Уширение линий химические механизмы

Для изучения механизмов и кинетики химических реакций применяется, как известно, метод струи и остановленной струи. В последние годы большие успехи достигнуты в этом направлении благодаря применению спектроскопии ЯМР для наблюдения за ходом реакции с одновременной идентификацией промежуточных продуктов (интермедиатов). В проточных системах происходит некоторое дополнительное уширение линии, определяемое соотношением [c.39]

Химические механизмы уширения линий [c.213]

Обнаружено, что интенсивность сигнала ЭПР, измеренная в вакууме, меньше, а ширина линии поглощения — больше, чем при измерении на воздухе. Еще одна особенность замеченного эффекта состоит в его полной обратимости при удалении кислорода из системы интенсивность и ширина сигнала восстанавливаются до прежнего уровня. Спад интенсивности сигнала ЭПР при взаимодействии свободных радикалов с молекулами кислорода уже отмечался в литературе [219]. Предложены два механизма взаимодействия неспаренного электрона свободного радикала с молекулой кислорода — физический и химический . Согласно физическому механизму, это взаимодействие рассматривается как частный случай уширения линий за счет соударения молекул. Предполагается, что молекула кислорода может подойти на достаточно близкое расстояние к активному центру и затем вновь от него удалиться. Это приводит к возмущению энергии электрона при взаимодействии с бирадикалом кислорода, т. е. к уменьшению времени жизни электрона в возбужденном состоянии. В этом случае число неспаренных электронов в системе остается постоянным и поэтому интегральная площадь кривой поглощения не изменяется, т. е. с уменьшением интенсивности поглощения ширина линии (в максимуме полосы) будет увеличиваться. [c.189]

Если ядро находится в молекуле, которая подвергается быстрым обратимым химическим превращениям, его окружение непрерывно изменяется. Следовательно, воздействие на химический сдвиг зависит от временной шкалы обмена. Рассмотрим лиганд, который может либо связаться с другой молекулой, либо остаться свободным в растворе,— ясно, что этому отвечают два различных окружения. Если происходит очень медленный обмен лиганда между двумя состояниями, то для каждого из этих состояний будет наблюдаться свой отдельный сигнал и, следовательно, ядро в лиганде будут характеризовать два разных химических сдвига, обусловленных различным окружением ядра в двух состояниях (рис. 17-5,Л). Если происходит более быстрый обмен, то это будет проявляться в уширении резонансных линий (рис. 17-5,5). По мере того как обмен станет еще более быстрым, линии отдельных состояний сигнала уширяются настолько, что начинают перекрываться, а затем вместо них появится одна широкая полоса, занимающая промежуточное положение (рис. 17-5, В). Если обмен очень быстрый, то будет наблюдаться узкая резонансная линия, химический сдвиг которой есть среднее химических сдвигов ядра в свободном и связанном лиганде (рис. 17-5,Г). Используя это явление, удобно изучать обменные реакции и механизм ферментативных реакций. Например, можно определять число ядер в каждом состоянии, поскольку площадь резонансного сигнала пропорциональна числу ядер, дающих сигнал (см. разд. Данные, получаемые из спектров ЯМР ). [c.489]

На частоте 80 МГц ширина линии оказалась приблизительно постоянной и равной О,6-1,О Гц при концентрациях 90-650 гПа. Однако при уменьшении давления от 90 до 25 гПа она быстро растет до 10 Гц. Это уширение устраняется в присутствии 20 атм сухого аргона, что указывает на его спин-вращательное происхождение. Из-за трудности разделения вкладов двух механизмов уширения в наблюдаемый контур линии мономер - димерная релаксация в парах чистой трифторуксусной кислоты изучалась только в области давлений 130-650 гПа. В табл.1 приведены значения ширины линии на полувысоте у2 зависимости от полного давления кислоты Ро=Рм+Рд и температуры там же приведены значения степени диссоциации ос, где/3 и Рд - парциальные давления мономера и димера, вычисленные по константам равновесия, определенным в [14] для широкого интервала температур с высокой степенью точности. Видно, что отношение ширин линии, измеренных при частотах 360 и 270 МГц, близко к 1,77 =(360/270) . Зто доказывает, что уширение обусловлено быстрым обменом, связанным с модуляцией химического сдвига, однако не доказывает еще, что этим обменом является мономер-димерная релаксация.Определим время жизни димера, считая, что последнее предположение выполняется. Поскольку при равновесии времена жизни состо- [c.232]

Поскольку взаимодействие Ферми проявляется часто в спектрах ЭПР в виде сверхтонкой структуры (например, в спектрах свободных радикалов), то иногда его еще называют сверхтонким (СТ) взаимодействием. Наблюдение и анализ его могут быть очень важны для выяснения электронной структуры различных молекул и комплексов, для исследования характера химической связи в соединениях, так как константа А позволяет оценить спиновую плотность Qj, а следовательно, и в различных частях соединения [180]. Например, если в соединении имеется магнитный электрон (за счет входящего в соединение парамагнитного иона — наиболее интересный для нас случай), то ни химические сдвиги, характерные ддя данных функциальных групп, ни спин-сшшовые мультипйеты наблюдать не удается. Это обусловлено влиянием электронно-ядерных релаксационных механизмов, которое приводит к уширению линий спектра, к их размазыванию . Часто в таких случаях наблюдается просто одна широкая линия. Мак-Конелл указывает, что если тГ > и тГ > то изотропный сверхтонкий сдвиг перекроет величину обычного химического сдвига. При выполнении одного из этих условий тот сдвиг, обусловленный усредненным во времени изотропным взаимодействием, дается следующим выражением [181, 182] [c.246]

Как указывалось выше, спектр ЯМР многих парамагнитных веществ не удается получить из-за того, что наличие неспаренного электрона приводит к уширению сигнала вследствие взаимодействия по дипольному механизму и взаимодействия электронного и ядерного спинов. Поскольку магнитный момент электрона примерно в 10 раз больше магнитного момента ядра, добавление парамагнитных ионов приводит к появлению сильных магнитных полей, очень эффективно вызывающих диполь-ную спин-решеточную релаксацию, так что понижается (см. раздел, посвященный химическому обмену и другим факторам, влияюшим на ширину линий). Если волновая функция, описывающая неспаренный электрон, имеет конечное значение у ядра, то возникает взаимодействие электронного спина со спином ядра. Оно также приводит к появлению у ядра флуктуирующего магнитного поля, укорачивающего Т1. Если электронная релаксация очень медленная, время жизни иона в данном спиновом состоянии будет большим и должны наблюдаться два резонанса, соответствующих 5= /2- Такое положение осуществляется не особенно часто. Если время жизни парамагнитного состояния очень мало, магнитное ядро будет реагировать только на усредненное по времени магнитное поле двух спиновых состояний электрона и в спектре должен наблюдаться лишь один пик. Часто электронная спиновая релаксация имеет скорость, промежуточную между этими двумя предельными случаями, что в результате приводит к укорочению и очень большому уширению сигналов. Если электронная релаксация очень быстрая, уширение минимально и главным результатом присутствия неспаренных электронов явится изменение магнитного поля, влияющего на магнитное ядро. Это приводит к очень большому химическому сдвигу (достигающему иногда 3000—5000 гц) резонанса в ЯМР-спектре. Такой сдвиг называется контактным ЯМР-сдвигом. [c.323]