1. تحضير إدراج الشعيرات الدموية
2. تحضير المحلول المغناطيسي
3. تحضير عينة الرنين المغناطيسي النووي
4. جمع البيانات
5. تحليل البيانات والنتائج
(5)6. استكشاف الأخطاء وإصلاحها

7. عينات حساسة للهواء
المصدر: تمارا إم باورز ، قسم الكيمياء ، جامعة تكساس إيه آند إم
في حين أن معظم الجزيئات العضوية مغناطيسية ، حيث يتم إقران جميع إلكتروناتها في روابط ، فإن العديد من المجمعات المعدنية الانتقالية مغناطيسية ، والتي لها حالات أرضية مع إلكترونات غير متزاوجة. تذكر قاعدة هوند ، التي تنص على أنه بالنسبة للمدارات ذات الطاقات المتشابهة ، ستملأ الإلكترونات المدارات لزيادة عدد الإلكترونات غير المزاوجة قبل الاقتران. تملأ المعادن الانتقالية جزئيا d مدارات تتزعج طاقاتها بدرجات متفاوتة عن طريق تنسيق الروابط مع المعدن. وبالتالي ، فإن المدارات d متشابهة في الطاقة مع بعضها البعض ، ولكنها ليست كلها متدهورة. هذا يسمح للمجمعات بأن تكون مغناطيسية ، مع إقران جميع الإلكترونات ، أو مغناطيسية ، مع إلكترونات غير متزاوجة.
يمكن أن توفر معرفة عدد الإلكترونات غير المزاوجة في مركب معدني أدلة على حالة الأكسدة وهندسة المركب المعدني ، وكذلك في قوة مجال الترابط (المجال البلوري) للروابط. تؤثر هذه الخصائص بشكل كبير على التحليل الطيفي وتفاعل مجمعات المعادن الانتقالية ، وبالتالي من المهم فهمها.
تتمثل إحدى طرق حساب عدد الإلكترونات غير المزاوجة في قياس القابلية المغناطيسية ، χ ، لمركب التنسيق. القابلية المغناطيسية هي مقياس مغنطة مادة (أو مركب) عند وضعها في مجال مغناطيسي مطبق. يتم صد الإلكترونات المقترنة قليلا بواسطة مجال مغناطيسي مطبق ، ويزداد هذا التنافر خطيا مع زيادة قوة المجال المغناطيسي. من ناحية أخرى ، تنجذب الإلكترونات غير المزاوجة (إلى حد كبير) إلى مجال مغناطيسي ، ويزداد الجذب خطيا مع شدة المجال المغناطيسي. لذلك ، سينجذب أي مركب به إلكترونات غير متزاوجة إلى مجال مغناطيسي. 1
عندما نقيس القابلية المغناطيسية ، نحصل على معلومات عن عدد الإلكترونات غير المزاوجة من العزم المغناطيسي ، μ. ترتبط القابلية المغناطيسية بالعزم المغناطيسي ، μ بواسطة المعادلة 1 2 :
(1 )
الثابت
= [(3kB)/Nβ2)]، حيث β= مغناطون بور للإلكترون (0.93 × 10}-20 erg gauss-1)، N = رقم أفوجادرو، و kB = ثابت بولتزمان
XM = القابلية المغناطيسية المولية (cm3/mol)
T = درجة الحرارة (K)
μ = عزم مغناطيسي ، تقاس بوحدات مغينتون بور ، μB = 9.27 × 10 -24 JT -1
يتم إعطاء العزم المغناطيسي للمجمعات بواسطة المعادلة 2 1 :
(2 )
g = النسبة المغناطيسية الجيروسكوبية = 2.00023 μB
S = العدد الكمي للدوران = ∑ms = [عدد الإلكترونات غير المزاوجة، n]/2
L = العدد الكمي المداري = ∑ml
تحتوي هذه المعادلة على مساهمات مدارية ودورانية. بالنسبة لمجمعات المعادن الانتقالية في الصف الأول ، تكون المساهمة المدارية صغيرة وبالتالي يمكن حذفها ، لذلك يتم إعطاء العزم المغناطيسي للدوران فقط بواسطة المعادلة 3:
(3)
وبالتالي يمكن للعزم المغناطيسي الذي يدور فقط أن يعطي بشكل مباشر عدد الإلكترونات غير المزاوجة. يمكن أيضا إجراء هذا التقريب للفلزات الأثقل ، على الرغم من أن المساهمات المدارية قد تكون كبيرة للمعادن الانتقالية في الصف الثاني والثالث. قد تكون هذه المساهمة كبيرة جدا لدرجة أنها تضخم العزم المغناطيسي بدرجة كافية بحيث يبدو أن المركب يحتوي على إلكترونات غير متزاوجة أكثر مما يفعل. لذلك ، قد تكون هناك حاجة إلى توصيف إضافي لهذه المجمعات.
