучения в микроволновой (30...2 мм) области (СВЧ диапазон 9...35 ГГц интервал значений индукции постоянного магнитного поля 0,34—1,25 Т), что и называют электронным парамагнитным резонансом. В зарубежной литературе используется термин электронный спиновый резонанс (ESR), однако в рассматриваемом методе радиоспектроскопии состояния из-за спинорбитальной связи не являются чисто спиновыми, поэтому более адекватно название ЭПР или даже парамагнитный резонанс. [c.54]

ЭПР, электронный спиновый резонанс), явление резонансного поглощения электромагн. излучения парамагн. частицами, помещенными в постоянное магн. поле один из методов радиоспектроскопии. Используется для изучения сиегем с ненулевым электронным спиновым магн. моментом (т. е. обладающих одним или неск. неспаренными электронами) атомов, своб. радикалов в газовой, жидкой и твердой фазах, точечных дефектов в твердых телах, систем в триплетном состоянии, ионов переходных металлов. [c.447]

Электронный парамагнитный резонанс (парамагнитный резонанс, электронный спиновый резонанс) возникает вследствие ориентации неспаренных электронов в магнитном поле так, что их собственный момент количества движения (спин) направлен либо по полю, либо против него. Разность энергий этих двух состояний, или зеема-новских уровней, называется энергией зеемановского расщепления, она равна g Н, где Н напряженность магнитного поля /4 - магнитный момент электрона (магнетон Бора) g - фактор спектроскопического расщепления (рис. 10.5 а). [c.278]

Киттель и Абрахамс [123] предсказали резонансную линию лоренцевой формы для системы спинов, беспорядочно распределенных по небольщой части большого числа возможных положений. Этот эффект наблюдался в электронном спиновом резонансе [124]. Киттель и Абрахамс показали, что заметное отклонение от гауссовой формы линии для спинов с / = /2 в простой кубической решетке при магнитном поле, направленном вдоль оси 100, осуществляется, когда доля занятых мест / меньше 0,1. Если каждый кислородный атом образца рассматривать как возможное место в решетке для протона, то значения Д установленные для образцов ЗА и 50, соответственно равны 0,03 и 0,09. Если только поверхностные атомы кислорода представляют возможные места в решетке для закрепления протонов, то соответствующие значения / будут приблизительно равны [c.60]

При рассмотрении конфигураций становится очевидным, что если на (зз-оболочке имеются три электрона и есть еще два электрона на е -обо-лочке, то суммарная энергия стабилизации равна нулю (см. рис. 28 на стр. 224, где показано, что уровень лежит на /б А ниже нерасщеплен-ного уровня, а уровень расположен на /б А выше невозмущенного положения), так что низший терм свободного иона не только остается нерасщепленным в кристаллическом поле, но и неизмененным по энергии (см. рис. 32). При более высоких энергиях лежат другие термы, возникающие при конфигурации , но имеющие более низкие мультиплетности, т. е, содержащие часть спаренных электронов, а поэтому можно представить себе переходы, при которых все происходящее сводится к изменению спина одного электрона, причем электрон остается на t g- или на вд-оболочке. Изменение спина вызывает также обязательное изменение орбитального углового момента, но можно полагать, что это вызывает только смещение перехода из микроволновой области, где обычно наблюдаются спектры электронного спинового резонанса, в видимую область, где он наблюдается в данном случае (ср. с разностью энергий термов и или у атома азота [136]). Поскольку полное число разрыхляющих электронов не изменилось, эти полосы являются резкими, потому что эластические кон-станты молекулы в верхнем и нижнем состояниях практически одинаковы и при переходе не изменяются ни форма молекул, ни даже длины связей. Такие переходы означают, что минимум на потенциальной кривой возбужденного состояния находится почти точно вертикально над минимумом потенциальной кривой основного состояния и наблюдаются только полосы типа 0,0 и, возможно, 1,1 (если колебательное состояние 1 заселено в основном состоянии молекулы см. рис. 46, а, на котором приведена диаграмма Франка—Р ондона). [c.255]

Некрамерсовские ионы. В ионах с четным числом электронов кристаллические поля часто будут расщеплять самый нижний У-муль-типлет на ряд синглетов и некрамерсовские дублеты. Синглеты являются немагнитными, но дублеты обнаруживают характерное зеемановское расщепление первого порядка при наложении внешнего магнитного поля, направленного вдоль оси симметрии (или оси г спин-гамильтониана). Однако в этих дублетах ё х = 0. В таких дублетах наблюдали электронный спиновый резонанс [9], но форма линий оказалась не лоренцевской, что свидетельствует [c.440]

В соответствии с механизмом Кронига — Ван Флека колебания решетки связаны со спином через спин-орбитальное взаимодействие XL-S, поэтому, когда велико значение (L) для уровня кристаллического поля, происходит быстрая релаксация. В случае Fe именно это имеет место, и ЭПР в разбавленных образцах обычно наблюдается только при низких температурах. Например, для Ре + ZoF2 время релаксации при 20° К порядка 10 сек [19] при более высоких температурах скорости становятся намного большими. Высокие скорости релаксации были обнаружены и в ковалентных соединениях Fe i, где (L) также отлично от нуля и, кроме того, обменные эффекты могут усиливать релаксацию. Электронный спиновый резонанс в Ре -цианидах, например, также наблюдался только при низких температурах [51]. С другой стороны, ион Fe + в 5-состоянии обнаруживает типично медленную спин-реше-точную релаксацию, и в этом случае ЭПР легко наблюдается при комнатной температуре. [c.457]

Электронно-спиновый резонанс. Электронно-спиновой (или парамас нитный) резонанс подобен ядерному магнитному резонансу, но здесь изучается переориентация магнитного момента неспаренного электрона во внешнем магнитном поле, которая происходит легче, чем переориентация магнитного момента ядер. Нужно напомнить, что спин электрона [c.577]

За последнее десятилетие электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) (называемый также электронным спиновым резонансом) получил в биофизической химии широкое распространение. Этот метод основан на наличии у неспаренного электрона магнитного момента. В магнитном поле неспаренный электрон, спиновое квантовое число которого равно 5 = /2 (/725 = Уг), прецессирует вокруг направления поля (ось г), причем его момент количества движения либо параллелен = + >Л), либо антипараллелен = — Л) этой оси. Переменное магнитное поле, направленное под прямым углом к оси г, вызывает переходы между двумя спиновыми состояниями, если частота поля близка к ларморовой частоте прецессирующего электрона. [c.167]

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]

На рис. III.16 показаны спектры ЭПР и ДЭЯР замороженного раствора сэндвиче-вого комплекса титана с цик-лооктатетраеном и циклопен-тадиеном. Этот комплекс представляет собой -систему с осью симметрии Соо (свободное вращение колец), в спектре ЭПР которой сверхтонкая структура не разрешается. В эксперименте ДЭЯР устанавливается напряженность постоянного поля, соответствующая сигналу ЭПР для g 1 (помечена стрелкой), и ведется сканирование по области частот ПМР ( Н) при данной напряженности. Таким образом, получается спектр двойного электрон-протонного резонанса ( Н ДЭЯР) с хорошо разрешенной структурой. На рис. II 1.16, где представлен этот спектр, хорошо видны два широких дублета, из которых непосредственно определяется значение параллельной компоненты константы СТВ а л для взаимодействия делокализо-ванного неспаренного электрона с протонами циклов gHg и С5Н5 (центральная группа линий обусловлена протонами растворителя— толуола). Если провести такой же эксперимент с установкой сигнала ЭПР, соответствующего g x, то получим перпендикулярные компоненты взаимодействия и определим значение а , после чего можно оценить спиновую плотность на ядрах. [c.81]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология