$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Substraty o różnych (wag.) proporcjach atomów C/H/O prezentują różne typy i stężenia stabilnych rodników, które są wykrywalne przez elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR)8. Rodniki te zależą od struktury makrocząsteczek i są pod silnym wpływem ich aromatycznego charakteru. Widmo EPR rodników węglowych charakteryzuje się pojedynczym szerokim rezonansem. W takich przypadkach można uzyskać tylko wartość g, szerokość linii i stężenie wirowania. Wartości g widm EPR można wykorzystać do określenia, czy rodnik jest skoncentrowany na węglu, czy na tlenie. Podstawowe równanie oddziaływania elektronowo-Zeemana
definiuje wartość g, gdzie h jest stałą Plancka, v jest stałą częstotliwością mw zastosowaną w eksperymencie, B0 jest rezonansowym polem magnetycznym, a βe jest magnetonem Bohra. Dla wolnych elektronów wartość g wynosi 2,00232. Zmiany wartości g w stosunku do 2,00232 są związane z oddziaływaniami magnetycznymi obejmującymi orbitalny moment pędu niesparowanego elektronu i jego środowisko chemiczne. Rodniki organiczne mają zwykle wartości g zbliżone do wolnego elektronu g, co zależy od lokalizacji wolnego rodnika w matrycy organicznej 3,8-10. Rodniki skoncentrowane na węglu mają wartości g zbliżone do wartości g swobodnego elektronu 2,0023. Rodniki skoncentrowane na węglu z przylegającym atomem tlenu mają wyższe wartości g w zakresie 2,003-2,004, podczas gdy rodniki skoncentrowane na tlenu mają wartości g >2,004. Wartość g 2,0034-2,0039 jest charakterystyczna dla rodników skoncentrowanych na węglu w pobliskim heteroatomie tlenu, co powoduje wzrost wartości g w porównaniu z rodnikami skoncentrowanymi wyłącznie na węglu11-15. Szerokość linii jest regulowana przez proces relaksacji sieci spinowej. Dlatego oddziaływanie między sąsiednimi rodnikami lub między rodnikiem a tlenem paramagnetycznym powoduje skrócenie czasu relaksacji sieci spinowej, a co za tym idzie, zwiększenie szerokości liniio 4-6.
Eksperymenty z zatrzymanym przepływem z detekcją EPR pozwalają na obserwację zależnych od czasu zmian amplitudy sygnału EPR przy odrębnej wartości pola podczas interakcji dwóch faz poprzez akwizycję przemiatania w czasie (wyświetlanie kinetyczne). Wynikiem takiego pomiaru jest stała szybkości powstawania, rozpadu lub przekształcania się gatunku paramagnetycznego. Procedura jest analogiczna do dobrze znanego przypadku operacji zatrzymanego przepływu z detekcją optyczną, w której obserwuje się zależność czasową absorpcji optycznej przy określonej długości fali. Zazwyczaj eksperymenty z przepływem zatrzymanym przeprowadza się w stanie ciekłym jako rodniki, które nie są wykrywane EPR w stanie ciekłym ze względu na krótki czas relaksacji T1, ponieważ np. hydroksylu (OH×) lub ponadtlenku (O2-) nie można badać bezpośrednio za pomocą technik przepływu zatrzymanego EPR. Możliwe jest jednak badanie adduktów spinowych tych rodników za pomocą nitronów, co daje rodniki typu nitroxide (pułapki spinowe), ponieważ są one aktywne EPR, a ich kinetyka może być monitorowana również przez EPR16-18 o zatrzymanym przepływie.
Metoda pomiaru szybkości reakcji chemicznych przy użyciu technik gazowych o szybkim przepływie z detekcją EPR została również wcześniej ustalona19-22. Zasadniczo metoda polega na pomiarze za pomocą EPR stężenia reagenta w funkcji odległości (a zatem przy stałej prędkości, czasu), w którym reagent miał kontakt z gazem reaktywnym w rurze przepływowej. Warunki, w których stężenie gazu reaktywnego jest w przybliżeniu stałe, są zwykle stosowane tak, aby zmierzony rozpad był pseudo pierwszego rzędu.
W obecnej pracy zastosowano prosty układ przepływu gazu i wprowadzono stały przepływ gazu na powierzchnię stałego podłoża węglowego.
Dzięki metodzie opisanej w obecnej pracy udało nam się osiągnąć interesujące wyniki, gdzie ta interakcja tlenu cząsteczkowego z pewną częścią istniejącej stabilnej struktury rodnikowej może być odwracalnie zmieniona przez prosty przepływ diamagnetycznego gazu przez próbki węgla w STP. W wyniku tej metody usunięcie oddziałującego gazu paramagnetycznego odsłania nową powierzchnię rodnika o wartości g, która jest bliższa powierzchni swobodnego elektronu.