Ядерний квадрупольний резонанс

(ЯКР), явище резонансного поглинання або випромінювання радіочастотної електромагніт. енергії в-вом, обумовлене залежністю частини енергії електричні. електронно-ядерних взаємодій. від взаємної орієнтації сферически несиметричних розподілів зарядів атомного ядра і електронних оболонок.
В силу квантовомех. причин зміна орієнтації атомного ядра щодо оточуючих його електронів і зарядів має дискретний характер, що викликає появу системи рівнів енергії, між якими можливі переходи з частотою Q . > Стимулювання переходів Q при спостереженні ЯКР відбувається при накладенні на зразок змінних електричні. або магн. полів. Мірою відхилення зарядового розподілу атомного ядра від сферич. симетрії є його електричні. квадрупольний момент eQ (ядерна константа). Неоднорідність електричні. поля, що створюється електронами атомів і молекул в місці розташування атомного ядра, визначається тензором градієнта напруженості електричні. поля (ГЕП) ij . > З експериментально спостережуваних спектрів ЯКР можна визначити константу ядерного квадрупольного взаємодії 2 Qq zz (e -> елементарний електричні. Заряд) і параметр асиметрії

= | ( xx - q yy ) / zz , де | zz | > | q yy |

| xx |.Напрямок осі z збігається з напрямком осі квантування орієнтації атомного ядра.
Відомості про 2 Qq zz м. б. отримані з даних ЕПР, ЯМР мёссбауеровской спектроскопії, а також мікрохвильової і оптич. спектроскопії. Наїб. точні вимірювання проводяться за допомогою спектроскопії ЯКР за відсутності зовн. постійних електричні. і магн. полів у твердих тілах (кристали, скла, аморфні тверді тіла, включаючи полімери). Всі зміни ГЕП відбуваються за рахунок елект. вкладів, основними за величиною з яких брало є внесок валентних електронів і поляризація замкнутих оболонок атомного остова; внесок, менший і сильно залежить від природи внутрішньо-і межмол. взаємодій. , Вносять заряди, розташовані за межами атомного радіусу.
Експерименти з накладенням зовн. постійного магнітного. поля дозволяють знайти

і напрямок макс. компоненти ГЕП ( 2 Qq zz ) , т. е. напрям осі квантування, що збігається з напрямком осі простий хім. зв'язку. Можливо також рішення оберненої задачі: по зєємановського розщеплювання в спектрах ЯКР визначити величину і напрямок локального магн. поля.
Зіставлення 2 Qq zz і

в ряду однотипних соед. дає можливість визначити особливості відносить. електронно-ядерних рухів при межконфігураціонних переходах.
Накладення зовн. постійного електричні. поля напруженості z дозволяє визначити польові постійні частот ЯКР дv Q / дe z ,> пропорційні атомної поляризуемости. Зіставлення Q і дv Q / дe z в рядах однотипних соед. дозволяє знайти значення напруженості електричні. полів.
Основні спектральні параметри ЯКР: частота Q , ширина лінії

часи квадрупольної спін-граткових (Т 1 ) і спін-спінової релаксації (Т 2 ).Діапазон зміни, що спостерігаються Q для разл. елементів і типів зв'язку 0, 1-1000 МГц. Діапазон змін для мол. кристалів і аморфних тіл з ван-дер-ваальсовими межмол. взаємодій. -0, 001-2% від

Q ,> що обумовлено статистич. розкидом ГЕП і свідчить про ступінь структурної упорядкованості в-ва. Діапазони змін часу релаксації - від дек. мікросекунд до секунд (Т 2 ) і годин (Т 1 ) в залежності від т-ри і характеру теплових рухів молекул і їх фрагментів. ЯКР використовують для вивчення внутрішньо-і межмол. взаємодій. Дослідження закономірностей взаємного впливу атомів в соед. перехідних і неперехідних елементів дає відомості про просторів, структурі молекул, їх електронну будову, розподілі внутрімол. елект. полів і зв'язку цих характеристик з реакційною здатністю. При дослідженні межмол. взаємодій. отримують відомості про розподіл електростатіч. полів в кристалах, невпорядкованих твердих тілах і твердих розчинах. Вивчення твердих розчинів дає відомості про закономірності розподілу домішок, симетрії їх розташування і природі межмол. взаємодій. ЯКР дозволяє вивчати природу внутрішньо- і межмол. координації, включаючи закономірності комплексоутворення. За спектрами ЯКР полімерів отримують відомості про взаємне розташування атомів в макромолекулі, їх впорядкованості і рухливості. ЯКР використовують для вивчення сегаетоелектріков, ферромагнетиков, надпровідників, напівпровідників і т. П.
Літ. :

Сьомін Г. К. Бабушкіна Т. А., Якобсон Р. Р., Вживання ядерного квадрупольного резонансу в хімії, Л., 1972; Гречишкін B. C., Ядерні квадрупольні взаємодії в твердих тілах, М., 1973; Сафін І. А., Осокін Д. Я., Ядерний квадрупольний резонанс в з'єднаннях азоту, М., 1977. Г.

До. Сьомін. Хімічна енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія. Під ред. І. Л. Кнунянц. 1988.