电子自旋共振(ESR)波谱仪

　　——能够检测样品中自由基的浓度和成分。

　　简介：Micro ESR 配备了一个小巧的0.348 特斯拉稀土磁体。这个磁体装置采用低功率电磁铁芯来调节磁场。microESR是一台连续波(CW)波谱仪，扫描范围超过50 0Gauss。磁场中心位于自由电子自旋g值附近。这台波谱仪采用线性压控振荡器作为微波源，可在9.7GHz频率下产生0.5至70mW射频功率。microESR采用正交锁相检测法，系统内置锁相放大器。

　　实例：

　　一、过渡金属和超精细分裂：

　　* 向学生介绍原子核造成的超精细分裂;

　　* 在这项实验中，合成了多种配位化合物，并分析了ESR波谱;

　　* 学生了解到，不只是过渡金属原子核会造成这些化合物的超精细分裂，其他原子核也会导致超精细分裂;

　　* 还探讨了自旋量子数为零(I=0)的原子核;

　　二、动力学：

　　* 向学生介绍如何使用ESR来监测反应。

　　* 这项实验使用了稳定的氮氧自由基——TEMPOL(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧-4氧基)——来测定果汁的抗氧化性。

　　* microESR的交互式采集软件，允许学生进行动力学实验。学生可以设定每次测定的扫描次数、测定次数和测定间隔时间。

　　* 波谱仪将在每次扫描后显示测得的波谱。

　　* 然后，利用microESR处理和分析软件，进一步分析ESR波谱仪采集到的数据。

　　* 所有数据均保存为.csv文件，以便载入任何数据表程序，进行数据处理。

　　* 实验在水中进行，因此，学生实验可以使用放置在5mm石英管内的熔点毛细管。5mm石英管可以重复使用多次。

　　三、ESR谱图的线型和线宽

　　* 本实验旨在分析影响到ESR波谱线型和线宽的多种现象。

　　* 探究黏性对TEMPOL波谱的影响。这是测定旋转相关时间的直接应用。

　　* 分析溶剂对线宽的影响，以及分子氧的存在，如何为电子提供有效的弛豫途径。

　　* 分析浓度对线宽的影响，介绍自旋-自旋交换概念。

　　* 自旋捕捉剂和自旋加合物

　　四、利用ESR测定浓度

　　* 学生使用ESR来测定过渡金属配合物的浓度

　　* 这项实验非常适用于分析化学，特别是较之于诸如UV/VIS、滴定法和重量分析法等其他测定浓度的方法。

　　* 这项实验要求学生绘制校正曲线。

　　* 借助microESR的处理和分析软件，学生可以比较测定浓度所采用的峰峰信号强度和二重积分值。哪种方法更为精确?

　　* 进行定量ESR测定时，样品旋转方向和取向起到了重要作用。尽管这项实验所分析的样品是液体，仍要求学生分别使用放置在5mm石英管内的硼硅酸盐毛细管、和2mm石英管进行测量，并比较测定结果。

　　五、电子密度

　　* ESR是用于理解电子密度的优秀工具，电子密度是一个非直观概念。

　　* 学生将制取多种半醌自由基阴离子，并分析其各自的ESR波谱。学生还将分析稳定的氮氧自由基TEMPOL的ESR波谱。

　　* 尽管所有化合物都是环状化合物，但是，氮氧化物的未成对电子局域在氧原子和氮原子上;而半醌自由基阴离子则具备一个离域π电子。在半醌自由基阴离子中观察到的质子超精细分裂，表明了未成对电子所在的位置。虽然TEMPOL环上有2个等价质子，但我们并未观察到它们发生任何超精细分裂。