Chimica Fisica pt.9

Risonanza magnetica elettronica

Coinvolge rotazioni non molecolari ma di microparticelle cariche all'interno dell'atomo, ovvero protoni ed elettroni.

Componente elettrica

Energia rotazionale dell'elettrone: E_rot = e²²/8²m²

Se inserisco un campo magnetico su x y: → effetto magnetico → m_ℓ = +1 = -1 0

Problema: ℓ e m_ℓ non mi danno un effetto magnetico che si propaga all'esterno, un quanto si annulla.

→ Non posso applicarvi un metodo spettroscopico.

Risoluzione

Considero il moto di spin.

Componente magnetica

s: numero quantico per il momento angolare di spin
Se applico un campo magnetico → m_s

Risolvere il problema

Assumere il moto di spin.

Componente magnetica

S_x numero quantico per il momento angolare di spin
Se applico un campo magnetico → m_s

Componente elettrica

Se inserisco un campo magnetico su x y → effetto magnetico m_e = +1 p_x = -1 p_y

Problema

E l'm_e non mi danno un effetto magnetico che si propaga all'esterno, un quanto si annulla.

→ Non posso applicarvi un metodo spettroscopico. È un effetto magnetico che si propaga all'esterno, lo posso utilizzare per una tecnica spettroscopica con le microonde.

Approccio fenomenologico

Se ho una "freccia" che richiama un altro e-, si ha quando l'effetto magnetico non è nullo e quando si ha un elettrone spaiato.

In un ferromaco non ho elettroni spaiati, ma ho radicali liberi i quali possono formarsi a causa di una perossidazione lipidica, dove l'ossigeno rompe un doppio legame carbonio-carbonio nella membrana cellulare. Ma ci sono anche radicali liberi necessari come il monossido di azoto NO che è un numero dispari e-.

I 2 vettori di Spin assume una certa direzione propria Si nello spazio. Applico un B_z in direzione Z, il quale orienta il vett. parallelamente o antiparallelamente creando un m uguale a ¹/₂, 0, ¹/₂. Se B_z è molto grande, i vettori si annullano. Se B_z è minore → si induce un moto di torsione.

Moto di precessione, il quale si origina da un momento magnetico → shift degli equimali L'elettrone, quando accica la radiazione microonde froisce alla sua componente magnetica salta da un livello all'altro cambiando il suo spin. Ma se mandato la radiazione lungo Z → non succede nulla, se la mandato perpendicolarmente, il sistema si accende.

Applichiamo la radiazione elettromagnetica lungo z, Si applica un campo magnetico H_rad su x, → Affinché H_rad agisca sugli z_i corrispondenti ai m_s = +¹/₂ oppure → Si genererà un moto di precessione attorno a H_rad → questi moti di precessione fa diventare m_s = +¹/₂ → -¹/₂ e viceversa → il sistema si accende.

Applichiamo la radiazione circolarmente polarizzata sul piano xy → il vettore H_rad essendo circolarmente polarizzato ruota sul piano xy con una velocità angolare w₁, detta di Larmor. In ogni istante tutti i vettori si vedono fermi l'uno rispetto agli altri avendo tutti la stessa frequenza. In ogni punto si applica la torsione data da H_rad. → Si Ra sempre assorbimento (UL = 2π).

Risonanza perché si possa dalla posizione = 1/2 acc. 1/2 una rimanendo l'altra. Per quanto riguarda l'energia si Ra un effetto magnetico → μ dipolo magnetico in quanto si ha una carica in movimento (calato detto lo spin) μ magnetico = i · A dove i = intensità di corrente A = area della spira = πr² i = q / t quantità di carica trasportata in un certo tempo.

Se voglio quantizzare l'energia parto dal momento angolare rotazionale quantizzato mvr = sħ / 2π → il tempo mi conviene convertirlo in velocità t = spazio in questo caso = 2πr / v. Sostituisco nell'equazione del dipolo μm = qv · πr² / 2π → μm = qvl / 2           _il nostro caso è quello di trovarsi all'interno mvr μm = qvr / 2 · m         in quanto la carica dell'e- è negativa e μm deve essere positiva. μm = sħ / 2π · 2m Ho ottenuto con la quantizzazione. Questo momento di dipolo magnetico corrispondente a quei vettori che fanno moto di precessione. _ms = +¹/_{2 ms} = -¹/₂ ε = -(^μ/_m)_s ħ Η_z

Energia dei livelli di spin

ε = -^g/_{2m ms} ^e/_2π^ħ Η_z ELETTRONICO S e diventato _ms perché ho appiccato un H m=¹/₂ _____ E₂ = ¹/₂ (^g/_2m ^e/_2π ħ Η_z) m =−¹/₂ _____ E₁= ¹/₂ (^g/_2m ^e/_2π ħ Η_z)

Quando mando la radiazione avro un salto da un livello all'altro ΔΕ = Ε₂ − Ε₁ = ^g/_2m e/_2π ħ Η_z E l'energia della radiazione microonda che dato momento per devocare la transizione.