Спин ядра

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР), получивший широкое применение, в частности, для определения строения некоторых видов органических молекул, основан на исиользовании различия магнитных свойств атомных ядер. Так, спин ядра в атомах С, равен нулю, в атомах Н, ои равен половине, а в атомах Ы, — единице . Метод ЯМР дает возможность определять строение молекул некоторых органических соединений, подвижность частиц в кристаллах в разных условиях. Он все шире применяется при изучении кинетики и механизма химических реакций, состоятя веществ в растворах, процессов протонного обмена между молекулами в растворах, для анализа сложных смесей продуктов реакций и для других целей. [c.90]

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]

Атомные ядра включают N нейтронов и Z протонов. Параметры и свойства атомных ядер влияют на протекание химических процессов, так как масса, заряд, энергия связи, устойчивость и ядерный спин ядра в значительной мере определяют свойства атома в целом. Отметим прежде всего, что с помощью масс-спектроскопических методов можно обнаружить разность ме кду массой ядра и массой, найденной простым суммированием масс составляющих его нуклонов, — так называемый дефект массы Ат. Энергетический эквивалент дефекта массы представляет собой энергию связи нуклонов в ядре. Ат = = 1,0078 Z+1,0087 N —т. Для ядра гелия Ат = 0,03 а. е. м., что соответствует 27,9 МэВ. Энергия связи ядра химического элемента приблизительно линейно зависит от массового числа A=--Z- -N. Если построить график зависимости средней энергии связи па один нуклон от массового числа, наблюдается максимум при средних значениях массового числа. Таким образом, ядра со средним массовым числом более устойчивы, чем тяжелые или легкие. Следует отметить, что тяжелые ядра богаче нейтронами, чем легкие. При Z>84 уже не существует стабильных ядер. Различают следующие виды ядер изотопы (равные Z, неравные N), изотоны (неравные Z, равные N), изобары (неравные Z, неравные N, равные А), изомеры (равные Z и N, однако внутренняя энергия неодинакова). Для нечетных А имеется лишь одно стабильное ядро, а для четных — несколько стабильных ядер изобаров (правило изобар Маттауха). [c.34]

Ядра некоторых химических элементов обладают магнитными моментами. Согласно квантовой механике, число возможных значений проекции магнитного момента на направление постоянного магнитного поля определяется спином ядра, т. е. его собственным моментом импульса. Число таких проекций равно 2/-Ы, где / — значение спина ядра, выраженное в единицах Й = /г/(2я) = = 1,0544-10 Дж-с. Ядро с магнитным моментом = уМ в магнитном поле напряженностью Но обладает энергией к.гНо, где Цг — проекция магнитного момента на ось г, вдоль которой направлено поле. Таким образом, ядро, обладающее магнитным моментом, во внешнем постоянном магнитном поле Яо имеет 21+1 дискретных энергетических уровней [c.211]

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, обладающих спином 1/2, и может также иметь отличный от нуля результирующий спин 1, т. е. угловой момент количества движения, характеризуемый вектором Р = й1, где Й = А/2л, А — постоянная Планка. Отсутствие или наличие спина ядра и его значение определяются [c.7]

Появившийся в уравнении (X, 37) дополнительный член 1п а всегда включается в выражение для 5др он обусловлен явлением взаимодействия вращения молекулы и спина ядра (см. след. стр.). [c.338]

Наличие спина ядра с квантовым числом момента вращения 3 ядра увеличивает число микросостояний молекулы в любом ее энергетическом состоянии в 11(25+1) раз [произведение (2я+1) для всех ядер молекулы]. Энтропия молекулы увеличивается на соответствующее слагаемое, которое, однако, для расчетов изменения энтропии и химических равновесий не имеет значения, так как при любых перемещениях ядер и их сочетаниях в новые молекулы в процессе химической реакции это слагаемое не изменяется. В табличные, так называемые практические величины энтропии, это слагаемое не включается. [c.340]

