Мессбауэра спектроскопия

Гамма-спектроскопия основана на эффекте резонансного поглощения атомными ядрами 7-квантов (эффект Мессбауэра). При радиоактивном распаде ядер образуются изотопы в возбужденном состоянии. Их переход в основное состояние сопровождается 7-излучением. Невозбужденные атомные ядра в свою очередь могут поглощать 7-кванты и переходить в возбужденное состояние. Однако это явление возможно лишь в строго определенных условиях. Например, 7-излучение возбужденных ядер Ре одной металлической пластинки может поглощать невозбужденные ядра Ре другой пластинки. Если же источник и приемник 7-лучей находятся в разных соединениях (например, источник Те в металле, а поглотитель — в кристалле РеСЬ), то поглощение 7-лучей наблюдаться не будет. [c.148]

Гамма-спектроскопия основана на эффекте резонансного поглощения атомными ядрами у-квантов. Это явление было открыто немецким ученым Мессбауэром в 1958 г. (эффект Мессбауэра). Как указывалось (стр. 42), при радиоактивном распаде образуются изотопы в возбужденном состоянии, которое существует около 10 сек. При переходе ядер из возбужденного в основное состояние происходит у-излучение. Невозбужденные атомные ядра в свою очередь могут поглощать V-кванты и переходить в возбужденное состояние. [c.179]

Роль 7-спектроскопии в химических исследованиях связана с тем, что энергия ядерных переходов зависит от распределения электронной плотности вокруг ядра, т. е. в зависимости от химического окружения для возбуждения ядерных переходов требуются различные энергии. Поэтому если источник и приемник 7-излучения находятся в разных соединениях (например, источник Ре в металле, а поглотитель — в кристалле РеС ), то поглощение 7-лучей наблюдаться не будет. Однако, поскольку влияние природы химического окружения атома на смещение ядерных энергетических уровней мало, можно добиться резонансного поглощения 7-квантов, несколько изменив их энергию. Для этого достаточно перемещать источник (или поглотитель) 7-излучения относительно приемника (источника) излучения. В этом случае энергия 7-квантов увеличивается или уменьшается на величину кинетической энергии. При некоторой скорости движения начинается резонансное поглощение, т. е. наблюдается эффект Мессбауэра. [c.180]

Гамма-резонансная ядерная флуоресценция, т. е, испускание и поглощение -квантов при ядерных переходах без затраты энергии на отдачу ядра, была открыта Р. Л. Мессбауэром в 1958 г. Эффект назван поэтому его именем, как и разработанный метод спектроскопии. Источником излучения и объектом, поглощающим его, являются ядра одного и того же изотопа, соответственно, в возбужденном и основном состояниях. В ядерной физике ядра с одинаковыми зарядами и массовыми числами, но разными энергиями и временами жизни (полураспада) называют изомерами. Бремя жизни изомеров играет огромную роль в гамма-резонансной спектроскопии, определяя ширину линий. Большим достоинством метода является высокая монохроматичность -излучения (узость линии) и высокое спектральное разрешение. Положение резонансного сигнала или так называемый изомерный сдвиг зависит от электронного окружения ядер. Метод мессбауэровской спектроскопии позволяет получить такие же данные о градиенте электрического поля на ядрах, как и метод спектроскопии ЯКР, [c.88]

МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, основана на явлении испускания и поглощения (рассеяния) 7-квантов атомными ядрами в тв. телах без потери энергии ва отдачу (т. н. эффект Мессбауэра). Вероятность эффекта падает с ростом т-ры и уменьшением порядкового номера элемента, и для легких ядер эффект практически не наблюдается (пока он отмечен для 103 нуклидов 42 элементов). [c.324]

Следовательно, возможности применения этих методов к исследованию взаимодействия определяются в первую очередь наличием в структуре поверхности твердого тела или адсорбированных ею молекул соответствующих элементов, обусловливающих поглощение энергии, а затем и чувствительностью спектральных характеристик, обусловливающих это поглощение, к исследуемому взаимодействию. Исходя из этого, можно сказать, что эффект Мессбауэра менее универсален, поскольку его применение связано с наличием в адсорбированных молекулах или в твердом теле таких атомов, как олово и железо. Метод ЯМР может применяться более широко, однако и его применение ограничено веществами, содержащими ядра с магнитным моментом. Методы оптической спектроскопии — инфракрасной и ультрафиолетовой в этом отношении универсальны, поскольку они могут применяться практически ко всем молекулярным системам. [c.22]

Различные методы изучения механизма катализа сильно отличаются по степени общности и однозначности. Наряду с такими методами, как, например, изотопные, которые в разных вариантах дают очень большую и важную информацию о процессах и о катализаторах, применяются и узко специализированные методы. Примером их может, например, служить метод у-резонансной спектроскопии Мессбауэра [20]. Ближе к катализу и шире радиоспектроскопические методы — ЭПР [9.1, 22] и ЯМР [ 3]. Опи регистрируют такие важные свойства, как наличие неспаренных электронов, т. е. в большинстве случаев наличие свободных атомов и радикалов, симметрию строения и квантовые особенности систем. ЭПР позволяет также определять ряд интересных особенностей радикалов и их окружение и совершенно не реагирует на большую часть других особенностей системы. Метод ЯМР применим непосредственно только к определенным элементам, имеющим в составе изотопы с нечетным числом спинов ядра. Для этих элементов его информация очень ценна. [c.14]

Соединения железа можно изучать при помощи недавно разработанного метода — разновидности спектроскопии ядерного резонанса, основанной на эффекте Мессбауэра [1]. Несмотря на то что эффект Мессбауэра, помимо железа, можно наблюдать на примере еще 28 ядер, ценную химическую информацию с его помощью удалось получить только для олова, хотя в случае олова применение метода встречает гораздо больше ограничений, чем в случае железа. В случае железа эффект Мессбауэра заключается в следующем изотоп Ре, который образуется при распаде Со, может переходить в возбужденное состояние сек) с энергией возбуждения [c.260]

Ясно, что привлечение любого экспериментального метода, не требующего перевода образца в раствор и дающего сведения о состоянии атомов отдачи непосредственно в твердой фазе, чрезвычайно желательно. Такая возможность появилась для радиохимии с открытием Р. Мессбауэром явления ядерного гамма-резонанса. Поскольку возникновение мессбауэровского уровня всегда бывает следствием какого-либо предшествующего радиоактивного распада (а-распада, -распада, /С-захвата, изомерного перехода) или протекшей на ядре реакции [(п, ), (d, р) и т. п.], то можно заключить, что эмиссионная мессбауэровская спектроскопия с успехом может быть применена для исследования последствий ядерных превращений в твердых телах (эмиссионной мессбауэровской спектроскопией называется, вариант метода ЯГР, когда исследуемый образец служит источником резонансных Y-квантов). [c.258]

Резонансная (или мессбауэровская) спектроскопия основана на излучении без отдачи и резонансном поглощении мягкого - -излучения — явлении, открытом в 1958 г. Мессбауэром [1, 2]. Применение этого ядерного эффекта в химии обусловлено тем, что на нем заметно сказываются взаимодействия между ядром и электронами на атомных или молекулярных орбиталях. [c.232]

Одним из наиболее ярких примеров использования - -резонанс-ной спектроскопии для исследования строения молекул является определение структуры трехъядерного додекакарбонила железа Рез(СО)12. Для этой молекулы было предложено шесть различных структур [68] (рис. 16). Спектр Мессбауэра [69, 70] (рис. 17) указывает на то, что не все три атома железа эквивалентны в противном случае спектр состоял бы либо из одной, либо из двух, но не из трех линий, как это наблюдается на самом деле. Поэтому исключаются все симметричные структуры с атомами железа в вершинах треугольника, изображенные на рис. 16, виг. Анализ [c.267]

Затронутый в данной статье круг вопросов в основном ограничен теми аспектами -(-резонансной спектроскопии, которые имеют непосредственное отношение к изучению природы химической связи. В этом отношении эффект Мессбауэра является важным средством исследования, поскольку он отражает сверхтонкие взаимодействия двух типов, имеющие электрическую природу, и дает возможность получить ценные сведения о делокализации электро- [c.287]