في هذه التجربة ، يتم تحديد العزم المغناطيسي للمحلول من tris(acetylacetonato) الحديد (III) (Fe (acac) 3 ) تجريبيا باستخدام طريقة إيفانز في الكلوروفورم.
1. تحضير إدراج الشعيرات الدموية
2. تحضير المحلول المغناطيسي
3. تحضير عينة الرنين المغناطيسي النووي
4. جمع البيانات
5. تحليل البيانات والنتائج
(5)6. استكشاف الأخطاء وإصلاحها

7. عينات حساسة للهواء
طريقة إيفانز هي تقنية لحساب عدد الإلكترونات غير المزاوجة في مجمعات المعادن في حالة المحلول.
تحتوي العديد من المجمعات المعدنية الانتقالية على إلكترونات غير متزاوجة ، مما يجعلها تنجذب إلى المجالات المغناطيسية. تسمى هذه المجمعات المغناطيسية. تسمى المجمعات التي تحتوي على جميع الإلكترونات المقترنة بالمغنطيسية.
تعد معرفة عدد الإلكترونات غير المزاوجة أمرا مهما للتنبؤ بتفاعل المركب. تستخدم طريقة إيفانز التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي لقياس المعلمات اللازمة لحساب عدد الإلكترونات غير المزاوجة.
سيوضح هذا الفيديو إجراء تنفيذ طريقة إيفانز ، ويوضح تحليل Fe (acac) 3 ، ويقدم بعض التطبيقات لعد الإلكترونات غير المزاوجة في الكيمياء.
يمكن تحديد عدد الإلكترونات غير المزاوجة في المركب من العزم المغناطيسي للجزيء المحدد. يمكن تقريب اللحظات المغناطيسية لمجمعات المعادن الانتقالية في الصف الأول من مساهمات الإلكترونات غير المزاوجة ، والتي تسمى العزم المغناطيسي للدوران فقط. بالنسبة للمجمعات المعدنية الانتقالية للصف الثاني والثالث ، يجب مراعاة كل من مساهمات الدوران والمدار.
ترتبط العزم المغناطيسي بالقابلية المغناطيسية ، والتي توفر درجة مغنطة المركب في مجال مغناطيسي مطبق.
يتأثر التحول الكيميائي لنوع ما في طيف الرنين المغناطيسي النووي بالقابلية المغناطيسية الإجمالية لمحلول العينة. وبالتالي ، يتغير التحول الكيميائي للمذيب إذا كان المذاب مغناطيسيا. تستخدم طريقة إيفانز هذه العلاقة للحصول على القابلية المغناطيسية ، وبالتالي العزم المغناطيسي ، لهذا المذاب المغناطيسي.
تستخدم عينة طريقة إيفانز إدخالا شعريا يحتوي على خليط من مذيب مزيل ومذيب بروتين مطابق. يتم إذابة المركب محل الاهتمام في نفس خليط المذيبات ويوضع في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي مع الشعيرات الدموية.
يظهر طيف الرنين المغناطيسي النووي المكتسب قمتين للمذيبات: أحدهما يتوافق مع المذيب البروتي في المحلول مع المركب ، والآخر يتوافق مع المذيب البروتي في الشعيرات الدموية.
يتم حساب القابلية المغناطيسية من فرق التردد وتركيز المركب المغناطيسي في العينة.
يتم حساب العزم المغناطيسي من القابلية المغناطيسية في وحدة خاصة تسمى مغينتون بور. يمكن بعد ذلك مقارنة العزم المغناطيسي بقيم الدوران النظرية فقط لتقدير عدد الإلكترونات غير المزاوجة في العينة.
الآن بعد أن فهمت مبادئ طريقة إيفانز ، دعنا ننتقل إلى إجراء لإيجاد عدد الإلكترونات غير المزاوجة في Fe (acac) 3 باستخدام طريقة إيفانز.
لتحضير الملحق الشعري ، قم بإذابة طرف ماصة باستور الطويلة باللهب حتى يذوب الطرف في لمبة زجاجية. دع الزجاج يبرد.
بعد ذلك ، امزج في قارورة تلألؤ نظيفة 2 مل من مذيب ديوتيرت و 40؟ L من مذيب بروتي. أغطي القارورة ولفيها برفق.
أضف بضع قطرات من خليط المذيبات بعناية إلى الماصة المبردة. قم بتحريك طرف الماصة برفق أو الضغط عليه حتى يتجمع المذيب في الجزء السفلي من الطرف.
استمر في إضافة خليط المذيبات بهذه الطريقة حتى يملأ المحلول طرف الماصة المختومة على عمق حوالي 2 بوصة ، بدون فقاعات هواء.
قم بتغطية الماصة بحاجز مطاطي 14/20. جهز حقنة سعة 3 مل بإبرة. أدخل الإبرة من خلال الحاجز واسحب 3 مل من الهواء بعناية.
قم بإزالة المحقنة وقم بتثبيت الماصة على حامل دائري أفقيا. استخدم ولاعة لتنعيم الزجاج الموجود فوق المحلول في طرف الماصة.
بمجرد أن يبدأ الزجاج في النعومة ، قم بتدوير طرف الماصة المملوءة بالمحلول ببطء لإغلاقها في المحلول. استمر في تدوير الشعيرات الدموية المشكلة حديثا حتى تنفصل بسهولة عن جسم الماصة.
دع الإدخال الشعري يبرد ، ثم قم بتخزينه في وعاء مكتوب عليه.
لتحضير عينة لطريقة إيفانز ، قم أولا بتسجيل كتلة قارورة التلألؤ والغطاء. ثم ضع 5 ملغ من المركب المغناطيسي ذي الأهمية في قارورة التلألؤ وسجل الكتلة.
الماصة حوالي 600؟ L من خليط المذيبات المفعول والبروتيد في قارورة التلألؤ. حرك القارورة حتى يذوب المركب الصلب تماما.
سجل كتلة القارورة المغطاة لمحلول العينة. ثم احصل على أنبوب وغطاء قياسي للرنين المغناطيسي النووي.
حرك الملحق الشعري بحذر في أنبوب الرنين المغناطيسي النووي بزاوية. انقل محلول المركب المغناطيسي إلى أنبوب الرنين المغناطيسي النووي وقم بتغطية الأنبوب. تأكد من أن الملحق يجلس في الجزء السفلي من الأنبوب.
الحصول على طيف الرنين المغناطيسي النووي القياسي 1H وحفظه.
أولا ، احسب تركيز محلول العينة بالمول لكل سنتيمتر مكعب باستخدام الكتل المسجلة وكثافة المذيب. بعد ذلك ، قم بتحويل الفرق بين التحولات الكيميائية لذروة المذيب من جزء في المليون إلى هرتز. احسب القابلية المغناطيسية المولية للعينة.
بعد ذلك ، احسب العزم المغناطيسي من درجة حرارة المسبار والقابلية المغناطيسية المولية. قارن القيمة المحسوبة بجدول القيم المعروفة لتحديد عدد الإلكترونات غير المزاوجة في المركب.
عدد الإلكترونات غير المزاوجة مهم لنمذجة المجمعات الكيميائية والبيولوجية. دعونا نلقي نظرة على بعض التطبيقات.
يمكن نمذجة المجمعات المعدنية الانتقالية باستخدام النظرية المدارية الجزيئية. في هذا النموذج ، يتم تعيين الإلكترونات للمدارات الجزيئية المشتركة بين الذرات. تساعد المعلومات حول عدد الإلكترونات غير المزاوجة على تأكيد استخدام نموذج مناسب. علاوة على ذلك ، يتنبأ عدد المدارات المشغولة والمفردة غير المأهولة بكيفية تفاعل المركب مع الجزيئات الأخرى.
يمكن تصنيف الجزيئات حسب عمليات التماثل التي يمكنها القيام بها ، مثل انعكاسها عبر المحور. يمكن أن يتنبأ التناظر الجزيئي بالعديد من الخصائص ، مثل الأنماط الاهتزازية للمركب. نظرا لأن عدد الإلكترونات غير المزاوجة يمكن أن يوفر معلومات حول الهندسة الجزيئية ، فمن المهم تحديد عدد الإلكترونات غير المزاوجة بدقة عند توصيف المركبات.
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لطريقة إيفانز. يجب أن تفهم الآن المبادئ الأساسية لطريقة إيفانز ، وإجراء حساب عدد الإلكترونات غير المزاوجة ، وكيف تكون الإلكترونات غير المزاوجة ذات صلة بفهم التفاعل الكيميائي. شكرا للمشاهدة!
Experimental Results
| Fe(acac)3 | الكلوروفورم | |
| m (ز) | 0.0051 | 0.874 |
| ميغاواط (جم / مول) | 353.17 | n/a |
| n (mol) | 1.44⋅10- |
طريقة إيفانز هي طريقة بسيطة وعملية للحصول على القابلية المغناطيسية للمجمعات المعدنية القابلة للذوبان. يوفر هذا عدد الإلكترونات غير المزاوجة في مركب معدني ، وهو أمر ذو صلة بالتحليل الطيفي والخصائص المغناطيسية وتفاعل المركب.
يعطي قياس القابلية المغناطيسية للأنواع المغناطيسية عدد الإلكترونات غير المزاوجة ، وهي خاصية رئيسية للمجمعات المعدنية. نظرا لأن تفاعل المجمعات المعدنية يتأثر بهيكلها الإلكتروني - أي كيفية ملء المدارات d - فمن المهم تحديد عدد الإلكترونات غير المزاوجة. يمكن استخدام القابلية الم...
Chapters in this video
0:00
Overview
1:03
Principles of the Evans Method
3:27
Capillary Insert Preparation
4:59
Sample Preparation and Data Collection
5:58
Results
6:41
Applications
7:53
Summary
Videos from this collection: