欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:62146919
大小:3.52 MB
页数:61页
时间:2021-04-19
《最新波谱能谱系列课程——EPR电子顺磁共振_2教学讲义PPT课件.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、波谱能谱系列课程——EPR电子顺磁共振_2Magneticsubstancephoto-translationSuperconductorCatalystGlass-fiberMetalcomplexSemiconductorTeeth,BoneShell,CoralQuartz,AgingRadiationdefectsCoal,OilErosionLipidperoxideSODactivityAging,CancerSpinlabelFluidityCo-enzymeVitaminC,E,KImmunoassayDrugdetectionEnzymeIonomerCon
2、ductingpolymerDegradationPolymerizationLiquidcrystalLBmembraneConductingmaterialsGasphaseESRBasicResearch&TechniqueO2NO2TransitionmetalionCombustionSpintrapActiveoxygenApplicationFieldsofESRSpectroscopyEPR—研究对象三OrganomagneticEPR—基本原理三二、电子顺磁共振的基本原理1、概述电子自旋的磁特性:EPR—基本原理三若分子轨道中所有的电子都已成对,则它们的自旋
3、磁矩就完全抵消,导致分子无顺磁性;若至少有一个电子未成对,其自旋就会产生自旋磁矩。因此,EPR研究的对象必须具有未偶电子。分子的磁矩主要来自自旋磁矩(>99%)的贡献。大多数情况下,轨道磁矩的贡献很小,因此,EPR—基本原理三H=0时,每个自旋磁矩的方向是随机的,并处于同一个平均能态。H≠0时,自旋磁矩就有规则地排列起来(平行外磁场—对应能级的能量较低,或反平行于外磁场—对应能级的能量较高)。回答了哪些物质是顺磁性的!顺磁性物质分子(原子、离子)中存在未成对电子,其自旋产生磁矩,亦称永久磁矩。通常情况下,该分子磁矩的方向是随机的,不呈现顺磁性。当其处于外加磁场中,分子的永久磁
4、矩随外磁场取向,产生与外磁场同向的内磁场,这就是物质顺磁性的来源。EPR—基本原理三物质的磁性逆磁性(B’<0,即B’与B0反向)顺磁性(B’>0,即B’与B0同向)铁磁性(B’>0,即B’与B0同向,B’随B0增大而急剧增加,但当B0消失而本身磁性并不消失。)EPR—基本原理三B0—指外磁场强度;B’—外磁场作用下,被诱导产生的附加磁场强度。铁磁性物质:其永久磁矩之间存在强烈的偶合作用,无外磁场时,永久磁矩在许多微小区域内成有序排列,形成磁畴结构。外加磁场时,磁畴的磁矩方向沿外磁场方向排列,则物质被强烈磁化。EPR—基本原理三当外磁场消失后,磁畴的磁矩方向仍呈规则排列,物质
5、的磁性并不马上消失,呈现滞后现象。物质的磁性是物质的宏观物性,它是分子内部微观结构的总体反映。Highspinstate(S=5/2)Intermediatespinstate(S=3/2)Lowspinstate(S=1/2)Fe3+EPR—基本原理三EPR—基本原理三2、共振条件(ResonantCondition)EPR—基本原理三顺磁性物质的分子(或原子、离子)中存在未成对电子,其电子总自旋角动量Ms不为零。其中,S是电子总自旋量子数,其值取决于未成对电子的数目n(S=n/2见P24),式中ћ=h/2π(Planck’sconstanth=6.626×10-34J.s
6、)EPR—基本原理三Ms在z轴方向(磁场方向)的分量Msz是:Msz=msh/2π=msћ其中:ms为电子自旋量子数,其值ms=S,S-1,S-2,…,-S。和带电粒子运动能产生磁场一样,电子的自旋运动也产生磁场,使分子成为一个小磁体,其磁矩:EPR—基本原理三μs=γMsμsz=-γMsz=-γmsћ=-gβms在z方向的分量:(由于电子的电量是负值,使得电子磁距在z方向的分量值与ms符号相反。γ—电子旋磁比)其中:电子旋磁比:γ=gee/2mec;β—Bohr磁子:β=eћ/2mec=9.274×10-24J/T自由电子的g因子为2.0023,无量纲;e电子电荷;me电子
7、质量;c光速。根据电子自旋量子数ms的取值为S,S-1,S-2,…,-S,共2S+1个值,可见电子磁矩空间取向是量子化的。EPR—基本原理三对未成对电子的分子而言,其磁矩为μs()将此分子置于一外磁场中,则与之间就有相互作用,产生能级分裂,即Zeeman分裂。E=-·=-μHcosθ=-μzH=-(-gβms)H=gβmsH由此可见,能级分裂随外磁场H增强而增大。EPR—基本原理三作用能为:EPR—基本原理三如果体系中只有一个未成对电子,则ms只取±1/2两个值,其两种可能状态的能量分别是:Eα=(1/
此文档下载收益归作者所有