Физические методы сыграли важную роль при изучении замещенных ферроценов. Вследствие большого числа разрешенных переходов между колебательными уровнями полный анализ ИК-спектра [29 ] может оказаться очень сложным, однако ИК-спектроскопия в данном случае представляет собой наилучший метод характеристики соединения или определения его отпечатков пальцев . С целью установления связи между ИК-спектрами поглощения и характером заместителей в молекуле ферроцена были сформулированы эмпирические правила. Например, так называемое правило 9—10 гласит [30], что производные ферроцена, в которых одно кольцо является незамещенным, поглощают в области 9—10 мк, тогда как в спектре молекул, замещенных в обоих кольцах, поглощение в этой области не наблюдается. Изменение числа заместителей в молекуле ферроцена изменяет [31 ] как энергию, так и число переходов в ИК-спектре поглощения. Это справедливо и в отношении спектров ЯМР [32], где введение электроноотталкивающих заместителей приводит к появлению отличия в химических сдвигах протонов в положениях 2 и 3 приблизительно на 0,3 м. д. В случае алкил- и ацетилферроценов таким образом можно различить 1,2- и 1,3-производные. Однако не все физические методы исследования достаточно чувствительны к введению заместителей. В спектрах ЯМР и ИК отражаются даже небольшие изменения в цикло-пентадиенильных кольцах, тогда как характер УФ-спектра и спектра Мессбауэра в основном определяется свойствами атома железа. Поэтому несмотря на то, что появление электроноакцепторных заместителей в кольце сопровождается небольшим батохромным сдвигом [33 ] полос поглощения при 440 и 325 нм, этот факт нельзя использовать для идентификации различных производных ферроцена, поскольку в спектре наблюдается лишь небольшое число полос, малочувствительных к отличиям в небольших возмущениях молекулы. Аналогично, величины изомерного сдвига и квадрупольного расщепления в -[-резонансном спектре мало зависят от характера заместителей [341. [c.410]

Е. у-РЕЗОНАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (ЭФФЕКТ МЕССБАУЭРА) [c.97]

ЯДЕРНАЯ ГАММА-РЕЗОНАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — см. Ядерная химия, Мессбауэра эффект. [c.535]

Мессбауэра эффект 3—124 5—1068 Мессбауэровская спектроскопия — см. [c.568]

Для химии эффект Мессбауэра, как уже отмечалось, важен тем, что энергия ядерного перехода Ег, а значит, и энергия испускаемого или поглощаемого укванта v зависят не только от самого ядра (изотопа элемента), но и от других факторов. Это прежде всего электронное окружение ядра, а также внутренние и внешние электрические и магнитные поля. В качестве источника уизлучения и его поглотителя в мессбауэровской спектроскопии используются разные вещества. Таким образом, ядра одного и того же изотопа в источнике и поглощающем веществе находятся, вообще говоря, в разном окружении, т. е. friH Tj Tinorn), а энергия испускаемого Y-кванта v(h t) такова, что он не может быть поглощен ядром поглотителя, т(ист)=7 (погл) и явление ЯГР не происходит. [c.117]

Широко используются в химии различные формы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением рассеяние света при нефелометрии, определение показателя преломления, оптического вращения. Особенно часто для характеристики соединений используются спектры поглощения в различных областях электромагнитных колебаний. Поглощение в области видимого или ультрафиолетового спектра характеризует электронные свойства молекул. Р1нфракрасные спектры отражают колебания ядер. Наконец, дифракция рентгеновских лучей открывает возможность устанавливать геометрию молекул, чему служат также электронография и нейтронография. Дополнительную информацию о строении молекул может дать резонансная 7-спектроскопия (эффект Мессбауэра). [c.22]

Оптические методы анализа основаны на измерении характе]5истик оптических свойств вещества (испускание, поглощение, рассеивание, отражение, преломление, дифракция, интерференция, поляризация света), проявляющихся при его взаимодействии с элекгромагнитшш излучением. По характеру взаимодействия электромагнитного излуч(шия с веществом оптические методы анализа обычно подразделяют на эмиссионный спектральный, атомно-абсорбционный, молекулярный абсорбционный спектральный (спектрофотометрия, фотоэлектроколориметрия), люминесцентный, нефелометрический, турбодиметрический, рефрактометрический, интерферометрическиг поляриметрический анализ, а также спектральный анализ на основе спектров комбинационного рассеяния (раман-эффект) и некоторые другие методы, также использующие взаимодействие электромагнитного поля с веществом — ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), ядерная гамма-резонансная спектроскопия (эффект Мессбауэра) и т. д. [c.516]

Этот дифракционный метод, как и мессбауэровская спектроскопия осиоваи иа эффекте, который открыт Р. Мессбауэром в 1958 г. (эффект Мессбауэра, ЯГР-ядерный гамма-резоианс). [c.207]

Одной из разновидностей этой группы методов является гамма-резонансная (мессбауэровская) спектроскопия, основанная на явлети излучения и резонансного поглощения у-квантов атомными ядрами в твердых телах без потери части энергии на отдачу ядра. Эффект Мессбауэра позволяет наблюдать ядерно е резонансное поглощение (рассеяние) со спектральными линиями естественной ширины, которое обычно лежит в интервале от 10 до 10 эВ. [c.333]

Определение характеристик поведения нанесенных катализаторов в случае их отравления во время реакции является трудной, о необходимой задачей. Методы электронной спектроскопии, используемые для изучения поверхностных слоев, требуют применения высокого вакуума (чтобы провести энергетический анализ испускаемых электронов), поэтому они не могут применяться для реакционных систем. Методы, использующие более проницающее излучение (спектроскопия Мессбауэра, инфракрасная спектроскопия и метод EXAFS), должны быть приспособлены для соответствующих условий, но без кристаллической фазы в высокодисперсной форме не может быть резкого различия в составе между объемом и поверхностным слоем. Должна преследоваться цель изучения активных мест в период протекания химической реакции в реакционных системах. Естественно, должны быть разработаны соответствующие физические методы исследования. [c.241]

Недавно Бартоломью опубликовал предварительные результаты сравнения свойств нанесенного никеля с никелем в комбинации с Мо, Со, Р1, Ки и Р(1 [27]. Благородные металлы, как известно, обладают высокой селективностью в отношении образования метана. Естественно, что катализаторы типа N1—Р1/ /АЬОз показывают наиболее высокую селективность в отношении метана, в то время как добавки Со или Ки слабо подавляют образование метана. Эффекты образования сплавов могут быть увеличены в случае соблюдения условий, более соответствующих синтезу высших углеводородов. Исследование Pt—Респлавов методом спектроскопии Мессбауэра показало, что сплавление железа с платиной снижает его активность в процессе синтеза и сдвигает распределение продуктов в сторону низких молекулярных масс [28]. Эффект объяснен изменением плотности электронов при переходе от железа к платине. [c.269]

Ф. X. последних десятилетий характеризуется след, чертами. В результате развития квантовой химии мн. проблемы хим. строения в-в и механизма р-ций решаются на основании теор. расчетов. Наряду с этим широко используются физ. методы исследования — рентгеноструктурный авализ, дифракция электронов, спектроскопия в видимой, УФ и ИК областях, ЯМР, ЭПР, ядерный гамма-резонанс (эффект Мессбауэра), методы, основанные на примен. стабильных и радиоа . изотопов, и др. Приложение Ф. х. к исследованию превращений орг. в-в привело к выделению новой отрасли знания — физической орг. химии, центральной задачей к-рой является выяснение связи между строением в-в и их реакц. способностью. Ф. х. получает все возрастающее значение для биологии и медицины, она является теор. основой хим. технологии. [c.621]

Потенциальные возможности ЙК- и КР-спектроскопни не используются с достаточной полнотой из-за проблемы отнесения. Однако с развитием методов синтеза можно надеяться, что введение меченых групп (обычно дейтерия) сделает возможным отнесение пиков и усилит роль этих методов. Некоторые небольшие успехи достигнуты при использовании спектроскопии Мессбауэра, в частности, при исследовании гемов (комплексов с железом), где она может дать подробную информацию относительно электронных конфигураций диамагнитных и парамагнитных состояний. Возможности этого метода, однако, ограничены, поскольку в качестве поглощающих ядер здесь используются ядра с низкой энергией первого возбужденного состояния и заселяется оно в результате ядерной реакции или распада. Поэтому в ряду металлопорфиринов были изучены только Ре, и [c.394]

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]

Эффект Мессбауэра также обсуждался в книге Драго и в некоторых других книгах. Однако специальные монографии по этому вопросу едва ли доступны химику-неорганику, так как они требуют от читателя серьезных физических знаний, а небольшая глава в книге Драго, вышедшей несколько лет назад, теперь совершенно недостаточна, так как применения этого метода существенно расширились и он становится одним из важнейших в неорганической химии. Изложенные соображения и явились причиной включения в настоящую книгу также статьи Дэнона о - -резонансной спектроскопии. [c.9]

Развитие методов исследования обеспечивается блестящими успехами физики. В последние годы наряду с усовершенствованием таких методов, как хроматография , радиоспектроскопия, масс-спектроскопия,элек-троно- и нейтронография, радиоактивационный анализ, появились и принципиально новые способы исследования строения вещества, основанные, например, на эффекте Мессбауэра (открытом в 1958 г.) или даже на чисто ядерных явлениях — аннигиляции позитронов, которые, взаимодействуя с электронами, превращаются в гамма-лучи. [c.14]

Эффект Мессбауэра относится к одному из интереснейщих открытий последних лет, которое легло в основу нового эффективного метода исследования многоатомных (главным образом координационных) систем — гамма-резонансной спектроскопии. Открытие Мессбауэра относится непосредственно к резонансной флуоресценции у-лучей. [c.173]

По ряду причин (подробнее см. [310—312]) эффект Мессбауэра в настоящее время можно наблюдать на ограниченном числе элементов, преимущественно второй половины таблицы Д. И. Менделеева. Для легких элементов очень большие частоты ядерных переходов ( 300 Кэв) в сочетании с малой массой ядра делают вероятность эффекта неиаблюдаемо малой. До сих пор эффект наблюдался на ядрах изотопов калия, железа, германия, олова, теллура, иода, золота, многих других металлов, криптона, ксенона, почти всех лантанидов и большого числа актинидов (Мр, Ра, и). Из этого перечня видно, что большинство элементов, имеющих мессбауэровские ядра, образуют в то же время координационные (комплексные и металлорганические) системы, и это обстоятельство выявляет особую значимость у-резонансной спектроскопии для координационной химии. [c.178]

Ядерная гамма-резонансная (ЯГР) или мессбауэ-ровская спектроскопия. Основана на наблюдениях т. н. Мессбауэра эффекта, позволяющего выделять и регистрировать резонансное поглощение или рассеяние атомными ядрами гамма-квантов, не осложненное ни отдачей, ни тепловым движением ядер-излучателей и поглотителей (явлениями, приводящими в отсутствие эффекта Мессбауэра к смещению и уширению резонансной области энергий). Чрезвычайная острота такого неискаженного гамма-резонанса, его высочайшая избирательность позволяют не только заметить ничтожные (до 10 "-10 %) изменения энергии излучаемых и поглощаемых (или рассеиваемых) квантов, но и количественно их охарактеризовать, компенсируя эти изменения эквивалентным допплеровским сдвигом частоты квантов при движении источника или поглотителя (рассеивателя) со скоростью порядка нодчас всего несколько микрон/сек. Столь высокая чувствительность обеспечивает возможность наблюдения и количественного описания взаимодействий между электронными оболочками и электрич. зарядом, квадрунольным и магнитным моментами атомного ядра. По виду ЯГР-снектров удается раздельно охарактеризовать общее число -электронов и плотность их облака в районе расположения атомного ядра, участив в валентных связях -, р- и -электронов, взаимодейст- [c.535]