ЯМР и напряжённость внешнего магнитного поля.

[Nemo-x]

Здравствуйте.

Может вопрос и не совсем чисто химический,скорее магнетохимический.

Вопрос возник в процессе постройки протонного магнетометра.

 

Из теории ЯМР нам известны два научных факта -

1)При наложении ВНЕШНЕГО магнитного поля протон водорода прецессирует вокруг оси этого поля.

2)При наложении ВНЕШНЕГО магнитного поля происходит расщепление уровней энергии квантовой системы в магн. поле (снятие вырождения).

Во всех источниках фигурирует только слово ВНЕШНЕЕ ПОЛЕ.А какая величина этого внешнего поля-нигде конкретно не указывается.Внешнее и всё тут.

И получается, что в естественном магнитном поле земли ЭТИХ процессов не происходит ?

 

Проведём опыт.Берём банку с водой и ставим на стол.

Считаем,что протоны водорода воды в магнитном поле Земли находятся в состоянии равновесия (ну не знаю-магнитного,теплового,химического,вырождения) и в воде не происходит ни прецессии протонов водорода,ни расщепления на уровни.

Магнитное поле Земли примем условно 0.05 млТ.(или 0.5 Э кому как удобно).

А вот сам вопрос - при каком примерно численном значении магнитного поля в воде начнут происходить выше перечисленные процессы?.Внешнее магнитное поле-это для ЯМР СКОЛЬКО?

Если,скажем,увеличить напряженность поля в два раза?

А в три?А в десять? 1 млТ -это внешнее поле?Или 5 млТ ?

Как высчитать,при какой минимальной напряжённости поля система вышла из состояния равновесия и протон водорода в воде наконец прецессирует, а уровни разделились?

 

Вопрос связан с тем,что необходимо рассчитать напряжённость поля возбуждающей катушки магнитометра,а какое минимальное значение она может иметь-? Мы,конечно,ищем методом тыка,но хочется по науке хоть немного.

Перерыли практически всё - нуль.Во всех справочниках и лабораторных одно-внешнее магнитное поле и хоть кричи.

Надежда на Вас,Уважаемые.

Извините, что много написал.

[aversun]

А вот сам вопрос - при каком примерно численном значении магнитного поля в воде начнут происходить выше перечисленные процессы?.Внешнее магнитное поле-это для ЯМР СКОЛЬКО?

 

"В совр. радиоспектрометрах ЯМР обычно используют магнитные поля напряженностью 1-12 Тл" http://www.xumuk.ru/...dia/2/5462.html

http://www.nmr-blog.com/resources/Agilent/SI-0820_Table_of_NMR_Frequ_v04.pdfВозможно здесь вы найдете больше информации http://nmr-blog.com/

[Nemo-x]

Спасибо,aversun.

Это всё конечно,известно.Книжки читаем и поиском пользуемся.

Вопрос в том при каком уровне напряжённости поля в воде начинают действовать вышеописаные законы.

Или так - какую энергию надо приложить ,чтобы вывести воду из равновесия (во,вывернулось...).Конечно,протоны водорода в воде.

Должна же быть какая-то формула.

[ssch]

Формулы взяты из книги Б.И.Ионина и др. "ЯМР-спектроскопия в органической химии". Из вашего сообщения сложно понять, что вы собираетесь делать и что конкретно вас интересует. На запрос "протонный магнетометр" Яндекс дал 18000 ссылок, там все уже есть, импортные, отечественные, самодельные и прочие приборы

nmr.pdf

[Nemo-x]

 

Спасибо, ssch,Я все эти 18000 ссылок перелопатил...Или почти все.

 

Меня интересует при какой минимальной напряжённости поля в воде происходит поляризация протонов водорода и начинается их прецессия .Этого просто НИГДЕ нет.

 

Есть формула определения дополнительной энергии для эффекта Зеемана ΔE = - μHH ,

Каждой проекции μH магнитного момента μ на направление Н, соответствует дополнительная энергия, ΔE = - μHH, что приводит к снятию вырождения, уровень расщепляется, т.к. μH принимает значение μH = - gμБm (где g - Ланде множитель; μБ- магнетон Бора; m - магнитное квантовое число), то значение ΔE = gμБHm для различных m различны.

 

Но оказалось, что этой формулой нельзя воспользоваться,не зная минимальных значений молекулярного равновесия ( или как там это правильно назвать,не знаю).

То есть .Если утром напряженность магнитного поля Земли равно условно 0.5 Э, а днём уже 0.7 Э то при таком изменении не будет никакого расщепления уровней.

 

А вот начиная с какой минимальной напряжённости поля это расщепление реально происходит - вот в чём вопрос.

[ssch]

Я не теоретик, могу ошибиться, но полагаю, что нет того, что вы хотите. Как только появится магнитное поле, сразу можно наблюдать расщепление уровней. Другое дело, как это у вас получится, насколько чувствительный ваш метод.

[plick]

Перенесу ка я этот вопрос в раздел "Общий".

[Himeck]

Необходимо, прежде всего, собрать установку для омагничивания воды. Параметры такой лабораторной установки приведены в [***]: скорость движения воды 0,1-2,0 м/с, напряженность магнитного поля 4-800 кА/м (примерно до 7000 эрстед). В [***] приведены оптимальное значение скорости воды в поле - 0,49 м/с (при этом число Рейнольдса Re = 2450) и два значения напряженности магнитного поля (800 - 1000 и 3800 - 4000 эрстед), при которых эффект воздействия на воду максимальный.

http://www.metodolog.ru/00672/00672.html

Может пригодится?

[Nemo-x]

Извините за отсутствие-работа...

Спасибо всем, кто откликнулся.

Я ещё неделю посидел в интернете и вы не поверите-как мне кажется,вроде бы нашел ответы.

 

Во-первых,внешнее магнитное поле и прецессия.Прецесирует не протон, а магнитный момент.

И внешнее магнитное поле - это любое магнитное поле большее на любую величину от действующего поля и отличное по направлению.

То есть,если мы поместим воду в любое магнитное поле, большее чем действующее поле Земли,магнитные моменты будут стремится сориентироваться по этому полю одновременно прецессируя.После снятия дополнительного магнитного поля магнитные моменты будут стремится сориентироваться вновь по полю Земли и

снова этот процесс будет сопровождаться прецессией магнитных моментов.

От уровня внешнего магнитного поля зависит только частота прецессии.

От него не зависит ни Т1,ни Т2.

Минимальный уровень внешнего поля,как мне кажется, составляет Н=Но(1-q),где q- это безразмерная постоянная экранирования.не зависящая от поля Но, а зависящая от химического(электронного) окружения.

 

А с уровнями Зеемана тоже вроде прояснилось - они появляются при любом дополнительном внесении энергии в систему, а потом при осутсутствии изменений через какое-то время вырождаются.

 

Вот такие мои выводы.Если у кого-то есть лучшее объяснение-то поправьте.

 

Внимание! Всё что я здесь написал - это только мои личные предположения,а не истина в последней инстанции и тем более не источник учебной информации !!!