Спектроскопия мессбауэровская

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]

Так, в случае спектроскопии ЯМР и ЭПР уровни энергии, между которыми происходят переходы, появляются у системы только во внешнем магнитном поле (зеемановские уровни), т. е. не являются ее собственными. В то же время в спектроскопии ЯКР и ядерного гамма-резонанса (ЯГР или мессбауэровской спектроскопии) так же, как во всех методах оптической спектроскопии, соответствующие энергетические состояния ядер или вообще систем являются их собственными, т. е. существуют как свойство системы без наложения внешних полей. [c.3]

Некоторые из физических методов особенно широко исполь зуются в химических лабораториях, например спектроскопия ЯМР и ЭПР, спектрополяриметрия (ДОВ и КД), и поэтому они рассмотрены подробнее. В то же время с помощью менее распространенных методов, таких, как рентгеновская и фотоэлектронная спектроскопия (ФЭС), ядерный квадрупольный резонанс, мессбауэровская спектроскопия, эффект Фарадея и др., получают также чрезвычайно важную информацию, поэтому некоторые из этих методов стали быстро развиваться, например ФЭС, и применение их химиками постоянно расширяется. Вообще ценность любого метода проявляется только тогда, когда он применяется для решения конкретных химических задач, и особенно возрастает при совместном использовании с другими методами. [c.4]

Спектроскопия ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), относящаяся к радиоспектроскопическим методам, и метод мессбауэровской спектроскопии, называемый также методом ядерного гамма-резонанса (ЯГР), используются в структурных исследованиях и позволяют получать уникальную информацию о распределении электронной плотности и характере химических связей по сдвигам резонансных сигналов ядер и параметров градиента неоднородного электрического поля на ядрах, создаваемого электронным окружением. Эти данные важны как опорные для теоретической и квантовой химии. Оба метода применимы для исследования только твердых образцов. Исключительно высокая чувствительность обоих методов к малейшим изменениям электрических полей открывает возможность исследования широкого круга проблем, связанных с внутри- и межмолекулярными взаимодействиями. [c.87]

Экспериментальные методы исследования, безусловно, стали неотъемлемой частью физико-химии кластеров, более того, развитие многих методов, таких, например, как туннельная микроскопия, спектроскопические методы с применением синхротронного излучения, электронная спектроскопия, мессбауэровская спектроскопия и др. способствовали развитию самой науки о кластерах. [c.585]

Диагностика продуктов электродугового синтеза углеродных нанотрубок на катализаторах Fe и Fe-Ni методом мессбауэровской спектроскопии. [c.110]

НЫМИ И весьма неожиданными методами. Напомним, что константа квадрупольного взаимодействия может быть получена методом микроволновой спектроскопии, а в гл. V увидим, что она измеряется и в мессбауэровской спектроскопии. [c.103]

Два рассматриваемых в разделе метода на первый взгляд, казалось бы, имеют мало общего. Действительно, если иметь в виду частотные (Гц) диапазоны, в которых происходят соответствующие квантовые переходы, то они отличаются на десять-пятнадцать порядков (в спектроскопии ЯКР 10 . .. 10 Гц, а в мессбауэровской спектроскопии 10 ... 10 3 Гц). Это ведет к тому, что техническое воплощение методов не имеет ничего общего. Есть, конечно, у каждого из них и не только аппаратурная специфика. Но при всем том многие данные, получаемые химиками при использовании этих методов, по своему характеру весьма близки и касаются электронной структуры, а шире — химического строения веществ. [c.88]

Для химиков чрезвычайно важна та эмпирическая основа для изучения закономерностей распределения электронной плотности в молекулярных системах, которую представляют данные мессбауэровской спектроскопии, как и спектроскопии ЯКР. На них опираются такл<се квантово-механические расчеты многоэлектронных систем. Оба рассматриваемых метода имеют также прикладное значение в химических исследованиях, как структурно-аналитические. [c.89]

В методе спектроскопии ЯКР, как и в других физических методах исследования, химики всегда стараются провести корреляцию получаемых данных с химической информацией и данными других методов. Данные ЯКР сопоставляются, в частности, с данными ЯМР, мессбауэровскими и ИК спектрами и т. д. Найдены полезные корреляции частот ЯКР некоторых изотопов с константами ионизации рКа карбоновых кислот, ст-параметрами Гаммета и Тафта, индексами реакционной способности и др. [c.109]

ГЛАВА V МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ [c.112]

На рис. У.З, а в качестве примера представлена схема широко используемого в мессбауэровской спектроскопии распада радиоактивного материнского изотопа Со с образованием при захвате электронов возбужденных состояний изотопа Р и переходом ядер в основное состояние Fe. Изотоп Со доступен (получают в циклотроне) и удовлетворяет как материнский изотоп четвертому условию. Из верхнего возбужденного состояния Ре меньшая часть ядер (9%) непосредственно переходит в основное состояние с испусканием у-квантов высокой энергии, а большая часть (91%) — в более низкое возбужденное состояние (мессбауэровский уровень), удовлетворяющее третьему условию, из этого состояния и осуществляется мессбауэровский переход. Изотоп Ре в основном состоянии удовлетворяет последнему условию, и хотя его природное содержание всего около 2%, этого достаточно. Именно такое ядро и является партнером мессбауэровского возбужденного ядра, т. е. поглощает испущенный им у-квант, переходя при акте ЯГР в возбужденное состояние. [c.116]

Таблица V.l. Характеристики некоторых ядер, используемых в мессбауэровской спектроскопии

Чаще всего в мессбауэровской спектроскопии в качестве источника -излучения (излучатель) используется какое-либо стандартное вещество, а поглощающим у-кванты веществом является исследуемый образец. Иногда, наоборот, изучаемое вещество содержит возбужденные ядра, а стандартом является поглотитель у-квантов, а не излучатель (например, в некоторых системах галоген —ксенон), но если не делается специальных оговорок, то имеется в виду первый вариант. [c.118]

Интерпретация мессбауэровских спектров при одновременном квадрупольном и магнитном сверхтонких взаимодействиях весьма сложна. Как и в спектроскопии ЯКР (см. гл. IV), для облегчения интерпретации иногда используют внешнее магнитное поле, с помощью которого можно бывает определить как направление градиента электрического поля на ядре ед, так и параметр асимметрии Т). [c.123]

Мессбауэровская спектроскопия находит применение в различных областях науки и техники, в частности, кроме химии она широко используется в физике твердого тела, геологии и биологии. К обратным задачам данного метода, которые решаются химиками, относятся определение степени окисления атомов, участвующих в мессбауэровских переходах, их валентных состояний, структурные определения, заключения о распределении электронной плотности, характере химических связей и т. п. [c.123]

Необходимость работы в широком интервале температур и при очень низких температурах (до 1 К и ниже), что бывает связано также с необходимостью работы в сильных магнитных полях, получаемых на магнитах в условиях сверхпроводимости, обусловливает большую сложность и дороговизну не только основного, но и необходимого для мессбауэровской, спектроскопии дополнительного оборудования. Недавнее открытие высокотемпературной сверхпроводимости, достигаемой на некоторых керамиках уже при температурах жидкого азота (а не гелиевых, как раньше), приведет, возможно, к существенному упрощению и удешевлению аппаратуры. [c.129]

В мессбауэровской спектроскопии применяется также метод матричной изоляции при низких температурах исследовались, в частности, атомы железа и молекулы Рег в различных матрицах (в Хе, N2, СН4 и др.), а также и другие объекты. [c.129]

В последние годы получили развитие исследования мессбауэровских спектров при высоких давлениях (до мегабар). Интервал достигаемых давлений определяется наличием сверхпрочных материалов, например, таких, как алмаз, и соответствующей конструкцией камеры с образцом (аналогично кюветам высокого давления в ИК спектроскопии и рентгеноструктурном анализе). Хотя высокие давления сравнительно слабо влияют на электронные оболочки атомов, измеряемые в зависимости от давления параметры мессбауэровских спектров несут новую информацию о взаимодействии ядра с электронным окружением. По сравнению с другими методами мессбауэровская спектроскопия в исследованиях при высоких давлениях отличается даже большей чувствительностью к изменениям энергии взаи.модействия. [c.130]

Конечно, методы спектроскопии ЯКР и мессбауэровской спектроскопии не столь широко распространены и применяются в химических исследованиях, как ЯМР, ИК или масс-спектроскопия и некоторые другие. Это связано как с малой доступностью и сложностью приборного оборудования, так и с ограниченностью круга объектов и решаемых проблем. В обоих методах эффекты, на которых они основаны, наблюдаются на ядрах далеко не любых элементов и изотопов, а, кроме того, исследоваться могут только твердые образцы, количества которых, необходимые для работы, довольно велики. [c.131]

Какими главными факторами определяется изомерный (химический) сдвиг в мессбауэровской спектроскопии [c.132]

Перечислите основные химические применения мессбауэровской спектроскопии. [c.132]

Детальное описание экспериментальных ЯГР спектрометров для проведения мессбауэровских экспериментов дано в работах [1] и [IX.8]. В данном разделе сформулируем лишь основные требования к источникам, поглотителям и детекторам, используемым в ЯГР спектроскопии. [c.189]

Необходимо отметить, что нанометровые объекты хорошо известны с прошлого и позапрошлого века, как, например, коллоиды или гетерогенные катализаторы, включающие наночастицы на поверхности носителей. Однако в последнее десятилетие двадцатого века произошло выделение таких понятий, как нанокластер, наноструктура, и связанных с ними явлений в отдельную область физико-химии. Это произошло главным образом в результате значительного прогресса в получении и исследовании нанообъектов, возникновении новых наноматериалов, нанотехнологий и наноустройств. Синтезированы новые гигантские нанокластеры ряда металлов, фуллерены и углеродные нанотрубки, многие наноструктуры на их основе и на основе супрамолекулярных гибридных органических и неорганических полимеров и т.д. Достигнут замечательный прогресс в методах наблюдения и изучения свойств нанокластеров и наноструктур, связанный с развитием туннельной и сканирующей микроскопии, рентгеновских и оптических методов с использованием синхротронного излучения, оптической лазерной спектроскопии, радиочастотной спектроскопии, мессбауэровской спектроскопии и т. д. [c.9]

Переходя к твердому состоянию, мы в значительной степени уменьшаем ширину резонансных линий по сравнению с тем, что показано на рис. 15.1. В твердом состоянии доплеровское уширение становится пренебрежимо малым и имеет величину около 10эВ для у-квантов с энергией 100 кэВ и излучателей с массовым числом 100. Полная ширина линии на ее полувысоте дается с помощью принципа неопределенности Гейзенберга как А =/г/т = 4,5610 10 = 4,6710 эВ, или 0,097 мм/с (для Ре). Ширина линии—величина бесконечно малого порядка по сравнению с энергией источника 1,410 эВ. Времена жизни возбужденных состояний мессбауэровских ядер лежат в интервале от 10 до 10" ° с, что ведет к ширине линий большинства ядер от 10 до 10 эВ. Этот вопрос обсуждается в работах [1—5], в которых более подробно рассматривается МБ-спектроскопия. [c.287]

В нашей работе методом мессбауэровской спектроскопии исследовалось структурное и магнитное состояние соединений железа в конденсированных в разных местах реактора сырых продуктах электродугового испарения в зависимости от химической природы катализатора, его концентрации, технических параметров диспергирования и в соответствии с местами наибольшего выхода одностенных нанотрубок. В качестве катализаторов использовались ультрадисперсные порошки или чистого Ре, или смеси Ре и N1 в разной концентрации. Было установлено, что химическая природа катализатора определяет количественное соотношение между образующимися большими, инертными металлическими частицами, инкапсулированными в углеродную оболочку, и мелкими металлическими наночастицами, являющимися каталитическими центрами зарождения одностенных ианотрубок. Анализ параметров мессбауэровских спектров позволил связать эффективный выход одностенных нанотрубок с формированием на мелких каталитических частицах железографитового комплекса. [c.110]

Метод мессбауэровской спектроскопии, называемой иногда спектроскопией ядерного гамма-резонанса (ЯГР), основан на изучении поглощения -у-излучения какого-то ядра-источника ядром того же изотопа, находящимся в исследуемом образце. Возможность такого поглощения, т. е. у-резонанса, зависит не только от разности энергий возбужденного и основного состояний ядер. Условия резонанса соблюдаются только тогда, когда устранен также эффект отдачи ядер при испускании и поглощении уквантов, а также скомпенсирован каким-то образом эффект Допплера. Метод получил свое развитие именно с того момента, когда это было понято, а еще раньше экспериментально был найден простой и едва ли не единственно возможный путь ликвидации потерь на отдачу. [c.112]

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]

Настройка источника монохроматического уизлучения для получения мессбауэровских спектров может достигаться за счет эффекта Допплера. Дело в том, что у(ист> включает как составляющую энергию этого эффекта (см. выше зависимость Еу от Ео и от скорости движения ядра), и ее можно в некотором интервале варьировать, двигая с какой-то скоростью v источник относительного поглощающего вещества. Это движение модулирует частоту укван-тов, и, когда энергия фотона Ey = hv становится равной т(погл)> он поглощается ядром поглотителя, т. е. происходит ЯГР. Чем больше скорость движения источника в направлении поглотителя ( + ц),тем больше Еу. Наблюдаемые в мессбауэровской спектроскопии разности энергии А т= т(ист)— г(погл) соответствуют относительным скоростям движения порядка миллиметра в секунду, которые легко осуществляются и точно измеряются. [c.117]

Интересным является вопрос о так называемой стереохимической активности неподеленных электронных пар, который помогает выяснять мессбауэровская спектроскопия. Если в случае легких элементов свободная пара всегда играет роль в определении стереохимической конфигурации, то у тяжелых элементов это не очевидно. В мессбауэровском спектре ионов ТеХб (X — С1, Вг, I) не наблюдается, например, квадрупольного расщепления, т. е. они имеют строение правильного октаэдра. Такой же вывод следует из данных рентгеноструктурного анализа и колебательной спектроскопии. Видимо, электронная пара занимает 55-орбиталь и поэтому не является стереохимически активной. С другой стороны, у иона 1Рб и изоэлектронной молекулы ХеРе неподелеиная пара стереохимически активна, так что они имеют структуру искаженного октаэдра, и наблюдается квадрупольное расщепление. [c.125]

Как всякий физический метод, мессбауэровская спектроскопия имеет свое характеристическое время. Если изучаемое соединение само меняется во времени, т. е. происходят, например, обменные процессы или переходы одной формы соединения в другую, то при этом могут, естественно, меняться как изомерный сдвиг, так и градиент электрического поля на ядре (квадрупольное расщепление) и внутренние магнитные поля. Поэтому важно, как соотносятся времена жизни разных форм образца (частота их перехода) и характеристическое время метода. Разность частот мес-сбаузровских пере.ходов источника и образца имеет порядок 10 с (порядок величины частотной характеристики изомерного сдвига см. выще). Для того чтобы можно было наблюдать отдельные сигналы и измерять изомерные сдвиги для двух переходящих друг в друга форм образца, частота их перехода не должна превышать 10 С". Таким образом, порядок характеристического времени метода мессбауэровской спектроскопии можно оценить как 10 с. [c.127]

Методом низкотемпературной мессбауэровской спектроскопии удалось зафиксировать и изучить неустойчивый при комнатной температуре тетрахлорид ксенона. При температуре 4,2 К время жизни ХеС14 по крайней мере сравнимо с характеристическим временем метода. В ионах 1С14 иод дает р-излучение и осуществляется переход в эХеСЦ. За время мессбауэровского перехода сохраняется плоская квадратная конфигурация и в спектре наблюдается квадрупольное расщепление. [c.127]

Существует метод, называемый мессбауэровской спектроскопией электронов конверсии (МСЭК.) Этот метод основывается на регистрации возникающих при конверсии у-квантов электронов или рентгеновских лучей. Эмиссия электронов конверсии с различных оболочек атомов обусловлена рассеянием энергии при возбуждении атомных ядер, чем эти электроны отличаются от фотоэлектронов, испускаемых при облучении атомов или молекул УФ- или рентгеновским излучением (см. разд. 3), когда атомные ядра не возбуждаются. [c.130]

Рассмотренные в разделе методы исследования дают ценнейшую информацию о строении, электронных эффектах и передаче взаимного влияния групп в органических, элементорганических, неорганических и координационных соединениях. Как спектроскопия ЯКР, так и мессбауэровская спектроскопия оказались весьма полезными при изучении некоторых биохимических объектов и проблем, показана перспективность их применения в макромоле-кулярной химии. Получено много интересных эмпирических корреляций параметров, определяемых из спектров ЯКР и ЯГР, с другими физико-химическими характеристиками веществ. Оба метода позволяют исследовать структуру и динамику твердых фаз, фазовые переходы, подвижность молекул в кристаллах и многие другие проблемы. [c.131]

Дифракционный и резонансный структурный анализ (рентгене-, электроне-, нейтрено-, мессбауэрогра-фия и мессбауэровская спектроскопия). Жданов Г. С., Илюшин А. С., Никитина С. В.— М. Наука . Главная редакция физико-математической литературы. 1980. [c.2]

Для мессбауэровской спектроскопии железа и его соединений в настоящее время в качестве стандартного вещества принят нитро-пруссид натрия Na2[Fe( N)5N0] 2H20, принадлежащий к пространственной группе — Рппт и имеющий орторомбическую решетку с параметрами а = 6,17 0,03 А, Ь = 11,84 + 0,06 Л, с = 15,43 0,08 А. Согласно данным, полученным в Национальном Бюро Стандартов США, нитропруссид натрия имеет величину квадрупольного расщепления АЕ = 1,712 0,004 мм/с при Т = +25° С, причем сама величина АЕ не зависит от ориентации кристалла. Из всех известных к настоящему времени соединений железа нитропруссид натрия имеет самую узкую ширину линии поглощения. Для не очень толстого поглотителя, содержащего от [c.194]

Метод ядерной гамма-резонансной (ЯГР) спектроскопии, основанный на наблюдении мессбауэровского эффекта. Метод ЯГР-спектр оско-пии применяется для установления характера химических связей в веществах, а также для исследования комплексных и элементоорганических соединений и т. п. [c.31]

Химический энциклопедический словарь (1983) -- [ c.324 ]

Большой энциклопедический словарь Химия изд.2 (1998) -- [ c.324 ]

Равновесия в растворах (1983) -- [ c.154 , c.155 ]

Инструментальные методы химического анализа (1989) -- [ c.521 ]

Химия привитых поверхностных соединений (2003) -- [ c.69 , c.76 , c.134 , c.243 , c.294 , c.295 , c.344 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология