Спектроскопия ЭПР (стр. 4 из 4)

Задачи

1. Вычислить длину волны резонансной линии атома натрия, если энергия возбуждения резонансного уровня равна 2,1

Решение: длина волны равна

2. Вычислить расстояние между линиями основного компонента сплава и определяемой примеси на фокальной поверхности спектрального прибора, если обратная линейная дисперсия прибора D=13 А⁰ /мм, а длина волны линий соответственно равны 4104 и 4102 А⁰

Решение: l=

=4104 А⁰ -4102 А⁰ =2 А⁰

l=

3. Определить максимально допустимую ширину входной и выходной щели (в_вх и в_вых) квантометра, позволяющую ее избежать наложения линий спектра основы на линию малой примеси серебра при анализе чистой меди с применением дуги постоянного тока. Предполагается, что в спектре пробы между линиями основы и серебра нет других линий. Обратная линейная дисперсия прибора D=13А/мм, увеличение прибора 1,4.

Решение: Находим размеры щели

,

где

- разность длин волн линий серебра и меди;

- линейное увеличение прибора.

По таблицам спектральных линий находим «последнюю» линию серебра

Аg=3280,68 и линию меди Сu=3273,96 А

следовательно,

Ag,Cu=3280,68-3273,96=6,72 А

в_вых =

в_вх =

4. В спектре пробы между линиями железа

₁ =3042,66 А и ₂ =3045,08 А имеется еще одна линия. Вычислить длину волны этой линии _х , если на экране спектроектора она удалена от первой линии железа на 1,5мм, а от второй – на 2,5мм.

Решение: Находим

_х

_х = ,

где l_х - расстояние первой линии железа от неизвестной линии;

l – расстояние между известными линиями железа.

Подставляя данные задачи, получаем:

_х =

5. В спектре поглощения ¹⁹F⁷⁹Br, растворенного в неполярном pacтворителе, обнаружены основная полоса поглощения, более интенсивная, и первый обертон, менее интенсивный. Их волновые числа соответственно равны 663,6-10² и 1318,2-10² м^-1. Определите частоту колебания атомов в молекуле и коэффициент ангармоничности.

Решение. Подставим значения и

и и решим оба уравнения:

6. Константа СТВ с ¹³С в метиловом радикале а(¹³С) = 41-10 ⁴ Т, а константа протонного СТВ а(¹Н) = 23 • 10^-4 Т. Попытайтесь схематично изобразить спектр ЭПР радикала ¹³СН₃.

Заключение

В заключении подведем основные итоги реферата. Реферат был посвящен изучению спектроскопии ЭПР. На основании изученного материала можно сделать следующие выводы.

Современные приборы ЭПР характеризуются следующими параметрами. Чувствительность обнаружения парамагнитных частиц для образцов объема до 0,5 мл, дающих линии ЭПР полушириной ~ 1 з. составляет в лучших приборах около 1012 неспаренных электронов, или 2- 10^-12 моля.

Чувствительность стандартных приборов, применяющихся в химических исследованиях, обычно в 5—10 раз хуже. В случае частиц, дающих более широкие линии, абсолютная чувствительность падает. Однако, как правило, чувствительность метода остается на много порядков выше других способов обнаружения парамагнитных частиц, ведущих химические реакции. Преимущество метода ЭПР по сравнению с классическими статическими методами магнитных изменений состоит в том, что на результаты измерений не оказывает влияния диамагнетизм молекул системы. Именно это и обусловливает высокую чувствительность метода ЭПР.

Чувствительность метода ЭПР заметно ухудшается в тех случаях, когда образец обладает большими значениями диэлектрических потерь или высокой электропроводностью. В первом случае чувствительность снижается за счет того, что значительная часть мощности СВЧ поглощается помимо резонансного эффекта. Это обстоятельство доставляет особенно большие неприятности при проведении исследований в водных средах, в том числе биологических объектов. Фактически при этих исследованиях приходится идти по линии уменьшения чувствительности.

Высокая электропроводность образца приводит к тому, что СВЧ поглощается только в скин-слое, не проникая в основную массу образца, что, естественно, также приводит к резкому уменьшению чувствительности. Поэтому, например, исследование ЭПР щелочных металлов, которое, вообще говоря, возможно, приходится вести со специально приготовленными мелкодисперсными образцами, с размерами частиц порядка 1—10 m. В случае водных растворов электролитов используют очень узкие капилляры или пленки, позволяющие заметно увеличить отношение поверхности к объему образца.

Из сказанного видно, что метод ЭПР действительно обладает совершенно исключительными возможностями для обнаружения и исследования строения парамагнитных активных частиц типа свободных радикалов и комплексов, а также для установления электронного строения парамагнитных ионов в самых различных соединениях. При этом в отличие от всех других методов исследования ЭПР позволяет не только обнаружить, измерить концентрации, идентифицировать свободные радикалы и установить их структуру, но и дает возможность решить такие ранее не доступные прямому эксперименту вопросы, как вопрос о степени и характере делокализации неспаренного электрона по парамагнитной частице, о силе его взаимодействия с различными ядрами в молекуле и с другими неспаренными электронами системы.

Список литературы

1. А.А.Блюменфельд, В.В.Воеводский, А.Г. Семенов. «Применение ЭПР в химии». Издательство Сибирского отделения АН СССР, Новосибирск, 1962 г.

2. Ю.С.Ляликов, М.И.Булатов, В.И. Бодю, С.В.Крачун. Задачник по физико-химическим методам анализа. Издательство «Химия», Москва, 1972 г.

3. В.Ф. Барковский. «Физико-химические методы анализа». М., Высшая школа, 1972 г.

4. Ю.А.Пентин, Л.В. Вилков. Физические методы исследования в химии. М., Мир, 2003 г.

5. И.В.Кудряшов, Г.С.Каретников. Сборник примеров и задач по физической химии. М., Высшая школа, 1993 г.