Ядерный квадрупольный резонанс энергия перехода

Если спин ядра I равен О или то ядро сферическое и квадрупольные моменты таких ядер равны 0. Если это не так (т. е. 1 0 или 7г), то, находясь в неоднородном электрическом поле, такое ядро взаимодействует с полем, причем энергия взаимодействия различна для разных возможных ориентаций эллиптического ядра. В опытах по ядерному квадрупольному резонансу (ЯКР) переходы между различными ориентациями ядра в асимметричном поле вызываются и обнаруживаются с помощью радиоизлучения соответствующей частоты. Неоднородное электрическое поле (градиент напряженности электрического поля отличен от нуля), в котором может ориентироваться сферически несимметричное (эллиптическое) ядро, может быть обусловлено рядом причин — несимметричным электронным окружением ядра (оболочки собственного атома не целиком заполнены) или тем, что совокупность зарядов, окружающих ядро ионов или атомов, не распределена сферически симметрично. [c.268]

При наложении переменного поля резонансной частоты начинаются переходы между уровнями, что ведет к поглощению энергии переменного поля. Это явление и называется ядерным квадрупольным резонансом (ЯКР). [c.277]

Метод ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) дает возможность измерять неоднородность внутренних электрических полей в молекулах в месте нахождения атомных ядер, если последние обладают электрическим квадрупольным моментом. Энергия взаимодействия между ядерными квадрупольными моментами и градиентами внутримолекулярных электрических полей соответствует частотам, относящимся к области радиоволн. Переходы между энергетическими уровнями можно регистрировать с помощью несколько видоизмененной аппаратуры, применяемой в методе ядерного магнитного резонанса (ЯМР). [c.201]

Как уже отмечалось, интервал энергий переходов, доступных изучению различными спектроскопическими методами, чрезвычайно широк. Поэтому неудивительно, что в разных энергетических областях приходится сталкиваться с совершенно различными проблемами. Методы, в которых регистрируются переходы с очень малой энергией, такие, как ядерный магнитный или ядерный квадрупольный резонанс, обладают очень низкой чувствительностью и поэтому требуют использования образцов с высокой концентрацией исследуемого вещества. Эта особенность методов является [c.396]

В опытах по ядерному квадрупольному резонансу (ЯКР) используется излучение в радиочастотной области для того, чтобы вызвать переходы между различными ориентациями квадрупольного ядра в асимметричном поле. При рассмотрении влияния различных структурных или электронных эффектов на асимметрию электронного окружения можно получить сведения о строении соединений. Кроме того, непосредственное измерение разности квадрупольных уровней энергии при поглощении радиочастотного излучения позволяет получить такую же информацию, какую дает исследование тонкой структуры чисто вра- [c.340]

Из сказанного выше следует, что гамма-резонансная методика позволяет определять постоянные квадрупольного взаимодействия даже в том случае, когда ядро обладает квадрупольным моментом только в возбужденном состоянии. Известно, что метод ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) [104] также позволяет определять величины постоянных квадрупольного взаимодействия, однако лишь в тех случаях, когда атомные ядра обладают отличным от нуля значением Q в основном, невозбужденном состоянии. Тем самым оба метода удачно дополняют друг друга. Отметим, что точность измерения величин А с помощью метода ядерного гамма-резонанса уступает точности, достигаемой с помощью методики ЯКР, несмотря на то, что разрешающая способность первого метода на несколько порядков выше, чем второго. Это связано с тем, что в случае ядерного гамма-резонанса измеряется различие в энергиях переходов между основным и возбужденным состояниями ядра, т. е. энергетическое расстояние между квадрупольными подуровнями ядра в возбужденном состоянии, которые имеют конечное время жизни х. Величину А, как правило, удается измерить с точностью, не превышающей 10 Г. В типичных случаях величина А ЮГ, а поэтому относительная точность измерений А составляет по порядку величины 0,1%. В методе ЯКР непосредственно измеряется частота перехода между двумя квадрупольными подуровнями ядра в стационарном состоянии (т = схэ). Следовательно, точность измерений лимитируется лишь точностью определения частоты и в типичных случаях составляет 10" —10 %. [c.56]

Состояния мол. систем, переходы между к-рыми проявляются в виде тех или иных М. с., имеют разную природу и сильно различаются по энергии. Уровни энергии иек-рых видов расположены далеко друг от друга, так что при переходах молекула поглощает или испускает высокочастотное излучение. Расстояние между уровнями др. природы бывает мало, а в нек-рых случаях в отсутствие внеш. поля уровни сливаются (вырождаются). При малых разностях энергий переходы наблюдаются в низкочастотной области. Напр., ядра атомов нек-рых элементов обладают собств. магн. моментом и электрич. квадрупольным моментом, связанным со спином. Электроны также имеют магн. момент, связанный с их спином. В отсутствие внеш. поля ориентации магн. моментов произвольны, т.е. они не квантуются и соответствующие энергетич. состояния вырождены. При наложении внеш. постоянного магн. поля происходит снятие вырождения и возможны переходы между уровнями энергии, наблюдаемые в радиочастотной области спектра. Так возникают спектры ЯМР и ЭПР (см. Ядерный магнитный резонанс. Электронный парамагнитный резонанс). [c.119]

Уровни сверхтонкой структуры обусловлены наличием собственных моментов (ядерных спинов) у атомных ядер (табл. 14.3). Разности энергий этих уровней очень малы, составляя от десятимиллионных до стотысячных долей электрон-вольта (от тысячных до десятых долей обратного сантиметра). Переходы между такими уровнями лежат в основе группы радиоспектроскопических (спин-резонансных) методов анализа спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), ядер-ного квадрупольного резонанса (ЯКР) и др. [c.335]

В атомах и молекулах ядра находятся внутри электронных орбиталей, и когда электронное распределение вокруг квадру-польного ядра несферическое, то между электронным и ядерным полями происходит взаимодействие. Следовательно, ядро будет иметь потенциальную энергию, которая зависит от ориентации квадрупольного момента по отношению к внешнему полю, образуемому окружающими электронами и ядрами (ср. с теорией ядерного магнитного резонанса разд. 6,10). Возможные ориентации квантуются, т. е. разрешены только определенные углы, каждый из которых приводит к несколько отличной потенциальной энергии. Таким образом, существует ряд различных энергетических уровней, переходами между которыми объясняется сверхтонкая структура вращательных линий в микроволновом спектре (разд. 6.5). [c.230]

Спектроскопия ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого у-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14,36 кэВ -происходит между состояниями / = % и / = 1/2 мессбауэровского изотопа Те, где I — ядер-ное спиновое квантовое число. Для регистрации спектров Месс-бауэра обычно требуется 1—2 мкмоля Те, содержание которого в природном железе составляет 2,19%. Для белка с молекулярным весом 50 ООО, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2,5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром Те и его электронным окружением изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. Применение мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих белков, относящихся к гемовым и железосерным, обсуждается в опубликованном недавно обзоре [78]. [c.347]

При наложении переменного поля резонансной частоты начинаются переходы между уровнями, что ведет к поглощению энергии переменного поля. Это явление и называется ядерным квадрупольным резонансом (ЯКР). В случае ЯКР имеет место прецессия отдельных ядер (а не электронов), способных вращаться в поле своей электронной оболочки (эллипсоидные ядра). В отличие от сферических атомов, у которых заряды распределены равномерно, продолговатые ядра (характерные, например, для галогенов, в частности хлора) обладают квадрупольным электрическим моментом. Для веществ с такими ядрами можно наблюдать четкую линию квадрупольиого резонанса. Чувствительность метода ЯКР настолько велика, что можно фиксировать резонансные частоты атомов, обладающих разными химическими свойствами (так, в случае поливинилхлорида для них получаются значения частот 37,25 и 38,04 МГц). [c.230]

Излучат. К. п. классифицируют по типам квантовых состояний, между к-рыми происходит переход. Электронные К.п, обусловлены изменением электронного распределения-переходами внеш. (валентных) электронов между орбиталями (типичные энергии я 2,6-10 Дж/моль, частоты излучения лежат в видимой и УФ областях спектра), ионизацией внутр. электронов (для элементов с зарядом ядра 2 т 10 А я 1,3 -10 Дж/моль, излучение в рентгеновском диапазоне), аннигиляцией электронно-позитронных пар (Д % 1,3 10 Дж/моль, излучение в /-диапазоне). При переходах из возбужденных электронных состояний в основное различают флуоресценцию (оба состояния, связанные К. п., имеют одинаковую мульти-метность) и фосфоресценцию (мультиплетность возбужденного состояния отличается от мультиплетности основного) (см. Люминесценция). Колебат. К. п. связаны с внутримол. процессами, сопровождающимися перестройкой ядерной подсистемы (Д % 1 10 -5-Ю Дж/моль, излучение в ИК диапазоне), вращат. К. п.-с из.менением вращат. состояний молекул (10-10 см я 1,2-10 -1,2 х X 10 Дж/моль, излучение в микроволновой и радиочастотной областях спектра). Как правило, в мол. системах при электронных К. п. происходит изменение колебат. состояний, поэтому соответствующие К. п. наз. электронно-колебательными. Отдельно выделяют К. п., связанные с изменением ориентации спина электрона или атомных ядер (эти переходы оказываются возможными благодаря расщеплению энергетич. уровней системы в магн. поле), изменением ориентации квадрупольного электрич. момента ядер в электрич. поле. Об использовании указанных К. п. в хим. анализе и для изучения структуры молекул см. Вращательные спектры. Колебательные спектры. Электронные спектры, Мёссбауэровская спектроскопия, Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс, Ядерный квадрупольный резонанс. Рентгеновская спектроскопия. Фотоэлектронная спектроскопия. [c.368]

У ядер с отличным от нуля электрич. квадрупольным моментом в неоднородном электрич. поле, создаваемом их окружением в молекуле, возможны различающиеся уровни энергии квадрупольного взаимод. при отсутствии виеш. постоянного поля. Переходы между этими уровнями дают спектры ЯКР (см. Ядерный квадрупольный резонанс). Спектры ядерного гамма-резонанса связаны с переходами ядер нек-рых изотопов между их основным и возбужденными состояниями, а параметры этих спектров также зависят от окружения ядер в молекуле (см. Мёссбауэровская спектроскопия). [c.119]

Квадрупольиые эффекты. В твердых телах для адер со спином /> /2 возникают дополнит, уровни энергии. Если < 1 МГц, где eQ - электрич. квадрупольный момент адра, ед - фадиент напряженности электрич. поля (ГЭП) на адре, то для монокристалла наблюдается 2/ - 1 линий, расстояния между к-рыми закономерно меняются при изменении ориентации кристалла в поле Bq. Из этих зависимостей находят положения главных осей тензора ГЭП, значения параметра его асимметрии Я и e Qq. Выявляется хим. и кристаллофафич. неэквивалентность. Эго полезно при исследовании ф овых переходов и динамики решетки в сегнето-электриках, цеолитах и др. практически важных в-вах. Примеси, вакансии, дислокации, любые напряжения решетки создают на квадрупольных ядоах разброс ГЗП, размывая линии ЯМР. Если е вд >1 МГц, то в хороших кристаллах соответствующие переходы можно наблюдать без поля Bq. Эго ядерный квадрупольный резонанс. [c.519]

РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ, совокупность методов исследования состава, строения и реакц. способности в-в, к-рые основаны на явлениях резонансного поглощения или испускания энергии радиочастотного электромагн. поля. В магн. Р. регистрирукл поглощение магн. компоненты поля, обусловленное переходами между уровнями энергии, к-рые возникают при взаимод. магн. моментов электронов или ядер с вкеш. пост. магн. полем (см. Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс). Магн. переходы могут наблюдаться и в отсутствии внеш. магя. поля. Так, в твердых телах ЯМР в основном обусловлен прямым взаимод. между магн. дипольными моментами ядер, а для ядер со спинами / > /г — также взаимод. их электрич. квадрупольного момента с неоднородными электрич. мол. полями (см. Ядерный квадрупольный резонанс). [c.491]

ЯДЕРНЫЙ КВАДРУПОЛЬНЫЙ РЕЗОНАНС, явление резонансного излучения или поглощений в-вом электромагн. энергии, обусловленное существованием зависимости части энергии электрич. электронно-ядерного взаимод. от взаимной ориентации несферически распределенных электрич. зарядов атомного ядра и электронов атомных оболочек, а также электрич. зарядов, лежащих за пределами атомного радиуса. Изменение ориентации атомного ядра относительно окружающих его электронов и зарядов имеет дискретный характер в силу квантовомех. причин, что вызывает появление системы уровней энергии, между к-рыми возможны переходы с частотой vp. Мерой деформации зарядового распределения атомного ядра является его алектрич. квадрупольный момент eQ. Неоднородность электрич. поля, создаваемого электронами атомных оболочек и зарядами, лежащими за пределами атомного радиуса, определяется тензором градиента напряженности электрич. поля (ГЭП) eqtj. Иа экспериментально наблюдаемых частот ЯКР можно определить константу ядерного квадрупольного взаимодействия —e Qqa и параметр асимметрии П= I (<7 — I. [c.725]

Р. изучает неск. типов переходов переходы между уровнями энергии, соответствующими вращат. движению молекул с постоянным электрич. моментом (см. Микроволновая спектроскопия), переходы, обусловленные взаимодействием электрич. квадрупольного момента ядра с внутр. электрич. полем в твердых телах (см. Ядерный квадрупо.пчый резонанс) и взаимодействием электронов проводимости с внеш. магн. полем (см. Циклотронный резонанс) переходы, обусловленные взаимодействием магн. моментов электронов или ядер с внеш. магн. полем в газах, жидкостях и твердых телах (см. Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс). [c.171]

Ядерная спектроскопия (7-резонансная С., ГРС, мес-сбауэровская С.) основана на резонансном поглощении у-квантов атомными ядрами, происходящем без потери энергии на отдачу (эффект Мессбауэра). Такое поглощение возможно для ядер, входящих в состав твердых тел, когда импульс отдачи передается решетке и излучающее (поглощающее) ядро не изменяет своего положения в пространстве. В у-спектрах наблюдается линия с частотой, в точности соответствующей энергии 7-перехода, причем ее ширина совпадает с естественной шириной Г соответствующего ядерного уровня. Значения Г для ядерных уровней атома мало отличаются от значений для электронных уровней, однако острота резонанса, характеризуемая отношением Г к разности энергий Д ,у -того и /-того уровней, между к-рыми происходит переход, на четыре порядка меньше. Поэтому у-спектры чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям энергии испускаемых или поглощаемых квантов. Это приводит к тому, что метод ГРС может определять факторы, даже очень слабо влияющие на энергетич. состояние атома, напр, различие в строении внешних электронных оболочек ядер-излу-чателей и ядер-поглотителей (химич. сдвиг) или квад-рупольные расщепления линий для ядер, обладающих собственным квадрупольный моментом. [c.234]