44
Любой физический метод, используемый исследователями, для изучения
строения материальных тел не должен разрушительно воздействовать своими
источниками энергии (электрическими или магнитными полями, температурой и
т.д.) на энергию связи как между атомами изучаемого вещества, так и на связь
p
+
-ē, принадлежащую атому водорода, поскольку любой атом периодической
системы представляет собой кристалл, состоящий из атомов водорода и его
изотопов [1, 5].
Спектрометр ЭПР устроен таким образом, что он работает при фиксированной
частоте
микроволнового изучения. Для обнаружения явления резонанса
необходимо изменять напряженность магнитного поля ячейки, в которой находится
исследуемый образец.
Обычно величина
составляет величину около 9500 МГц, или 9,5 ГГц, при
напряженности магнитного поля Н = 3400 Э (Х-диапазон) или 35 ГГц при Н =
12500
Э (Q-диапазон).
Поскольку
чувствительность
прибора
возрастает
пропорционально
2
и при этом увеличивается спектральное разрешение, то
обычно экспериментаторы предпочитают работать при более высокой частоте и
большой напряженности магнитного поля (Q-диапазон).
При действии на молекулу О
2
сильного магнитного поля, присутствующего в
ЭПР спектрометре, молекула О
2
. созданная по схеме А, будет разрушаться в
первую очередь по связи D-D. Собственно разрушения как такового не происходит,
происходит размыкание диполь-дипольной (она же квадрупольная) валентной
связи D-D или электроны валентных диполей (элементарных магнитиков)
разомкнутся и займут положение в соответствии с направлением приложенного
внешнего магнитного поля; в результате в спектре ЭПР появится сигнал от
парамагнитных частиц – атомов водорода, т.е. валентных диполей. После
выключения внешнего магнитного поля, всё возвращается в исходное равновесное
состояние,
электроны
занимают
свои
места,
связь
диполь-диполь
восстанавливается, сигнал ЭПР исчезает; молекула О
2
из парамагнитной
становится обычной – диамагнитной.
Не исключено, что сильное магнитное поле может действовать на один из
квадруполей одного из атомов кислорода молекулы О
2
; скорее всего, этому
воздействию подвергается более слабый квадруполь 2, схема 6, состоящий из
атома D и атома Н. Электроны этого квадруполя разомкнутся и займут положение
по направлению магнитного поля; в спектре ЭПР появится сигнал от
парамагнитных центров; снятие внешнего магнитного поля вернёт равновесное
состояние квадруполя; молекула О
2
из парамагнитного состояния вернётся в
исходное – диамагнитное.
Заметим, что действие внешнего магнитного поля на квадруполь с целью его
размыкания на два диполя, представляется более предпочтительным, по сравнению
с действием поля на валентные диполи. Это заключение автор делает на основании
результатов по анализу спектров изоэлектронных рядов атомов, изложенных в [1,
5].
Из приведённого анализа относительно строения молекулы О
2
следует, что
молекула О
2
в нормальных условиях парамагнитными свойствами не обладает;
кристаллы атомов кислорода соединены между собой двойной валентной или
диполь-дипольной связью (связь № 1 и № 6 в табл. 5), валентные диполи
отсутствуют, свободных электронов нет.
Кроме диполь-дипольного взаимодействия парамагнитных молекул кислорода
и диполь-квадрупольного взаимодействия двух молекул возможен еще один тип
электромагнитной связи – квадруполь-квадрупольная связь.
Действие давления на газ, состоящий из обычных молекул О
2
, может
приводить к образованию димеров, тримеров и более длинных зигзагообразных
цепочек через образование квадруполь-квадрупольных связей по схеме: