第八章 电子顺磁共振波谱 EPR ppt课件.ppt

第八章电子顺磁共振波谱EPR主讲:何品刚第八章电子顺磁共振波谱(EPR)icResonanceSpectroscopy现代分析测试技术—电子顺磁共振波谱现代分析测试技术—电子顺磁共振波谱基本原理电子和原子核一样是带电粒子,自旋的电子因而产生磁场,具有磁矩ss=-gSg因子()为玻尔磁子,S为自旋角动量。对单电子S=1/2;电子自旋状态有2S+1个即:Ms=1/2现代分析测试技术—电子顺磁共振波谱只有未成对的电子才有电子顺磁共振。同样电子也存在自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫现象在外磁场H中,能量E为:E=-sH=gMsHMs=+1/2E=1/2gHMs=-1/2E=-1/2gHE=E-E=gHE=gH=h一般在微波区(-35千兆)现代分析测试技术—,除自旋运动外,还有轨道运动。因此,在外磁场作用下,轨道运动也会产生一个内磁场H’,这样未成对电子所处的磁场应为:Hr=H+H’但是,因H’不可测,故通常用g因子的变化来表示H’的作用,即:E=gH=hg=h/H现代分析测试技术—,还受到临近核的磁矩作用的影响,其结果类似于NMR中自旋分裂,使电子顺磁共振谱发生分裂成两条或更多。这种作用称为超精细耦合。1)、一个磁性核的超精细耦合作用E=gHMs+AMsMlA为超精细耦合常数,Ml是核磁矩的量子数。即在一个磁性核耦合作用下,可分裂四个能级:E1=1/2gH+1/4AE2=1/2gH-1/4AE3=-1/2gH+1/4AE4=-1/2gH-1/4A根据选律定则,只有Ml=0;Ms=1才有能级跃迁,即E1-E4和E2-E3有能级跃迁。现代分析测试技术—电子顺磁共振波谱2)、一组等价磁性核的超精细耦合作用当未成对电子同时受到几个相同的磁性核作用时,谱线的裂分数为:2nI+1,其强度比符合二项式展开。例如,***自由基H3C,因受到3个等价氢的作用而呈现4条裂分谱线。苯自由基阴离子则为7条谱线。现代分析测试技术—电子顺磁共振波谱3)、一组不等价磁性核的超精细耦合作用当未成对电子同时受到两个或几个不相同的磁性核作用时,谱线的裂分就要复杂得多。例如,。CH2OH自由基的裂分线是双重线的三重线,其强度比为1:2:1。现代分析测试技术—电子顺磁共振波谱电子顺磁共振波谱仪试管不用旋转溶液需除氧现代分析测试技术—电子顺磁共振波谱电子顺磁共振波谱的应用EPR主要应用于鉴定含有未成对电子的物质,自由基是EPR的主要研究对象。例如,用EPR证实在氢醌氧化还原体系有半醌自由基的存在。图中5个奇数电子与环上4个氢自旋耦合作用的结果,5峰的强度比正好是1:4:6:4:1。