Жирайр Шишманян

За Жирайр Шишманян

Управител и съсобственик в Химсанб Наири ООД, гр. Пловдив. Главен химик във фирмата и администратор на сайта http://himsnab.eu

Ядрен магнитен резонанс (ЯМР, ЯМР-Спектроскопия)

Създаден от Е. Purcell и F. Bloch (1946 год.) и придобил изключинелно значение за структурните изследвания в органичната химия метод. Основава се на преминаване на атомни магнитно-активни ядра  от изследваните молекули в енергетични нива, които възникват под действието на външно постоянно магнитно поле (със сила Н0). Магнитният момент на ядрото е сложен резултат от сумирането на магнитните моменти на негови градивни частици. Поглъщането на електромагнитна енергия се дължи на процесията на магнитния дипол около посоката на Н0, което се стреми да го ориентира изцяло в нея: явлението наподобява движението на пумпал, т.е. на тяло, завъртяно около тъй наречената „свободна ос”, при опит той да бъде съборен. Преминаването от една резонансна честота на поглъщане (ω) в друга се квантува, а честотите се дават с ω=gH0, където g – жиро – магнитно отношение на ядрото, включващо магнитният му момент и ротационният му импулс g е идентифициращо ядрото характеристика. Вградените в молекули атомни ядра на даден химичен елемент обаче имат околност от електрони, която отразява точно характера на осъществяваните от тях междуатомни връзки. Тя екранира (обикновено отслабя) приложеното външно магнитно поле и резонансното поглъщане вече става при друга честота, различаваще се с тъй нареченото „химично отместване”. Именно последното позволява да се заключи за околността  на разглежданите ядра, респ. За строежа на молекулата. Още по-дълбоко се вниква в него при тълкуването на тъй наречените “спин – спинови взаимодействия”, породени от допълнителните магнитни микрополета на застъпените в молекулата магнитни диполи на ядра от друг елемент: абсорбционните ивици в ЯМР се разцепват и придобиват свръхфина структура. ЯМР обхваща всички видове ядра със спин, различен от 0:12С и 16О остават извън обсега и. Най-силно развит е ЯМР на 1Н (протонен ЯМР), следван от 13С, 18, 31Р, 14 и други. Освен в структурния анализ ЯМР се използва щироко и в реакционната кинетика, при процеси на вътрешномолекулни превръщания, на химичния обмен и т.н.

 

Ядрен реактор

Съоръжение, в което се осъществява управляема верижна ядрена реакция на разделяне на атомните ядра. Типът на ядрения реактор се определя от принципа на работа – с бързи ( с кинетична енергия около 1 MeV), средни или топлинни (с енергия около 0,03 MeV) неутрони: от вида на забавителя (тежка вода, графит): от вида на ядреното гориво (уранов, ториев, прутониев): от вида на топлоносителя (вода, течен метал) и т.н. Количеството вещество, при което реакцията протича, като се самоподдържа, се нарича критична маса на ядреният реакто. Тя зависи от много фактори (гориво, забавител, геометрия на реактора и други). Отделящата се при делението на ядрената енергия се използува за получаване на топлена в първия кръг на  ядреният реактор, топлинната енергия във втория кръг се превръща в електрическа чрез турбогенератори. Освен това в ядреният реактор се получават много радиоактивни изотопи и се натрупват запаси от ядрено гориво.

Ядрен фотоефект

Процес, при който атомното ядро, поглъщайки  ϒ-квант с достатъчно голяма енергия, отделя един или няколко нуклона или α-частици. Ядрените реакции под действието на фотони се наричат фотоядрени.

Такава е например реакцията:

12/6С+ϒ= 11/6С+n

Ядрена индукция

Индукционен резонансен ефект, който се обуславя от ядрения магнетизъм. Ядрена индукция е синоним на термина ядрен магнитен резонанс и в тесен смисъл означава метода, предложен от американския физик Блох (1945 год) за изучаване на ядрения магнитен резонанс. Атомните ядра в постоянно магнитно поле се превръщат в трептяща система с определена собствена честота. В такова поле се предизвиква процесия на магнитния и механичен момент. При тези условия взаимодействието на  ядрените магнитни моменти с високочестотно поле има резонансен характер – при съвпадане на честотите на прецесията и външното поле значително се променят ъгълът и фазата на прецесията. Резонансната прецесия на ядрените моменти се открива по възникване на  индукционно е.д.н. в бобина, във вътрешността на която се помества изследваният образец. С метода на ядрената индукция са измерени магнитните моменти на всички стабилни и на много от радиоактивните атомни ядра.

Ядрена реакция

Превръщания на атомните ядра при акт за взаимодействие с елементарни частици или при взаимодействие между самите ядра. Отделената или погълната енергия при тях е милиони пъти по-голяма от тази при обикновените химични реакции, ето защо при  ядрената реакция е измеримо изменението на масата на ядрата по закона на Айнщайн: Е=m.c2. Топлинният ефект на една ядрена реакция се дава от израза (Σmнач –Σmкр.)c2, където Σmнач е семата от масите на изходните ядра, Σmкр – сумата от масите на получените в резултат на ядрената реакция ядра, с – скоростта на светлината.

Ядрена спектроскопия

Съвкупност от методи в ядрената физика, чрез които се установяват квантовите характеристики на състоянията на атомните ядра. Характеристиките на състоянието (пълна енергия на ядрото, момент на количеството на движение и други) са величини, които не се променят с времето и не зависят от природата на силите, действуващи между нуклоните. Ядрената спектроскопия се използува за определяне на структурата на атомните ядра и на динамиката на ядрените превръщания. С помощта на ядрената спектроскопия са изяснени въпросите за природата на радиоактивното делене на ядрата, за ядрената изомерия, за дискретността на енергетичните нива на ядрата и други.

Ядрена структура на комплекса

Представа, развита от швейцарския учен А. Вернер (1893 год.) относно структурата на комплексните съединения. Според нея комплексите са изградени от една централно ядро-йон, атом или  атомна група, наречено централен комплексообразувател или просто комплексообразувател, и групирани (координирани) около него и свързани посредством йонни, диполни или донорноакцепторни връзки йони, атоми или неутрални, но диполни молекули, наречени лиганди или аденди.

Ядрена техника

Техника за промишленото използуване на ядрените процеси, която възниква и се развива при практическото приложение на достиженията на ядрената физика. В по-тесен смисъл ядрената техника обхваща въпросите за натрупването на ядрено гориво, ядрената енергетика и ядрените бомби.

Ядрена физика

Раздел на физиката, в който се изучават атомните ядра, елементарните частици и ядрените реакции. Теоретичната ядрена физика обяснява и свързва многобнойните експериментални факти и нерядко предсказва явления, които до този момент не са наблюдавани. Неин предмет са установяването на природата на ядрените сили, структурата на ядрата, ядрените превръщания, естествената и изкуствената радиоактивност. Експерименталната ядрена физика включва създаването на ускорители на заредени частици, на изследователски ядрени реактори, както и на чувствителни методи и прибори за регистрация и контрол на базата на съвременната електроника и радиотехника.

Ядрени стълкновения

Сблъсквания между елементарните частици и атомните ядра или между отделни ядра. Според съотношенията между кинетичната енергия и силите на взаимодействие са възможни следните случаи: 1) ядрени реакции, при които настъпват изменения в състава на ядрата, и 2) ядрени разсейвания, несъпроводени от структурни изменения. Проблемите, свързани с ядрените стълкновения, са едни от най-съществените за съвременната физика и имат важно значение за получаването на ядрена енергия в промишлени мащаби.