Изотопный сдвиг - Isotopic shift
Изотопического сдвига (также называемый изотопный сдвиг) является сдвиг в различных формах спектроскопии , что происходит , когда один ядерный изотоп заменяется другим.
Атомные спектры
Изотопные сдвиги в атомных спектрах - это мельчайшие различия между уровнями энергии электронов разных изотопов одного и того же элемента. Сегодня они являются центром множества теоретических и экспериментальных усилий из-за их важности для атомной и ядерной физики. Если атомные спектры также имеют сверхтонкую структуру, смещение относится к центру тяжести спектров.
С точки зрения ядерной физики, изотопические сдвиги объединяют различные точные зонды атомной физики для изучения ядерной структуры , и их основное использование - независимое от ядерной модели определение разницы зарядовых радиусов.
Этому сдвигу способствуют два эффекта:
- Разница масс (массовый сдвиг), которая доминирует при изотопическом сдвиге легких элементов. Он традиционно делится на нормальный сдвиг массы (NMS), возникающий в результате изменения приведенной массы электронов, и сдвиг удельной массы (SMS), который присутствует в многоэлектронных атомах и ионах. NMS - это чисто кинематический эффект, теоретически изученный Хьюзом и Эккартом. Эффект сдвига удельной массы был впервые обнаружен в спектре изотопов неона Нагаока и Мисима.
- Разность объемов (сдвиг поля), определяющая изотопический сдвиг тяжелых элементов. Эта разница вызывает изменение распределения электрического заряда ядра. Этот эффект важен для тяжелых элементов, и его первая теория была сформулирована Паули и Пайерлсом. Принимая упрощенную картину, изменение уровня энергии в результате разницы объемов пропорционально изменению полной плотности вероятности электронов в начале координат, умноженной на разность среднеквадратичных зарядов.
ЯМР-спектроскопия
В ЯМР-спектроскопии изотопные эффекты на химические сдвиги обычно невелики, намного меньше 1 ppm типичной единицы измерения сдвигов. В1
Сигналы H ЯМР для1
ЧАС
2 а также 1
ЧАС2
H («HD») легко различить по химическим сдвигам. Асимметрия сигнала примеси "protio" в ЦД
2Cl
2возникает из-за различных химических сдвигов CDHCl
2и CH
2Cl
2.
Колебательные спектры
Изотопические сдвиги наиболее известны и широко используются в вибрационной спектроскопии, где сдвиги велики и пропорциональны отношению квадратного корня из изотопных масс. В случае водорода «сдвиг HD» составляет (1/2) 1/2 или 1 / 1,41. Таким образом, (полносимметричное) колебание CH для CH
4и компакт-диск
4происходят при 2917 см -1 и 2109 см -1 соответственно. Этот сдвиг отражает различную приведенную массу затронутых облигаций.