Природа кольцевых токов

[ийа]

При протонном магнитном резонансе бензола говорится что вокруг него возникают кольцевые токи, которые индуцируют вторичное магнитное поле. Что это за явление такое и как оно возникает?

[ssch]

Для объяснения экспериментального наблюдения - ароматические протоны регистрируются в более слабом поле, чем олефиновые - введено понятие кольцевых токов пи-электронов, которые возникают в ароматических соединениях под влиянием внешнего магнитного поля, когда плоскость кольца перпендикулярна полю. При этом кольцевые токи индуцируют вторичное поле. Оно ослабляет общее поле над и под плоскостью кольца и усиливает его на периферии. Явление называется магнитная анизотропия. Есть математические формулы, позволяющие рассчитать влияние анизотропии различных групп (не только ароматических колец, но и карбонильных групп и тройных связей) на хим.сдвиг.

В любых учебниках по ЯМР-спектроскопии все это подробно описано.

[ийа]

А почему направление кольцевых токов внутри кольца всегда встречное внешнему магнитному полю?

[химик-философ]

А почему направление кольцевых токов внутри кольца всегда встречное внешнему магнитному полю?

Правила правой и левой руки. Бензольное кольцо это фактически кольцо проводника. Если смотреть по направлению поля, то в кольце будет индуцирован ток против часовой стрелки в соответствии с правилом левой руки из закона Лоренца. Это ток в сорю очереди индуцирует вокруг себя торообразное магнитное поле в соответствии с правилом правой руки из закона (не помню чей). Новое поле направлено против сарого внутри кольца и по снаружи кольца.

[ийа]

Спасибо У меня ещё есть такой вопрос, на который я не смог найти ответ ни в одном учебнике - говорят что условием возникновения магнитной анизотропии должно быть перпендикулярное расположение молекулы бензола магнитному потоку. Но ведь в момент анализа не все молекулы ориентированны в одном направлении и есть даже и такие, которые расположены плоскостью по направлению магнитного потока. Выходит, что в таких молекулах не будет происходить индуцирование и они дадут линию на спектре, смещенную в более сильное поле (линия простых алкановых протонов). То есть по идее должно получится две линии одних и тех же протонов. А на практике наблюдается лишь одна линия, которая говорит что все протоны находятся в "собственном соку". Как это объясняется?

Изменено 17 Июня, 2012 в 08:08 пользователем ийа

[химик-философ]

Особенности мат обработки сигнала. То что воспринимает прибор, это волна многоуровневой амплитудной модуляции. Те волна с постоянной частотой, но с переменной амплитудой. Каждый резонирующий атом резонирует на своей частоте, эти гармоники суммируются, к ним прибавляется некая константа, это и есть изменение амплитуды принимаемой волны. Это первый уровень. Частота резанса атома зависит от его природы и окружения, а амплитуда же зависит и от модуляции со стороны других резонирующих атомов. И так далее. В результате принимаемая волна очень сложна. И расшифровать её можно по разному. Потому приняты стандартные процедуры обработки сигнала.

[ийа]

Рассматриваю примеры расшифровки спектров и увидел такое интересное явление:

 

http://s017.radikal....d89531d4f3a.jpg

 

Для 2-бромпропана в тексте говорится что интенсивность сигналов 6:1, тоесть насколько я понял если увеличить интенсивность резонанса протона в метиновой группе то должна получится интенсивность резонанса 6 протонов метильных групп, а на спектре видно, что интенсивности этих протонов относятся как примерно 15:1 :blink: ... Где там 6:1 увидели?

 

И ещё интересно, почему 12 протонов ТМС резонируют слабее чем 6 протонов из 2-бромпропана?

Изменено 18 Июня, 2012 в 11:40 пользователем ийа

[химик-философ]

6:1 будет тогда, когда частота прибора обратиться в бесконечность, а так только схождение по вероятности. К тому же сигналы находящиеся в более слабом поле уширены, что создает иллюзию их ослабления, надо смотреть на интеграл, а не линейкой высоту пика мереть. Интенсивность зависит и от концентрации вещества. ТМС добавляют в следовых количествах.

[ийа]

Про ТМС точно - затупил А в чем измеряется интенсивность резонирования? Ведь сила резонирования одного протона величина получается относительная, зависящая от его частоты...

Изменено 18 Июня, 2012 в 12:01 пользователем ийа

[химик-философ]

Что значит сила? Нет силы резонирования, есть частота и есть амплитуда. В механическом резонансе амплитуда резонанса это отношение получаемой энергии из вне к коэффициенту поглощения энергии средой (трение), те размерность длинны, площади или объема. Здесь же не тривиальный случай, так как принимаемая волна проходит сложную математическую обработку, потому высота пиков качественная. Размерность все же у неё есть, но тут надо смотреть математические процедуры. Поскольку стандартных процедур несколько, то и размерности могут быть разные.