Межчастичные взаимодействия в системах вода-диамагнитная соль, вода-неэлектролит, вода-диамагнитная соль-парамагнитный ион РЗЭ (Gd3+, Er3+) по данным протонной спин-спиновой релаксации

• Автор: Бузько, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 263 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Межчастичные взаимодействия в растворах и проблематика их изучения различными физикохимическими методами
1.2 Ядерная магнитная релаксация и ее применение в изучении сольватационных процессов и микродинамики жидкостей

1.2.1. Механизмы ядерной магнитной релаксации в жидкостях

1.2.2. Магнитная релаксация парамагнитных ионов в растворах

1.2.3. Применение метода ядерной магнитной релаксации в изучении сольватационных процессов в растворах
1.2.4. Влияние диамагнитных солей на процессы протонной магнитной релаксации и структурное состояние парамагнитных акваионов в жидких растворах.
1.3 Структурномикродинамические характеристики и состояние диамагнитных катионов А, , 2тi Сс, Ь, Ыа, К, ЫН в водных растворах их солей с неорганическими анионами СГ, ЫОз С4, Б2.
1.4 Состояние компонентов и их структурные и микродинамические характеристики в системах вода неэлектролит органический компонент
1.4.1. Состояние компонентов и их структурные и микродинамические характеристики в системах вода муравьиная кислота, вода уксусная кислота
1.4.2. Состояние компонентов и их структурные и микродинамические характеристики в системах водаформамид и вода Ы,Ыдиметилформамид.
1.4.3. Состояние компонентов и их структурные и микродинамические характеристики в системе вода диметилсульфоксид
1.5 Электронное строение, структурные и магнитнорелаксационные характеристики акваионов РЗЭ
1.6 Анализ применимости методов ядерной магнитной релаксации для изучения межчастичных взаимодействий и комплексообразования в ионных средах
1.6.1. Изучение межчастичных взаимодействий и слабого комплексообразования диамагнитных и парамагнитных ионов методом протонной магнитной релаксации
1.6.2. Моделирование сложных равновесий в многокомпонентных системах с помощью ЭВМ на основании данных протонной магнитной релаксации3 .
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Изучение температурной зависимости времен протонной спинспиновой релаксации жидкой воды.
2.2.Изучение концентрационных зависимостей скорости спинспиновой релаксации протонов воды в водных растворах диамагнитных солей
2.2.1. Изучение концентрационных зависимостей скорости спинспиновой релаксации протонов воды в водных растворах солей магния МС, з2, М4, натрия ИаС1, ЫаЫОз, ЫаСЮ4, Иа и калия КС1, КВг, КШ
2.2.2. Изучение концентрационных зависимостей скорости спинспиновой релаксации протонов воды в водных растворах 1ЛС1, ЫН4С1 и
А1ЫОзз.
2.2.3. Изучение концентрационных зависимостей скорости спинспиновой релаксации протонов воды в водных растворах солей цинка пЫОз2, гп4 и кадмия Сс1ЫОз2, Сс
2.3. Изучение концентрационной зависимости скорости протонной спинспиновой релаксации в системах вода органический компонент
2.3.1. Изучение концентрационной зависимости скорости протонной спинспиновой релаксации в системах вода муравьиная кислота, вода уксусная кислота
2.3.2. Изучение концентрационной зависимости скорости протонной спинспиновой релаксации в системах вода формамид и вода ,диметил формам ид
2.3.3. Изучение концентрационной и температурной зависимости скорости протонной спинспиновой релаксации в системе вода диметилсульфоксидДМСО
2.4 Изучение зависимости времен спинспиновой релаксации парамагнитных акваионов Сс и Ег3 от
2.5 Изучение температурной зависимости скоростей спинспиновой релаксации парамагнитных акваионов Ос и Ег3 в их водных растворах
2.6 Изучение времен спинспиновой релаксации парамагнитного акваиона вс в водных растворах диамагнитных солей
2.7 Изучение влияния диамагнитных солей на времена спинспиновой релаксации парамагнитного акваиона Ег3.
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Анализ и моделирование концентрационных и температурных зависи
мостей скорости спинспиновой релаксации протонов воды в системах вода диамагнитная соль и их связь со структурой растворов.
3.2. Анализ концентрационных и температурных зависимостей скорости спинспиновой релаксации протонов воды в системах вода органический компонент и их связь со структурой обсуждаемых систем
3.3. Анализ концентрационных и температурных зависимостей скорости спинспиновой релаксации парамагнитных акваионов Об3 и Ег3 в системах парамагнитный ион Сб3 Ег3 диамагнитная сольвода
3.3.1. Анализ концентрационных и температурных зависимостей скорости спинспиновой релаксации парамагнитного акваиона С в системах парамагнитный ион вб3 диамагнитная сольвода.
3.3.2. Анализ концентрационных и температурных зависимостей скорости
спинспиновой релаксации парамагнитного акваиона Ег3ь в системах парамагнитный ион Ег3 диамагнитная сольвода
3.3.3. Анализ возможности применения парамагнитных акваионов РЗЭ в качестве эффективных парамагнитных зондов для изучения структуры
водных растворов электролитов.
3.4. Расчет параметров комплексообразования парамагнитного акваиона Сс с хлорид и нитрат анионами по данным протонной спинспиновой релаксации
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это приведет к наведению в приемной катушке сигнала, называемого спиновым эхо рис. После появления сигнала эхо вектор намагниченности опять рассыпается в веер и наблюдается обычное затухание сигнала рис. Величина локального магнитного поля постоянно модулируется флуктуирует под влиянием случайного теплового движения молекул и атомов, составляющих решетку данного вещества . Флуктуации локального магнитного поля содержат компоненты многих частот, но процесс ядерной магнитной релаксации вызывает только та компонента, частота которой равна резонансной у0. ЯМР, но отличается от него тем, что излучение локального поля является некогерентным поскольку флуктуации этого поля случайны во времени, все его частотные компоненты имеют случайные фазы. Блоха ,
м. МН, Су МхНо
1. Смысл входящих в уравнение 1. Т2 определяют исчезновение поперечных компонент вектора макроскопической намагниченности М, а время сиинрешеточной релаксации Т восстановление продольной компоненты М до постоянной величины М2 М0. Вследствие этого, в векторной модели ядерной намагниченности времена и Т2 называют временами поперечной и продольной релаксации соответственно. Физическую природу данных параметров легко понять, если принять два основных типа степеней свободы в системе резонирующих ядер спиновых, определяющих движение спиновой подсистемы, и всех остальных, определяющих процессы обмена энергией между системой резонирующих ядер и ее окружением, т. Тогда время, необходимое для передачи энергии от спиновой системы резонирующих ядер к решетке, необходимое для достижения энергетического равновесия со всем окружением, называется временем спинрешеточной релаксации. Н0. Для разных типов молекулярных систем возможны различные механизмы каналы магнитной релаксации дипольдипольный, дипольквадрунольный, скалярный, спинвращательный и магнитнорелаксационный канал связанный с анизотропией электронного экранирования молекул . На практике в подавляющем большинстве случаев наблюдается комбинированный вклад нескольких релаксационных процессов в наблюдаемую скорость магнитной релаксации. Заметим, что для выбранного типа молекулярной системы все релаксационные каналы характерные для процесса протонной спинрешеточной релаксации определяют также и скорость процесса протонной спинспиновой релаксации и включают добавочный вклад за счет различного типа обменных процессов, что выражается как 1 ,. И
1. Х общая скорость всех магнитнорелаксационных процессов приводящих к потере намагниченности в плоскости ху рис. На практике в подавляющем большинстве случаев соблюдается условие 1. Для этих типов систем принято
выделять внутри
1. При обычных температурах проведения магнитнорелаксационных экспериментов спинвращательный вклад в наблюдаемую скорость протонной магнитной релаксации очень мал и иренебрежим , . Г ал. ЪлЛ ЛИ
5т,
у2нУс 1 2нУ
где г расстояние между двумя магнитными моментами остальные обозначения стандартные для теории ЯМР. НтI 1, что имеет место в некоторых жидкостях, то в соответствии с выражениями 1. ТТ2 величиной порядка нескольких секунд . Г1 1а меж ЛЛ 5кТ меж
где 0 численная плотность спинов протонов см 3 вязкость жидкости. Отметим, что существует несколько теорий диффузионнотрансляционных процессов в жидкостях вследствие чего выражение для межмолекулярного вклада в наблюдаемую скорость протонной магнитной релаксации может иметь различный вид ,. Основной составляющей величины Исх входящей в выражение 1. С2
Благодаря скалярным спинспиновым взаимодействиям время протонной спинспиновой релаксации Т2 проявляет заметную чувствительность не только к быстрым, но и ультрамедленным молекулярным движениям которые могут быть связаны в свою очередь с молекулярным и химическим обменом 6 стс4 с . Я лок , генерируемых неспаренными электронами, магнитный момент которых на три порядка превосходит максимальные ядерные магнитные моменты. Авторами работ были предприняты исследования, в результате которых были получены уравнения СоломонаБломбергена, описывающие времена релаксации спинспиновой и спинрешеточной ядер, взаимодействующих с парамагнитными ионами .