Читать онлайн «Электронный парамагнитный резонанс»

 ГЛАВА 1 ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС Парамагнитным резонансом называется явление ре- зонансного поглощения энергии переменного электро- магнитного поля системой, включающей в себя частицы (атомы, молекулы, ионы), обладающие магнитным мо- ментом. Это поглощение индуцирует переходы между энергетическими уровнями, обусловленными различны- ми ориентациями моментов частиц в пространстве. Когда наблюдаются переходы между энергетически- ми уровнями, связанными с наличием магнитного мо- мента у атомных ядер, резонансное поглощение назы- вается ядерным магнитным резонансом (ЯМР). Если поглощение индуцирует переходы между уровнями, обусловленными различной пространственной ориента- цией магнитного момента электрона, говорят об элект- ронном парамагнитном резонансе (ЭПР). Электронный парамагнитный резонанс был открыт в СССР Е. К. За- войским в 1944 г. § 1. ПАРАМАГНЕТИЗМ Постоянным магнитным и механическим моментом могут обладать только такие атомные и молекулярные системы, в которых есть незаполненные до конца элект- ронные оболочки. Магнитный и механический момент заполненных оболочек всегда равен нулю. К парамаг- нитным частицам относятся некоторые атомы, свобод- ные радикалы, ион-радикалы, ионы переходных элемен- тов, молекулы в триплетном состоянии. Рассмотрим в качестве примера атом, обладающий одним неспаренным электроном. Предположим, что ядро этого атома не обладает магнитным моментом. Магнитные свойства такого атома связаны с наличием неспаренного электрона и имеют двоякую природу. Они связаны как с орбитальным движением электрона, так 7 и с наличием у него нескомпенсированного спинового Однако, даже если , орбитальный момент эффектив магнитного момента. Движущийся по орбите электрон но проявляется только тогда, когда орбитальные уровни можно рассматривать как круговой ток, обладающий основного состояния вырождены по энергиям. Напри- магнитным моментом: мер, для р-электрона орбитальное движение в плоскос- ти ху можно представить как переход электрона с на -орбиту (см. рис. ). Такой переход возможен ' где е — заряд электрона; с — скорость света; — только для вырожденных круговая частота орбитального движения; — радиус орбиталей, когда х орбитали. Для вырожден- Механический момент равен — масса ных уровней спиновый и электрона). Отношение магнитного момента к механи- орбитальный моменты ческому, называемое гиромагнитным отношением, или взаимодействуют между фактором, для орбитального магнетизма равно: собой, состояние неспа- ренных электронов опи- сывается полным спино- вым и орбитальным Таким образом, g в единицах равно 1.