Наряду с энергией связи и стабильностью ядер больщое значение в химических процессах имеют также магнитный и электрический моменты ядра. Спин ядра складывается из спинов нуклонов С/2Й) таким образом, что составляет четное или нечетное число, кратное исходному спину /гй. Поэтому спин ядра может для разных элементов меняться от О до 4,5. Он проявляется в сверхтонкой структуре атомных спектров и является основой метода ядерного магнитного резонанса. Так называемый квадрупольный момент ядра Q отражает асимметрию распределения заряда в ядре. Он особенно важен при взаимодействии между неполярными молекулами (например, молекулами СОг в газовой фазе). Q дает также информацию об отклонении ядра от сферической формы. [c.35]

При расчете константы равновесия химической реакции спин ядра и эффект изотопии не учитываются. [c.167]

Если спин ядра равен единице (например, у атома азота), то возможны три ориентации ядер-ного магнитного момента по полю, против поля (т/= + 1) и перпендикулярного полю (т = 0). [c.239]

Энтропия одноатомного газа, если его молекулы находятся на низшем электронном уровне и спин ядра отсутствует, выражается уравнением [c.500]

При наличии спина ядра в (XV, 28—34) следует ввести множитель, учитывающий его влияние на вращательные уровни. Если принять независимость Рвр и QяJ друг от друга, получим [c.512]

Поскольку Сяд = ф(7 )1 то, как это следует из (XV,20,21), спин ядра не влияет на Н°, Су и С°р, но в соответствии с (XV, 22,23) он изменит энтропию и энергию Гиббса. В связи с этим различают полную (абсолютную или спектроскопическую) энтропию и практическую (термохимическую). Последняя равна общей за вычетом энтропии спина , т. е. [c.513]

Можно считать, что каждый атом обладает одинаковым спином независимо от того, находится он в изолированном состоянии или входит в соединение. Поэтому при вычислении А5° и АС°, а значит, и при расчете равновесия составляющие спина взаимно уничтожаются. Учет спина ядра необходим лишь при очень низких температурах (для водорода — ниже 0°С, для дейтерия — ниже 70 °С, для других же веществ —при еще более низких температурах). [c.513]

Следует учесть, что в таблицах иногда приводят неоднородный материал, т. е. для одних реагентов значения — (G° — Ни)/Т даются с учетом спина ядер, а для других — без учета его. В таких случаях, прежде чем приступить к расчету равновесия, необходимо получить для всех веществ однородные величины. Так, если для какого-либо вещества, содержащего водород (например, для углеводорода), даются значения — G° — Hl)IT с учетом спина ядра, то для его исключения следует отнять от значения — (G° — Но)/Т в соответствии с (XV, 54) и данными с. 512 на каждый атом водорода 1п 2. [c.519]

Статистический метод расчета позволяет учесть эффекту, которые не поддаются обработке методами классической термодинамики (спин ядра, изотопия и т. д.). [c.520]

Несмотря на эти очевидные преимущества протон-электронной модели, она столкнулась с рядом серьезных трудностей. В числе первых были трудности, связанные с объяснением момента количества движения, или спина ядра. Идея о ядерном спине была использована Паули в объяснении существования сверхтонкой структуры некоторых спектральных линий. Путем использования спектрометра с большой разрешающей способностью было показано, что для многих спектральных линий свойственно очень тонкое расщепление, которое невозможно объяснить электронной структурой атома или наличием изотопов у рассматриваемого элемента. Паули количественно объяснил эти линии, полагая, что у ядра, как и у электрона, имеется момент количества движения. Момент количества движения ядра складывался из собственного спина, равного (й/2я)/2 для элементарных частиц, входящих в ядро (протон или электрон), и из орбитального момента количества движения. Общий момент количества движения, или спин ядра [c.392]

Квантовомеханическая теория изомерных переходов приводит, по крайней мере, к полуколичественному пониманию их природы. Молено показать, что вероятность перехода зависит прежде всего от выделяемой энергии и от изменения спина ядра при переходе от первоначального к конечному состоянию. Если энергия фотона мала, а изменение спина ядра велико, то вероятность перехода будет мала. Можно сделать общее заключение, что долгоживущий изомер отличается на большую величину ядерного спина по сравнению с конечным энергетическим состоянием. Часто изменения ядерного спина достигают значения четырех или пяти для довольно долгоживущего изомера. [c.410]

Величина /, которую обычно называют спином ядра, определяется как наибольшее значение, которое может принять проекция вектора момента количества движения р на направление приложенного магнитного поля Яо, выраженная в величинах Й [c.12]

Ядро Ядерный спин Ядро Ядерный спин [c.306]

Допущение (VIII, 45) называется постулатом Планка (1912). При дальнейщем развитии термодинамики этот постулат получил широкое применение для определения так называемых абсолютных значений энтропии. Вместе с тем выяснился его условный характер было найдено, что и при абсолютном нуле некоторые составляющие энтропии, обусловл11ваемые спином ядра и изотопным эффектом, не становятся равными нулю. При обычных химических реакциях эти составляющие не изменяются. Поэтому практически их можно не учитывать, и для таких реакций выводы, получаемые на основе постулата Планка, не нуждаются в уточнении. Однако сам постулат приобретает характер условного допущения. [c.279]

В случае нитроксилвных радикалов ЭПР-спектр содержит три компоненты и.з-за взаимодействия спинов ядра азота и одиночного электрона. Интенсивность и расстояние между спектральными линиями позволяют рассчитать время корреляции вращательного движения. [c.100]

Ядерный электрический квадрупольный момент eQ является мерой отклонения распределения электрического заряда в ядре от сферической симметрии. Качественно можно представить четыре возможных типа ядра (рис. IV.1). Если суммарный спин ядра /а и, следовательно, его магнитный момент fin равны нулю (рис. IV.1, а), то распределение заряда в ядре характеризуется сферической симметрией, и квадрупольный момент eQ отсутствует. Распределение заряда остается сферическим, т. е. eQ==0, и при спине ядра 1а= /2, когда ЦпфО (рис. IV.I, б). Если / 1 (цп О), то сферическая симметрия распределения заряда нарушается, и появляется электрический квадрупольный момент eQ= 0. На рис. [c.89]

Энергия квадрупольного взаимодействия д отлична от нуля только в том случае, когда не равен нулю интеграл (1У.6), т. е. распределение заряда ядра не имеет сферической симметрии. Наличие спина ядра / 1 придает распределению заряда ядра эффективно цилиндрическую симметрию. Если принять за главную ось эллипсоида вращения, представляющего тензор квадрупольного момента, ось = 2, то, учитывая, что ++ = ИМвбМ Qxx—Qvv = — Qzг 2. Таким образом, для определения квадрупольного момента ядра нужен, как уже говорилось, всего один параметр Q Qгz, а выражение энергии квадрупольного взаимодействия (1У.7) в координатах 1=х, у, г можно переписать в виде [c.93]

Ядерный электрический квадрупольный момент eQ — мера отклонения распределения электрического заряда в ядре от сферической симметрии eQфQ, если /а>1 (/а — спин ядра). Все известные величины eQ лежат в пределах — 2<е<3< + 10 барн (барн=10 м ). [c.276]

Плотности жидкого и твердого гелия различны, так что Aw конечно. Однако горизонтальный ход кривой плавления (рис. VIII.4, кривая III) означает, что dp/dT = 0. Отсюда приходим к выводу, что Д5 = О, т. е., принимая во внимание III закон, 5o( ) равно нулю. Редкий изотоп гелия Не, который стал в последнее время более доступным благодаря искусственному получению, также остается жидким при очень низких температурах. Если Не не обладает спином ядра, то Не имеет ядерный [c.295]

Спин ядра равен сумме сппнов частиц, его составляющих. Поэтому, если сумма протонов и нейтронов равна четному числу, то спин равен целому числу (или нулю) в обратном случае спин — полуцелое число. Значения спиновых квантовых чисел для некоторых элементов указаны ниже [c.512]

Решение. Спин ядра атома кислорода равен нулю поэтому Сспив = I и Q = Qaл Тогда в соответствии с данными табл. 32 и уравнением (XV, 3) получим (в расчете на 1 г-атом) [c.514]

ВИДИМ, что СТС обусловлено магнитным полем >1т,7( л рл )> которое ядро создает вблизи электрона. Величину Яй+-4 п,/( лрл0 можно рассматривать как эффективное поле (Нзфф). Так как разрешены переходы между состояниями с разной проекцией электронного спина (Дт = 1) и одинаковой — ядерного (Ат, = 0), то при взаимодействии спина 5= /2 одним ядром должны появиться две линии равной интенсивности, если спин ядра равен /г- [c.289]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология