книга 2 (1110135), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Так, дример, в памяти ЭВМ может быть проведено суммирование нескольких эвертон спектра одного и того же образца для улучпгения отиогпеиия сигнал щуи. Компьютер манат одновременно выдавать аначения интснсявнастей гдп тв и опредсляемых концентраций. 11 ИИ. Миирпволнпва» спектроскопии Огеьгры в мггкрожщноеой обл сги обусловлены ереыекксэ молекул, обл— д ющих постоянным дипольныи моментом (см.
Рис. 11.3). Врюдоиие много- атомных (трех- и более) молекул может быть весьма люкным, и его удобно Реэ. ежи яставляющи и тре в.ыи перпендигуляриым иаправлениям, проходящим черю цюпр тяжести малекуэ~ы, — главным осям вращения. Ссопетстненно этому многоатомная молекула облацает тгюмя главными во.аскюалга ююрггак, обозначаемыми обычно 1, ! и ! . Все молекулы в эют- ест твин с тносит л ными чекиями их главных м ментов и ерции и лразделяют на классы: 1) лкнедньм — все атомы в молеиулах расположены вдоль прямой (НС) или СОз); для лииейньщ молекул ! = ! „! = О; 2) скллюп!жчнтм сол пса это мол, у. г .ет лфэтрида СНзр, в которой три атома жщорола тетраэдричыки связаны с атемом углерода, а за главную ось щющения принято нащжгщение связи С вЂ” Г, поснольку яа ней расположен центр тюкыти. Врюцающаяся вокруг данной оси молекула похожа на нолчоь, этуда и жтзниеио название кл оса; дгщ молекул зюга класса ! = 1, В 1; ! В б; В С А' А 3) срсрк сюже волчек — молекулы, у которьп всс три момента ию.рции Равны =- !В = ! „напримеР у тетраэлри'колой молекулы метана.
Подобные молекулы в силу своей симметричности диэольным момегпом не обладают, поюому срюы снекма спскю для ннс иаб юдэюь л не люлссю; 4) а а. стра на с кс'юки, в молекутюх у ноторых различны все три момента инерции. К этому кчассу относятся больщинстжг молекул В микроволновой спектроскопии используется типичная схема спюгтромет!'г (см. Рис. 11.7). В ка юстж исгоч ика ищщче ия обы гн иглолюуют клксюРок — электронна» лампа, которая излучаю в очень узком интервале частот и вюжоиУ сама по себ является емонохроматором".
Частота излучения илистроиожег изменяться. для польщения направленного пучка обычно используют "л" еодьг — полые медные или сер бряные трубки, заполненные излучением. ! 71 321 Минроеолновзя спектроскопия используетсн для исгледоьания гзз Однако многие вещества, ьъторые при обычных усяовиях находят я в тж.рдо или гкидком состоянии, имеют давлоние насыщенного пара Р 10 т мм рт ш такого давления окюывазтся вполне достаточно для регистрации микрошггщ «ого спектра поглощения.
Обрэзец помещшог мшкду тонкимм окнами гюлноесда, из которой отк ген воздух. В качестве дегеьт ра испшьзуют обычный кристалл с радиотехническим уснлитехем. Основное применение микрлюлновой спектроскопии — исслепованне егр,гь ния веществ, наприме1 этим методом очень то'!но опр деляют дипольнью ком лты молекул. Ио метод можно использовать и для химического аншгиэк Метод обладает высокой разр шающей способностью, при етом сп ктры насголько харю терны, что измерения всего несиольких гшний бывает достаточно, кобы нденгифицировать молекулу. Смазывается воэмшкным выделщь линии, принадлежащие каждому из газов, находящихся в смеси, и дыке летят идентифицировшь спектры изотопных мслонул Так, в диапазоне от 8 до 40 ГГц !при условии, что ширина каждои линии не превышаег 200 кГц) могут рззмытиться 100 ООО линии поглощения.
Пусть имытся смжь 100 гаюв и кшкдыи иэ них имыт по 40 линий в атом диапазоне. Вероятн сть тато, что !юлее чем оциа треть яиний одного ие них отьпадает с линиями другого, не превышает 1О" А ., ря д .т ч й интен ив ости линий можно обнаружить присутствие кшкдогз из газов. В микрожшноаой спектроскопии, даж. при очень малом сод ржании примех"й в гаювой смеси, линии основншз вегцестза обычно ме могут заьюскнровать спектр примосеи Мш!юволновая пектроснопия облвлает высокой чувствиюльнсстью. Например, НтО или ННа м тут быть бнаружены при содержании 1О ' или 10 а)8, что сопоставимо с возможностями других методов спектрослапич.ского анализа при «ьмык благоприлтных ул виях.
Пу ть обьем и глощающей ячейки 10т смз, э даввение анализируемого газа 10 т мм рт.ст, — что соответствует - 10 г мою газа, или несколько милрограммов аегцества. Если у газа имеются очень интенсивные линии, то длэ обнарухения поглоп!ения бывает достаточно даж -!О и — 10 гт моль. Метод является коли а.*огненным, так как иитенслвн сть наблюдаемых линий п!юпорциональна количеству неществь Одно из наиболы перспективных применении метода жтключа гся ивар рмеиож гсохжр л ., с газо . См продувают ! рез патлен!ах щую гюйку ири ни.ком дшщении, и по выходному игналу коитролиругш относитыгьно. с дер» тнит помпонентов газа.
С бошшим успею м применяется микрозолноеая спектрометрия вля химг' ческого анализа межзвездного вещества. Наличие атомов, ионов и некоторых радикалов 1ггапример, ОН) з излучении звжд было уже данна установлено методами электр иной спект!юскопии, на только при использовзнни микро! "" ногюй т хники удалось обнаружить в к сносе и простые стабильные молекулы Их бнаружено уже боле: бб, в их числе — вода, аммиак, формальд гиг! иг с первая межзвездная молекула НаОН, солержыцая юом металла, чю даже пеево: во:шег по-новому яояойтн к проблемам асзннзн веяия "биологнчссьиэе колен! л и самой жизни 11.4.5.
Рздноспвкгроскопические методы аналсюа Основы методов К радиоспектроскопическим (спинрезонансным) методам анализа, изучающим взаимодействие вещества с излучением в радиочастотном диапазоне, относятся спектросксжия ядерного магнитного резонанса (НМР) и електронного парамагнитнаго резонанса (ЭПР). Явление лскпрснног еаражасн тнс усэ панса открыто в 1944 г. советским ученым Е.К. Завойскнм, годом позже независимо друг от друга два американских ученых, Э.
Перселл и Ф. Блох, заявили об открытии аналогичного явления для ядер, получивШего название ядерные жасяаюнссо резонанса. Методы ЭПР и ЯМР имеют много сходных черт. Оба основаны на явлении магнитного ркюнанса — избирательном поглощении электромагнитного излучения в радиочастотном дивнаэоне и обусловлены магнитными свойствами частиц (электронов в методе ЭПР и ядер в ЯМР).
Магнитный резонанс можно истолковать с квантово-механических и каассических позиций. Согласна «лассическим представлениям, заряженная частица, имеющая собственный механический момент (спин), при движении создает мвгнитвое псле, т.е. характеризуется собственным магнитным моментом й. Принято спин элект!юна обозначать через э, свин ндра — через ), проекцию спина электрона на какузэ-либо ось в пространстве, чаще всего г — через ю, = сг/э (сливовое квантовое чпсло электрона) и проекцию спина ядра — через ж! = с'/с (ядерное спиновсе квантовов число).
Магнитный момент частицы связан со сонном следующими соотноюеничмн д = у,д,э (для электрона), О1.97) ЛЧ = У!)7!) (для дра), Я = — — магнитный момент зчекгрона, магнетон Бора; ю,— 2ся,с касс сЛ сса электрона; )!! = — магнитный момент ядра, ядерный магне2нтс 323 тйУтто Р с.н.72 Сж р сиетии еричи е к т урон Л эл кт1ю + о г нно и гнив и ло . При Л = ан р и лиг лоилли энергии р ин:с ии.нин го ол Р с.п.71 пр н соил гл тиссо н и э т иитно оош По; р - И ол прил.
С позэщий квантаво-механической модели состояние спина (электронного и ядерного) и магнитного момента д квантованы. В отсутствие внешнею магнитного поля состоянии частицы, характеризующи""ся спинавыми квантовыми числаии стттт, вырождены, т.е. имеют одно и Ю же значение энергии. Прн помещении частицы (рис. 1! 72) в постояв нос магнитное поле Но выРождеиие снимаетсл и энеРгии УРавнеи тон; лтр — масса протона; д — спектроскопический фактор расщгпле ннЯ (УюэлектРонный, Ут — «деРный). Отметим, что, поскольку масса протона больше массы электршга примерно в 101 раа,магнитный момент ядра во столько же раз иеньш ьше магнитного момента электрона. При помещении заряженвои частицы в постоянное магнитное целе Нс, направленное, например, вдаль аси э (рис.
11.7!), ее магнитшлй момент р взаимодействует с полем с энергией Е = — яНо. В результате такого взаимодействия частица получает вршцательный момент, вызывая прецессию вектора р вокруг Но под неизменным углом р с частотой ко = РННо. Такая прецессия создеет переменный магнитный момент рлш р, вращающийся в плоскости лу с частотой го перпендикулярно направлению поля Но. Если в той же пласности в том же направлении вршцается переменное магнитное поле Н, г частотой кь то это поле взаимодействует с переменным магнитным моментам рмп р. Взаимодействие тем больше, чем частота к1 бликса к ло. При иг = ко наступаю реаонанс, гопроваждающийся перекачкой (поглощением) энергии переменного магнитного поля Нг в исходную систему.
в»» — «.»/» и е»г = — '/» оказываются неравны. Это выражается з раслении уровней энергии в магнитном поле (эффект Зеемана). Для »трона состояние с ю = — г/» (состояние»9) отзечаег более низкому качению энергии, чем состояние с шэ = «-»/» (состояние а); в ядерном гнитном ркюнансе наблюдается обратная картина Ранее упоминал„что Е = — ~Ле, и, например, для электрона Е = уб311. Применив правило скалярного произведения векторов, получим Е = уННеБсоз Р = уйНэть (11.99) Подставляя соответствующие значения»я, в уравнение для энергии состояний о и )), получаем Е = г/»9/)Нс и Е = -~-»/»99Не. у а (11.99) Расстояние между энергетическими уровнями»УЕ = Š— Е равно о Ч»уФНс — (»/»9))Нс) = у))Не и определяется природой частицы и напряженностью приложенного постоянного магнитного наля Нс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
