Кимёда физикавий усуллар

V. Ядровий квадрупол резонанси (ЯКР)
Ядро квадрупол момент. Сигналларнинг ажралиб чиқишидаги таъсирлар
Агар спин яхлит қийматлардан (масса сони жуфт, тартиб номери тоқ сон) иборат бўлса, бундай ядролар магнит моментга эга бўлганидан ташқари электр квадропул моментга ҳам эга бўлади. Уларнинг ҳоссаларини ЯКР спектроскопия ёрдамида (²H₁, ¹⁴N₇, ³⁵Сl) ўрганиш мумкин. Азотли бирикмаларнинг резонанс спектри кимёвий моддаларнинг турига боғлиқ. ЯКР нинг сигналлари кенг чизиқлар ҳолида намоён бўлади. Бундай ходиса аминлар, аммиак ва уларнинг тузларида кузатилган. Аммиак молекуласининг ¹⁴N ЯМР спектри тўртта ажралмаган ҳолатда намоён бўлган сигналлардан ташкил топган, бунга асосий сабаб аммиак молекуласидаги азотнинг учта протон билан спин-спинлар таъсирида бўлиши ҳисобланади, аммо аммоний ионининг (NH^₄) сигнали жуда ҳам аниқ ажралган бешта чизиқлардан иборат бўлиб, уларнинг интенсивлигининг нисбати 1:4:6:4:1 га тенг (52-расм). Бунда азот унга нисбатан симметрик жойлашган тўртта протонлар билан спин-спин таъсирда бўлади.



52-расм. Аммиак ва аммоний ионининг ЯКР спектрлари.

Сигналларнинг аммоний иони спектрида аниқ ажралиб чиқишига сабаб, бу ионда квадрупол таъсир энергиясининг камайиши ва сигналларнинг кенг шаклдан тор шаклга ўтишидир.

ЯКР усули ёрдамида молекуляр системаларда электрон зичликнинг тақсимотини билиш мумкин. Моддаларнинг тузилишида озгина ўзгаришлар бўлса ҳам ЯКР сигналларнинг силжиб чиқишига сабабчи бўлади. Шунинг учун ҳам бу омиллар молекула ва кристалларнинг нозик тузилишини аниқлашда жуда ҳам қулай бўлади.
ЯКР спектрининг параметрлари кимёвий силжиш ва спин-спинлар таъсир константасининг қийматларига қараб бир хил турдаги атомларнинг молекулада ёки кристалл панжарасида бир-бирига ўхшаш бўлмаган ҳолатларда жойлашишини билиш мумкин. Масалан, алифатик углеводороднинг хлорли ҳосилаларида углерод ядролар ЯКР сигналларининг частотаси углеводород занжирининг узунлигига боғлиқ. Бунда занжир охиридаги СН₃ гурухлар хлор атомининг электрон булутига таъсир этади, занжирнинг узайиши натижасида бу таъсирлар камайиб боради ва маълум занжир узунлигида деярли йўқолиб кетади. Метаннинг хлорли ҳосилаларидаги ЯКР сигналининг кимёвий силжиш қиймати ундаги водород атомларининг қанча миқдордаги хлорга алмашишига боғлиқ, яъни СН₃Сl молекуласига нисбатан ССl₄ молекуласида Сl³⁵ ЯКР сигнали кучсиз магнит майдонида намоён бўлади. Молекуладаги водород атоми квадрупол моментига эга эмас, аммо у квадрупол моменти ядро билан боғлангани учун унга таъсири бўлиб, дублет шаклдаги сигналга ажралади. Демак кристал панжарадаги протонларнинг жойлашиши ҳақидаги маълумотни ЯКР ёрдамида олиш мумкин, масалан, HIO₃ монокристалида I-H орасидаги оралиқ 2.33А* га тенглиги топилган. Квадрупол моментга эга бўлган даврий системадаги кўпгина элементларнинг ЯКР спектри олинган, бу эса шу элементлар бўлган органик моддаларнинг тузилиши тўғрисида керакли маълумотлар олишга ёрдам беради.
Хулоса қилиб айтганда, ЯКР спектроскопиянинг берган маълумотлари ПМР ва ¹³С ларникидан кам бўлгани учун амалиётда нисбатан айрим ҳолларда ишлатилади.