Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Органическая химия -> Бранд Дж. -> "Применение спектроскопии в органической химии " -> 6

Применение спектроскопии в органической химии - Бранд Дж.

Бранд Дж., Эглинтон Г. Применение спектроскопии в органической химии — М.: Мир, 1967. — 279 c.
Скачать (прямая ссылка): primeneniespektro1967.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 87 >> Следующая

ГЛАВА
2
ОСНОВЫ ТЕОРИИ
ЯДЕРНЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС
2.1. Атомное ядро. Раннее развитие теории внутриатомной структуры во многом обязано открытию радиоактивности. Встречающиеся в природе радиоактивные элементы испускают три вида лучей, одни из которых, а-лучи, представляют собой атомы гелия с двойным положительным зарядом. Энергия частиц, из которых состоят а-лучи, очень велика, и их можно использовать для бомбардировки вещества с целью выяснения деталей строения атомов. Если эти «снаряды», обладающие высокой энергией, направить на тонкий лист из любого вещества, то большая часть их пройдет через 'него без заметного отклонения — результат, который подтверждает, что внутриатомные частицы очень малы по сравнению с объемом свободного пространства, которое они занимают. Однако иногда а-частица довольно заметно отклоняется, как будто бы она прошла вблизи материальной частицы, которая ее сильно оттолкнула. На основании таких наблюдений Резерфорд разработал теорию строения атомов, в которой атомы рассматриваются как частицы, состоящие из положительно заряженного ядра, занимающего исключительно малый объем, и окружающих его электронов.
Поскольку отклонение а-частиц зависит от обычного кулонов-ского отталкивания между одинаковыми зарядами, то по числу а-частиц, которые отклонились, проходя через тонкий слой простого вещества, и по величине отклонения можно сделать вывод как
о заряде, так и об относительном размере атомного ядра соответствующих элементов. В результате подобных исследований выявилось, что заряд ядра равен атомному номеру (Z), который есть не что иное,‘как порядковый номер элемента в периодической системе. Следовательно, атом содержит ядро, заключающее в себе положительно заряженные частицы и окруженное электронами, которые сами имеют отрицательный заряд. Отрицательный заряд электронов в точности уравновешивает положительный заряд ядра, так что в целом атом электронейтрален. Неравновесие состоит в том, что в ядре сосредоточена почти вся масса атома. Если принять, что
22
Г лава 2
простейший атом — атом водорода — состоит из одной положительной частицы, или протона, и одного электрона, то окажется, что масса протона примерно в 1840 раз больше массы электрона.
Ядра атомов, более тяжелых, чем атом водорода, состоят из протонов и нейтронов, причем нейтрон представляет собой нейтральную частицу приблизительно такой же массы, что и цротон. Ядро гелия (Z = 2; М =-.4) состоит из двух протонов и двух нейтронов, и фактически сс-частицы, испускаемые радиоактивными элементами, — это и есть ядра гелия. Изотопы различаются числом нейтронов, присутствующих в ядре и изменяющих массу ядра, но не заряд.
2.2. Ядерный магнитный резонанс. Кроме массы (М) и заряда (Z), ядро имеет еще третью характеристику, а именно момент количества движения /, обусловленный его вращением (спином) вокруг оси. Поскольку атом можно рассматривать как миниатюрную солнечную систему, в которой вокруг солнца (ядра) вращаются планеты (электроны), постольку и ядерный спин можно сравнить с вращением солнца вокруг его оси. (Электроны также обладают спином, который аналогичен вращению планет, вызывающему смену дня и ночи.) Подобные аналогии, безусловно, несовершенны, но, стремясь познать природу, можно допустить простое сравнение известного с неизвестным.
Поскольку ядро заряжено, его вращение вокруг собственной оси приводит к круговому движению заряда, что формально эквивалентно электрическому току, движущемуся в витке провода. Круговой ток составляет соленоид, который создает магнитное поле, так что вращающееся ядро ведет себя подобно крошечному магниту, ось которого совпадает с осью спина. В результате этого ядро характеризуется магнитным дипольным моментом |л, величину которого можно измерить соответствующим образом.
Рассмотрим магнитный диполь, ориентированный под некоторым углом 0 к направлению постоянного магнитного поля Н0 (рис. 2.1). Это поле обусловливает появление силы, стремящейся расположить магнит вдоль поля, но поскольку магнит вращается,
2
*
I
X
Рис. 2.1. Прецессия магнитного диполя в постоянном магнитном поле.
Ядро находится в начале прямоугольных координат хуг% причем ось г параллельна Яф.
Основы теории
23
то результатом будет прецессия магнита вокруг оси поля, подобно тому как прецессирует волчок, если он наклонен по отношению к силовым линиям гравитационного поля Земли. Классическая электродинамика показывает, что угловая скорость со прецессии не зависит от угла 0, а пропорциональна напряженности приложенного поля Я0, так что мы имеем:
cd=Y#o* (2.1)
Фактор пропорциональности у называется гиромагнитным отношением', он включает ядерный магнитный момент |i, а также некоторые универсальные постоянные и рассматривается более подробно ниже.
Теперь рассмотрим влияние небольшого магнитного поля Яь перпендикулярного к Я0. Hi стремится отклонить диполь в плоскость ху (рис. 2.1), но это действие сравнительно малоэффективно до тех пор, пока Hi не вращается вокруг оси Я0 с той же угловой частотой со, что и частота прецессии. Если вращение Hi медленно изменять, проходя частоту прецессии, то при достижении частоты прецессии угол 0 будет сильно изменяться, что соответствует обмену энергией между прецессирующим ядром и вращающимся полем Hi. Это явление есть не что иное, как вид резонанса, так что теперь становится понятным термин «ядерный магнитный резонанс» (ЯМР). Обмен энергии соответствует поглощению или испусканию излучения, и его можно регистрировать методами, которые будут описаны ниже (разд. 3.1). Элементы экспериментального устройства, необходимого для регистрации сигналов ЯМР, вытекают из приведенных выше рассуждений: ядро нужно поместить в постоянное магнитное поле Я0 и затем подвергнуть действию электромагнитного излучения таким образом, чтобы магнитное поле Hi последнего вращалось вокруг оси Я0 с необходимой угловой частотой.
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 87 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама