особенности магнитных свойств ядра углерода

ЯМР является спектроскопическим методом – изменяя частоту РЧ поля f или напряженность статического магнитного поля Н, или и то и другое вместе, можно создать условия резонанса для различных элементов , т.к. величина g индивидуальна для каждого из них. Это и используется при ЯМР- спектроскопии в химии. Для каротажа создать такие приборы пока сложно. Поэтому приборы ЯМК (как в поле Земли, так и в сильном поле) настраиваются на условия резонанса ядер водорода, точнее, изотопа 1Н. Он входит в состав воды и нефти, имеет высокую естественную распространенность и большое гиромагнитное отношение, облегчающее регистрацию эффектов ЯМР. Для прямого выявления углеводородов было бы интересно настраиваться на регистрацию содержания ядер углерода С. Однако у ядра наиболее распространенного изотопа углерода 12С магнитный момент отсутствует и эффект ЯМР не формируется, а изотоп 13С имеет низкую распространенность в естественной смеси (1,1 %) и на его основе трудно получить надежный эффект ЯМР при каротаже. В то же время ЯМТК имеет возможность выделять и оценивать характеристики УВ, но уже на основе другого физического эффекта – различия УВ и воды по величине вязкости и коэффициента диффузии

19. Орбитальный магнитный момент электрона

Наличие у атома этих свойств следует из представлений теории Бора.

Электрон, вращающийся по орбите ядра атома, эквивалентен контуру с током. Такой контур с током должен обладать магнитным моментом и, следовательно, должен вести себя в магнитном поле как подобно магнитному диполю. Определим орбитальный момент электрона: магнитный момент контура с током I равен

μ = I·S / C. (1)

I = e· V = e / T (2)

где С = 3 · 108 см/с, I – сила тока (в электростатических единицах), S – площадь контура. S = π · r2.

μl = l / (C) · νπr2 = l / (2mC) · mr2ω, (3)

где ω = 2·π·ν, μl – орбитальный магнитный момент электрона. Орбитальный момент количества движения

| l| = m · ν · = m · r2 · ω (4)

где V = ω · r. Электрон, движущийся по орбите, эквивалентен контакту с током, сила которого I = eν = e / T (1). Подставляем (4) в (3), получаем

l = e / (2mC) · l (5).

20.особенности спектра ЯМР со спином..

21. Электронный Парамагнитный Резонанс Суть явления электронного парамагнитного резонанса заключается в резонансном поглощении электромагнитного излучения неспаренными электронами. Электрон имеетспин и ассоциированный с ним магнитный момент.

Если поместить свободный радикал с результирующим моментом количества движения J в магнитном поле с напряжённостью B₀, то для J, отличного от нуля, в магнитном поле снимается вырождение, и в результате взаимодействия с магнитным полем возникает 2J+1 уровней, положение которых описывается выражением: W =gβB₀M, (где М = +J, +J-1, …-J) и определяется Зеемановским взаимодействием магнитного поля с магнитным моментом J. Расщепление энергетических уровней электрона поазано на рисунке.

Если теперь к парамагнитному центру приложить электромагнитное поле с частотой ν, поляризованное в плоскости, перпендикулярной вектору магнитного поля B₀, то оно будет вызывать магнитные дипольные переходы, подчиняющиеся правилу отбора ΔМ = 1. При совпадении энергии электронного перехода с энергией фотонаэлектромагнитной волны будет происходить резонансное поглощение СВЧизлучения. Таким образом, условие резонанса определяются фундаментальным соотношением магнитного резонанса

hν = gβB₀.

Поглощение энергии СВЧ поля наблюдается в том случае, если между уровнями существует разность заселённостей.

При тепловом равновесии существует небольшая разность заселённостей зеемановских уровней, определяемая больцмановским распределением = exp(gβB₀/kT). В такой системе при возбуждении переходов очень быстро должно наступить равенство заселённостей энергетических подуровней и исчезнуть поглощение СВЧ поля. Однако, в действительности существует много различных механизмов взаимодействия, в результате которых электрон безызлучательно переходит в первоначальное состояние. Эффект неизменности интенсивности поглощения при увеличении мощности возникает за счёт электронов, не успевающих релаксировать, и называется насыщением. Насыщение появляется при высокой мощности СВЧ излучения и может заметно исказить результаты измерения концентрации центров методом ЭПР.

22. Определенное значение в развитии болезней играет изменение окислительно-восстановительных процессов. Показателем интенсивности их являются парамагнитные центры. К ним относятся атомы металлов с переменной валентностью и свободные радикалы. Нами с 1979 г. применяется метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для изучения плазмы, эритроцитов, слюны, секрета носа, желудочного, дуоденального и перитонеального содержимого, желчи, кала, синовиальной жидкости, содержимого кист верхнечелюстной пазухи, выделенных из организма здорового человека, а также больных ишемической болезнью сердца, железодефицитной анемией, язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, ревматоидным артритом и деформирующим остеоартрозом, поражением верхних дыхательных путей, больных перитонитом. Интерпретированы спектры ЭПР исследованных биологических жидкостей. Выяснены структуры, ответственные за парамагнитные центры (ПМЦ). Изучены процессы формирования и роль гемового и негемового железа, меди, марганца, метгемоглобина, гем-NO, моно- и динитрозильных комплексов и свободных радикалов в развитии указанных заболеваний. Наш многолетний опыт применения метода ЭПР в медицине показывает, что он может с успехом применяться для решения ряда вопросов. Данный способ позволяет уточнить патогенез некоторых заболеваний внутренних органов терапевтического и хирургического профиля. Также им можно дифференцировать заболевания, изучать метаболизм и механизм действия лекарственных препаратов.

23. Я́дерный квадру́польный резона́нс (ЯКР) — резонансное поглощение радиоволн, обусловленное квантовыми переходами ядер между энергетическими состояниями с различной ориентацией электрического квадрупольного момента ядра в связи с наличием градиентов электрического поля в кристаллах. В отличие от ядерного магнитного резонанса (ЯМР) чистый ЯКР может наблюдаться и в отсутствие внешнего магнитного поля. Используется для определения квадрупольных моментов ядер, симметрии и структуры кристаллов. ЯКР может возникать также при резонансном поглощении ультразвука, модулирующего ядерные квадрупольные взаимодействия, что позволяет исследовать ядерное квадрупольное спин-решёточное взаимодействие.

ЯКР — один из основных методов изучения динамической структуры кристаллов, так как подвижность атомов и дефекты кристаллической решётки влияют на частоту и форму линий ЯКР, а также на время ядерной квадрупольной спин-решёточной релаксации. ЯКР также предоставляет один из наиболее точных методов определениякритической температуры фазовых переходов второго рода, так как характер изменений внутрикристаллических градиентов электрического поля очень чувствителен кпараметру порядка, из-за чего на кривой зависимости частоты ЯКР от температуры при температуре перехода наблюдается излом, по характеру которого можно дополнительно определить температурную зависимость параметра порядка.

20. Особенности спектра ЯМР со спином I≥1.

Поиск по сайту: