Электрон прецессия

Рис. 8. Вращение перигелия эллипса, по которому движется электрон (прецессия эллиптической орбиты)

Рисунок 1.3.2 - Схематическое изображение прецессии электронной орбиты

Рис. 1. Движение электрона с учетом прецессии ядра

Безразмерный параметр а, называемый постоянной экранирования, учитывает электронное (химическое) окружение, которое неодинаково для различных симметрично неэквивалентных ядер в одной и той же молекуле либо в различных по химическому строению молекулах. Иными словами, неэквивалентным протонам (или другим магнитным ядрам) отвечают различные величины о,Яо, каждая из которых, в свою очередь, зависит от напряженности Яо приложенного поля. В общем случае а зависит не только от прецессии своего электрона, но и от движений электронов соседних атомов, причем знак постоянной экранирования может быть как положительным, так и отрицательным (см. раздел 3.3.1). Параметр о меняется от значений порядка 10 у тяжелых атомов до значений порядка 10" для протонов. (О знаке величины сг см. 33.1). [c.60]

Измерение ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — метод анализа, основанный на резонансном поглощении электромагнитных волн веществом, помещенным в постоянное магнитное поле. Ядерный магнитный резонанс использует явление ядерного магнетизма. Атомные ядра многих химических элементов имеют определенный момент количества движения, т. е. вращаются вокруг собственной оси (спин ядра). Спин ядра аналогичен спину электрона. Магнитный момент возникает потому, что каждое ядро имеет электрический заряд. Для наблюдения ЯМР ампулу, содержащую анализируемое вещество, помещают в катушку радиочастотного генератора. Образец может быть жидким, твердым или газообразным. Катушку с ампулой помещают в зазоре магнита перпендикулярно направлению магнитного поля Ни- Генератор создает на катушке слабое переменное магнитное поле Нх- Резонанс наступает при условии ф=фо= У о, где ф — скорость вращающегося поля Нх, фо — скорость прецессии ядер в поле На, 7 — гиромагнитное отношение у = т1Р (т — магнитный момент ядра атома, Р — момент количества движения ядра). При выполнении условия приемник регистрирует небольшое изменение напряжения на рабочем контуре в виде сигнала в форме гауссовой кривой. Кривая характеризуется высотой сигнала и шириной кривой (полосы), [c.452]

Частота прецессии свободного электрона всегда одинаков , но из-за того, что методы радиоспектроскопии очень чувствительны к особенностям полей, окружающих электрон (локальные поля создаются атомными ядрами, находящимися вблизи электрона),, они могут регистрировать ее изменение, вызванное этими полями. [c.268]

Частота прецессии свободного электрона в поле Яо всегда одинакова, но из-за того, что методы радиоспектроскопии очень чув- ствительны к особенностям полей окружающих электронов (локальные поля создаются атомными ядрами, находящимися вблизи электрона), имеет место заметное ее изменение (химический сдвиг). [c.212]

По классическим представлениям, взаимодействие внешнего магнитного поля со спиновым магнитным моментом электрона приводит к прецессии последнего вокруг направления внешнего магнитного поля. Через спин-орбитальное взаимодействие прецессирующий спиновый магнитный момент увлекает за собой орбитальный магнитный момент, индуцируя орбитальное движение в плоскости, перпендикулярной внешнему полю. Орбитальное движение вносит свой вклад в суммарный магнитный момент электрона, приводя к отклонению величины ё от да. При этом -фактор описывается следующим выражением [c.10]

Рис, 2,11, Прецессия электронных спинов радикальной пары в магнитном поле Н и диаграмма уровней энергии [c.91]

Прецессия электронной орбиты приводит к дополнительному [c.295]

В результате химической реакции это соотношение нарушается, а восстанавливается оно путем перехода триплетной пары в синглетную (Т - -переход). Такие интеркомбинационные переходы (5 Т и 7 -> 5) запрещены правилами отбора, но происходят по ряду причин. Во-первых, в силу спин-решеточного взаимодействия путем обмена энергий между несущей спин частицей и окружающими ее молекулами растворителя (решетки). Время спин-решеточной релаксации (продольной Т и поперечной 72) достаточно велико (Ю -Ю с) и много больше времени существования радикальной пары (10 -10 с). Поэтому в низковязких жидкостях этот механизм перехода неэффективен. Во-вторых, 5-7-переход происходит в том случае, когда различаются частоты ларморовской прецессии спиновых моментов радикальной пары вокруг направления магнитного поля (Де-механизм). В этом случае индуцируется 3 7о-переход. Частота перехода равна разности частот ларморовской прецессии и прямо пропорциональна Ag = g - gl и напряженности поля Щ. Частота 5 -> 7о-перехода 10 рад/с достигается при Ag = 10 и Яо 10 А/м. В-третьих, причиной 5 -л 7-перехода является сверхтонкое взаимодействие спина электрона с ядерными спинами (СТВ-механизм). В отсутствие магнитного поля электронный и ядерный спины радикала прецессируют вокруг результатирующей суммарного спина. В ходе движения электронный и ядерный спины совершают взаимный переворот, в результате чего конфигурация пары 7+ переходит в -состояние. Скорость перехода зависит от констант СТВ. Для СТВ-механизма характерны времена перехода Ю -Ю с, т. е. соизмеримые с временем жизни радикальных пар. Таким образом, Б отсутствие магнитного поля СТВ-механизм является наиболее эффективным для 7 -переходов в радикальных парах. [c.197]

Диамагнитная восприимчивость мала и не зависит от температуры (см. гл. VI, 2), а поскольку диамагнетизм обусловлен прецессией электронных орбит и поляризацией электронных облаков, заметная дисперсия и поглощение возможны только при частотах I0 — 10 Гц. [c.351]

В результате в сильных полях влияние СТВ сводится к изменению частоты прецессии электронных спинов. Это означает, что в сильных полях СТВ вызывает 8-Тд переходы. В органических радикалах константа СТВ с протонами порядка 1 мТл, отсюда вызванные СТВ З-Т переходы происходят на временах порядка 10 наносекунд. [c.25]

При прецессии электрон в параллельной ориентации способен поглощать энергию (АЯ) от микроволнового источника и переходить в антипараллельную ориентацию (это явление называется зеемановским расщеплением для электрона) лишь при соблюдении следующего условия частота прецессии должна совпадать с частотой микроволнового источника (это явление называется электронным спиновым резонансом). Поглощенная энергия регистрируется в виде ЭСР (ЭПР)-спектра (рис. 21.1,6 или в). [c.341]

Так как распад происходит в магнитном поле Во, то синглетное состояние радикальной пары в момент ее возникновения можно представить в виде векторной модели так, как показано на рис. 1Х.28,а. Электронный спин 51 параллелен Во, а спин 5 антипараллелен Во. Фазовый угол между спин-векторами составляет 180°, так что суммарный спин равен нулю. Взаимодействие между Во и 51 (и 5г) приводит к прецессии электронного-спина вокруг направления поля, аналогично тому, как это происходит с ядерным спином (см. гл. VII). Так как радикалы К), [c.345]

Чтобы внести ясность в эти рассуждения, рассмотрим дальнее экранирование атомов водорода в бензоле [11 ]. Можно считать, что молекулярные я-орбитали бензола представляют собой в первом приближении круговой сверхпроводник, по которому под действием внешнего поля прецессируют подвижные электроны. (Поле вызывает также некоторую прецессию локализованных а-электронов, но, чтобы упростить рассуждения, мы примем, что электронные токи, вызванные магнитным полем, происходят исключительно в я-оболочке.) Таким образом, электронный ток течет в основном в плоскости, параллельной плоскости кольца, причем локальное магнитное поле, являющееся следствием кольцевого тока, показано на рис. 3.13 для того случая, когда поле Яо пересекает плоскость кольца под прямым углом. Очевидно, в том месте, где находятся протоны, индуцированное поле добавляется к внешнему полю, поэтому его действие состоит в дезэкранировании ароматических протонов, и это находится в соответствии с тем фактом, что все ароматические протоны дают сигналы в слабом поле. В жидкости или в растворе ориентация, изображенная на рис. 3.13, возникает только на мгновение, поскольку вращение непрерывно изменяет угол, под которым магнитные силовые линии пересекают плоскость кольца. В общем случае можно полагать, что кольцевой ток индуцируется той составляющей поля Яо, которая перпендикулярна к плоскости кольца. Интенсивность локального поля изменяется в соответствии с ориентацией молекулы относительно Яо, но направление его по отношению к протонам остается постоянным, т. е. пунктирные линии на рисунке изображают магнитные силовые линии локального поля независимо от ориентации внешнего поля. Поэтому усредненный многочисленными вращениями суммарный эффект кольцевого тока должен дезэкранировать ароматические [c.92]

Спектры ЯМР жидкостей и растворов содержат ряд сравнительно узких линий, отвечающих структурно неэквивалентным протонам. Если протоны эквивалентны (например, для протона в Н2О), то наблюдается одна линия. Напротив, протонам групп СНз, СНг и ОН в молекуле СгНзОН отвечают разные частоты. Это происходит потому, что на ядерный спин действует электронное окружение ядра. Электроны прецессируют в направлении, противоположном направлению прецессии ядер, и создают вторичное магнитное поле Н, пропорциональное Но. Вблизи ядра оно равно [c.338]

Ядра изолированы от окружающей их решетки электронными оболочками и не могут отдать избыточную энергию путем соударений. Вероятность спонтанного (самопроизвольного) излучения в радиоволновом диапазоне ничтожно мала (например, время жизни протона в возбужденном состоянии равно лет). Существует, однако, безызлучательный путь отдачи энергии ядрами, называемый релаксацией. Дело в том, что в каждом образце, содержащем магнитные ядра, возникают слабые флуктуирующие (хаотически меняющиеся) локальные магнитные поля, обусловленные межмолекулярными и внутримолекулярными движениями. Эти магнитные поля содержат весь спектр колебаний, в том числе и тех, которые совпадают с частотой ларморовой прецессии магнитных ядер данного изотопа. Соответствующая компонента этого локального поля может вызвать переход того или иного прецессирующего ядра с верхнего уровня на нижний путем резонансного взаимодействия с ним. Энергия этого перехода передается элементам решетки в виде дополнительной поступательной, вращательной или колебательной энергии, т. е. превращается в тепловую энергию образца. Такой процесс охлаждения ядерных спинов называется спин-решеточной релаксацией. Он будет происходить довольно часто, поскольку, как показывает расчет, вероятность вынужденного излучения или ядерного магнитного резонанса велика (в противоположность спонтанному излучению). Система возбужденных ядер получает возмож- [c.22]

Подобно магнитным ядрам электроны, имеющие спин и магнитный момент х = —7,421 10 Дж м/А, который можно найти по формуле = —gps, прецессируют во внешнем магнитном поле Но- Эту прецессию можно аппроксимировать как появление локального электронного тока, тока в микроскопическом витке провода, охватывающем ядра атома. В результате этого электроны, окружающие ядро, экранируют его, так что суммарное, локальное магнитное поле Я ок, которое испытывает ядро, несколько отличается от поля Но, приложенного извне. Если ограничиться воздействием только своего ( своих ) электрона, то можно показать, что возникающее в результате электронной прецессии вторичное, индуцированное магнитное поле Яинд в месте расположения ядра имеет направление, противоположное внешнему полю, а его напряженность прямо пропорциональна напряженности [c.59]

Анизотропия д-фактора возникает в результате взаимодействия сш1-нового углового момента с орбитальным угловым моментом. Спиновый угловой момент ориентируется в зависимости от направления поля, но орбитальный угловой момент, который связан с электронами, движущимися по молекулярным орбиталям, привязан к орбитальной волновой функции. Рассмотрим орбитальный вклад в момент электрона, находящегося на круговой молекулярной орбите, которая может прецесси-ровать вокруг оси г молекулы. На рис. 9.17 схематически показаны две [c.31]

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]

Поэтому в спектре атома водорода в дополнение к исходным линиям при наличии магнитного поля должен появиться ряд новых линий, расположенных по обе стороны от основных. Это связано с тем, что m и т могут принимать как положительные, так и отрицательные значения. Более того, линии должны располагаться на равных расстояниях, пропорциональных напряженности магнитного поля Н. Эти факты были открыты Зееманом еще в 1896 г. Интересно, что величина разделения линий еЯ/4лгИеС не содержит постоянной Планка. Вот почему классическая электромагнитная теория света смогла объяснить эту величину. Лармор показал, что задачу можно решить, если использовать аналогию с движением вращающегося волчка при действии небольшой по величине внешней силы. Движущийся по орбите электрон ведет себя подобно волчку — исходная частота движения электрона по орбите остается почти неизменной, однако плоскость орбиты прецесси-рует. Лармор показал, что частота, отвечающая прецессионному движению, равна еН/ пт с. Однако классическая теорпя не была в состоянии объяснить число спектральных линий, возникающих в магнитном поле. Перед тем как перейти к другим темам, укажем еще на одно важное обстоятельство. Из уравнения (108) видно, что в общем случае может иметь 2/с2 + 1 различных значений, а wij может иметь 2/ -fl значений. Поэтому переходы между двумя состояниями, описываемыми с помощью чисел f j и / j, могут осуществиться 2k - -i) (2/q + l) способами. Одиако на опыте найдено значительно меньше линий, чем следовало ожидать пз уравнения (110). Это означает, что некоторые из возлюжных переходов фактически являются запрещенными. Дальнейшие опыты показали, что волновые числа, соответствующие наблюдающимся на опыте линиям, можно найти, если предположить, что возможны только такие переходы, при которых т изменяется на единицу или остается постоянным. Это дает нам первое эмпирическое правило отбора, а именно [c.122]

Очень слабая намагниченность диамагнитных веществ, противоположная направлению внешнего магнитного поля, объясняется тем, что все электронные орбиты в атомах или молекулах под действием магнитного поля приходят во вращательное движение (пре-дессируют) вокруг направления поля. Исходя из модели прецесси-рующнх электронных орбиталей, диамагнитная восприимчивость атомов хдА, отнесенная на 1 моль вещества, равна [c.190]

Если вращающийся заряд (электрон) находится в магнитном поле Я, то вектор магнитного момента вращается (процессирует) вокруг направления поля с частотой еН1 2тс) (ларморова частота). При этом если магнитный момент электрона направлен по полю, тЬ частота его обращения уменьшается, если же электрон вращается в обратном направлении, частота и магнитный момент возрастают. Таким образом, вызванное прецессией изменение магнитного момента в обоих случаях направлено против поля. Этот эффект вполне отчетливо проявляется у диамагнетиков (ланжеве-новский диамагнетизм). [c.89]

TOB, в состоянии, отвечающем терму 5о, то действие магнитного поля Н на него сведется к прецессии всей совокупности электронов вокруг направления поля (при это ядро считается неподвижным и рассматриваются только эффекты, пропорциональные первой степени Я предполагается, что система обладает осевой симметрией относительно направления Я). [c.90]

В молекулах симметрия электронного облака отклоняется от осевой, прецессия затрудняется и в выражении для магнитной восприимчивости появляется член, имеющий знак, обратный знаку ланжевеновской восприимчивости. Формально это равноценно возникновению некоторого парамагнетизма, изученного Ван-Флеком и носящего название ванфлековского или поляризационного. [c.90]

При помещении в-ва в магн. поле в электронной оболочке каждого из атомов, в силу закона электромагнитной индук-Щ1И, индушсруются дополнительные (к токам, обусловленным движением электронов по атомным орбиталям) микроскопич. круговые токи, к-рые создают в каждом атоме дополнительный (к собственному) магн, момент, направленный противоположно внеш. магн. полю. Эти дополнит, токи обусловлены тем, что электроны в атомах приобретают дополнит, вращательное движение (наз. прецессией Лармора) вокруг оси, проходящей через центр атома и совпадающей с направлением магн. поля, что и приводит к появлению добавочного магн. момента. Поскольку этот момент направлен навстречу полю, всегда отрицательна. В общем случае Xd слабо зависит от напряженности магн. поля и т-ры. [c.43]

Захват электрона мюоном i приводит к образованию атома мюония Ми-водородоподобного атома, в к-ром центр, ядром вместо протона является Радиус атомной орбиты Ми 0,0532 нм, потенциал ионизации 13,54 эВ, масса 1/9 массы атома Н. Как и позитроний, мюоний может находиться в орто- и пара состояниях. Основные измеряемые характеристики Ми-степень ориентации спина относительно оси квантования (поляризация) и ее изменения во времени (релаксация), зависящие от хим. р-ций Ми. В магн. палях мюон и орто-мюоний претерпевают ларморову прецессию спина (системы спинов) с частотами, отличающимися в 103 раза, что позволяет экспериментально идентифицировать хим. состояние частиц. Ядерно-физ. эталонами времени при исследовании скорости взаимод. мюония с в-вом являются частота квантовых переходов между энергетич. состояниями мюония (( о = 2,804-10 с" ) и постоянная распада мюона X = 4,545-10 с", по отношению к к-рым измеряются абсолютные константы скорости реакций. [c.20]

О — синглетное состояние 5о с суммарным спнном. равным 0 фазовый угол равен 180 б — различие в скоростях прецессии электронных спинов приводит к изменению фазового угла в — триплетное состояние То с суммарным спииом, равным 1 фазовый угол Составляет О . [c.345]

И Кг имеют различную структуру, то частоты ларморовых прецессий со соответствующих электронных спинов будут различаться между собой. В спектроскопии ЭПР ларморова частота определяется соотношением [c.346]

Т — константа магнитного вращения постоянная Вердё). В классической электронной теории эффект Фарадея сводится к эффекту Зеемана. Электрон, рассматриваемый как гармонический осциллятор, колеблется в отсутствие магнитного ноля с круговой частотой Ыо. В магнитном поле, направленном вдоль луча. света, спектральная линия с частотой ы расщепляется на две, поляризованные по кругу влево и вправо. Величпца расщепления равна 2 ыя1, где л — круговая частота ларморовой прецессии [c.159]

Спектры ЯМР жидкостей и растворов содержат ряд сравнительно узких линий, отвечающих структурно неэквивалентным протонам. Так, в спектре 1,1,2-трихлорэтана lHj —СНСЦ при невысоком разрешении наблюдаются две линии, отвечающие протонам групп Hj и СН с отношениями интенсивностей 2 1. Это происходит благодаря экранирующему воздействию электронного окружения ядра на его спин. Электроны прецессируют в направлении, противоположном прецессии ядер, и создают вторичное поле // = —аЯо. На ядро действует эффективное поле [c.169]

Такова феноменологическая теория эффекта Фарадея [32, 33]. В классической электронной теории эффект Фарадея сводится к эффекту Зеемана. Электрон, рассматриваемый как гармонический осциллятор, колеблется в отсутствие магнитного поля с круговбй частотой шо- В присутствии поля, направленного параллельно лучу света, спектральная линия с частотой шо расщепляется на две, поляризованные по кругу вправо и влево. Величина расщепления равна 21шн , где шд — частота ларморовой прецессии [c.440]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология