Электронный парамагнитный резонанс в биологии. - 7 стр.

                  СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА СПЕКТРОВ ЭПР (СТС)

    Если атом или молекула, обладающие неспаренным электроном, имеют
парамагнитные ядра, то спектр ЭПР становится более сложным. В таком случае
на электрон будет действовать магнитное поле H + ΔH i , где            ΔH i -
дополнительные магнитные поля, созданные магнитными моментами ядра.
Магнитным моментом J ядра называют максимальное значение момента этого
ядра.
    Это взаимодействие магнитных моментов неспаренных электронов с
магнитными моментами ядер, так называемое, сверхтонкое взаимодействие,
приводит к расщеплению линий и появлению сверхтонкой структуры в
спектрах ЭПР. Если движение неспаренного электрона ограничено атомной
орбиталью какого-либо одного атома, он будет взаимодействовать с ядром
именно этого атома. В магнитном поле магнитный момент ядра может
принимать 2 J + 1 значений и, соответственно, дополнительное магнитное поле
будет иметь столько же значений. При движении неспаренных электронов по
молекулярным орбиталям, охватывающим несколько атомов, возникает
сверхтонкое расщепление, обусловленное взаимодействием электронов с
несколькими различными ядрами, и в этом случае спектры имеют более
сложную структуру.
    Рассмотрим самый простой случай — взаимодействие неспаренного
электрона с одним ядром, например радикал в котором неспаренный электрон
взаимодействует с одним протоном. Неспаренный электрон находится в
суммарном магнитном поле: внешнем и создаваемом протоном. Магнитный
момент протона также ориентируется во внешнем магнитном поле. Ядерный
спин протона I = 1 2 , т.е. квантовое число протона имеет значения ± 1 2 , а
значит магнитный момент протона может быть ориентирован параллельно или
антипараллельно по отношению к внешнему магнитному полю. Это приводит к
тому, что для одних радикалов локальное поле будет больше внешнего, а для
других меньше. В силу этого в спектре ЭПР рассматриваемого радикала будут
наблюдаться две линии (рис. 1) при двух значениях внешнего магнитного поля:
          a
            , где a − константа сверхтонкого расщепления, равная расстоянию
H резон = H 0 +
          2
между двумя линиями СТС; H 0 − резонансное поле при a = 0 , т.е. при от-
сутствии сверхтонкого взаимодействия.
    Если неспаренный электрон взаимодействует более чем с одним протоном,
то картина СТР усложняется. Например, при взаимодействии с двумя
эквивалентными протонами (неспаренный электрон взаимодействует с ними в
одинаковой степени) в спектре ЭПР будут наблюдаться три линии (рис. 2) с
отношением интенсивностей 1:2:1.




                                      7