Cтраница 3
Для специалиста в области физической органической химии дипольный момент и молекулярная рефракция являются преимущественно электронными свойствами, так же как и оптическая активность, определяемая топологией движения заряда в молекуле под влиянием электрической компоненты электромагнитного поля. К подобным же свойствам относятся величина химического сдвига частоты ядерного магнитного резонанса и константа ядерного квадрупольного взаимодействия, представляющие собой чувствительные характеристики распределения электронов, окружающих ядро. [31]
Члены, содержащие параметры p / i и q, также вызваны этой примесью; физически они соответствуют взаимодействию ядерного электрического квадрупольного момента с градиентом электрического поля, который возникает вследствие искажения облака электронного заряда и имеет величину, пропорциональную приложенному магнитному полю. Та же примесь дает вклад в члены, содержащие С и D; эти члены по существу возникают благодаря учету ядерного квадрупольного взаимодействия и приводят к эффектам второго порядка. [32]
Эти изменения Н / Я называются химическими сдвигами. Если бы не было эффектов, обусловленных парамагнетизмом второго порядка, то химические сдвиги были бы связаны непосредственно с потенциалом V и их можно было бы рассматривать так же, как мы рассмотрели выше величины 32l / / dz2, выведенные из констант ядерного квадрупольного взаимодействия. Однако вследствие наличия парамагнетизма второго порядка мы вынуждены довольствоваться более эмпирическим подходом. [33]
Число соединений, в которых исследовано квадрупольное взаимодействие элементов II группы, очень мало. Все они, за исключением сулемы, в которой исследован как ЯКР 201Hg, так и ЯКР 35С1, относятся к ионным соединениям. Ядерное квадрупольное взаимодействие изучено также в металлических бериллии, магнии и цинке. Кристаллическая структура этих металлов - гексагональная. [34]
Константа ядерного квадрупольного взаимодействия ( eq Q) характеризует степень отклонения распределения электронов относительно ядер от сферически симметричного. Она равна нулю для галоген-ионов, достаточно велика в случае чисто ковалентных соединений типа галогенов, а для полярных молекул, например метилгалогенидов, является промежуточной по величине. Константу ядерного квадрупольного взаимодействия можно, по-видимому, считать более строгой качественной характеристикой ионно-сти связи С - X, чем дипольный момент, поскольку она непосредственным образом связана с моментом С - Х - связи. С другой стороны, уменьшение величины ( eq Q) служило бы убедительным доказательством того, что связь С - X приобрела более ионный характер. [35]
Ядерное квадрупольное взаимодействие исследовано для сравнительно небольшого числа галогенидов переходных металлов. В какой-то мере это объясняется экспериментальными трудностями, так как сигналы ЯКР часто бывают очень широкими и для подобных веществ их не всегда удается обнаружить. Мы рассмотрим ядерное квадрупольное взаимодействие на примере трех типичных комплексов со связью металл - галоген. [36]
Кроме обычной ЯКР-спектроскопии существует ряд других экспериментальных методов исследования, которые позволяют получить сведения о ядерном квадрупольном взаимодействии. К их числу следует отнести ЯМР-спектроскопию, которая дает возможность измерять константу ядерного квадрупольного взаимодействия e2Qg в твердых телах ( см. разд. Следует отметить, что сам эффект ядерного квадрупольного взаимодействия был открыт Шюлером и Шмидтом [33] при исследовании очень малых сдвигов в сверхтонкой структуре оптических спектров. Существует еще несколько методов экспериментального исследования ядерного квадрупольного взаимодействия, которые относятся к области ядерной физики. [37]
![]() |
Дипольные моменты связей и дипольные моменты молекул NFs и.| Константы ядерного квадрупольного взаимодействия для ядра 35С / в различных соединениях. [38] |
Градиент электрического поля зависит также от типа орбитали, участвующей в образовании связи. Например, сферическая s - орбиталь на него почти совсем не влияет, а несферическая р-орбиталь оказывает сильное влияние. В целом вклад s - орби-тали понижает ядерное квадрупольное взаимодействие. [39]
Стимулирование переходов при наблюдении ЯКР происходит при наложении на образец переменных электрич. Из экспериментально наблюдаемых спектров ЯКР можно определить константу ядерного квадрупольного взаимодействия ет а ( е - элементарный электрич. Направление оси г совпадает с направлением оси квантования ориентации атомного ядра. [40]
Часть этих докладов была посвящена относительно новым направлениям в ЯКР-спектроскопии - изучению квадрупольного взаимодействия ядер, обладающих в отличие от галогенов малым квадрупольным моментом. В частности, об изучении соединений с 2D в одном из докладов было сказано: Использование констант ядерного квадрупольного взаимодействия оказалось мощным и плодотворным способом анализа полного электронного строения молекул, в первую очередь по данным, полученным для азота и галогенов. Однако С - Н связь, несмотря на ее широкое распространение и кажущуюся простоту, не была подвергнута сколь-нибудь детальному изучению из-за отсутствия соответствующего достаточно совершенного метода. [41]
Часть этих докладов была посвящена относительно новым направлениям в ЯКР-спектроскопии - изучению квадрупольного взаимодействия ядер, обладающих в отличие от галогенов малым квадрупольным моментом. В частности, об изучении соединений с 2Г) в одном из докладов было сказано: Использование констант ядерного квадрупольного взаимодействия оказалось мощным и плодотворным способом анализа полного электронного строения молекул, в первую очередь по данным, полученным для азота и галогенов. Однако С - Н связь, несмотря на ее широкое распространение и кажущуюся простоту, не была подвергнута сколь-нибудь детальному изучению из-за отсутствия соответствующего достаточно совершенного метода. [42]
Спектроскопия ЯКР, позволяющая определять ККВ из частот линий ЯКР, является не единственным методом определения ККВ. Ядерное квадру-польное взаимодействие может накладываться на другое взаимодействие и оцениваться по возмущению, которое оно оказывает на это взаимодействие. Именно такой случай имеет место при исследовании ядерного магнитного резонанса ( ЯМР) на монокристаллах, когда резонансная линия ЯМР расщепляется ядерным квадрупольным взаимодействием; аналогичная ситуация возникает в мессбауэровской спектроскопии, которая обсуждается в гл. В микроволновой спектроскопии ККВ определяют из возмущенных вращательных спектров молекул в газовой фазе; поскольку комплексы, рассматриваемые в настоящем обзоре, образуются в конденсированной фазе, понятно, что микроволновая спектроскопия не может использоваться для их изучения. [43]
В случае ядерного квадрупольного резонанса в отсутствие внешнего магнитного поля положение уровней энергии EQ определено электрическим взаимодействием. Под действием магнитной составляющей РЧ поля и при условии, что выполняется условие резонанса h CO A EQ, индуцируются магнитные дипольные переходы, аналогичные наблюдаемым в спектрах ЯМР. Ядерный квадрупольный резонанс, как правило, не дает никакой новой информации при исследовании биомолекул, поэтому нас больше интересует дополнительное влияние ядерного квадрупольного взаимодействия е Qq на спектр ЯМР. [44]
ЯКР используется и как чувствительный метод обнаружения радиационных дефектов. ЯКР может реализоваться также не только в результате поглощения радиочастотного эл. УЗ, х-рый модулирует ядерные квадрупольные взаимодействия. [45]