Résonance paramagnétique électronique
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Préparé par: Halim Lahcen encadré par:M L.HajjiAfqir Mohammed
RÉSONANCE PARAMAGNÉTIQUE ÉLECTRONIQUE
PLANINTRODUCTION
Propriétés de l’électron. Principe de la RPE. Réalisation du fréquence du résonance. Schéma d’un spectromètre RPE. Structure hyperfine. Système isotrope. Système anisotrope. Etude du spectromètre d’hydrogène.
CONCLUSION
INTRODUCTION La technique de Resonance Paramagnétique Electronique
(RPE) est une spectroscopie d’adsorption. Elle fonctionne en:
• bande X (B0 = 0,3 T, γ= 9 GHz, λ=3 cm), plus rarement
• bande Q (B0 = 1,250 T, γ=35 GHz, λ=0,8 cm).
La RPE concerne toutes les molécules ou les ions possédant au moins un écélectron non apparié
Les applications de la RPE sont multiples:
En physique solide, pour identification et la quantification de radicau;
En chimie organique, pour détermination de strectures, études stéréochimiques;
Biologie et médecine, pour l’imagerie, mécanismes de transfert dans les systèmes biologiques;
biochimie, identification d’intermédiaires réactifs et des processus réactionnels
PROPRIETES DE L’ ELECTRON
→chaque électron, au cours de son mouvement, est assimilable à un petit circuit électrique:
μorbital = -γorbitalL & μspin = -γspins
μ : le moment magnétique associé a cette boucle de courant. γ: rapport gyromagnétique.
PRINCIPE DE LA RPE
COMPORTEMENT DE L’ELECTRON DANS UN CHAMPS MAGNETIQUE
L’action d’une induction magnétique extérieure Bexerce un couple sur le moment magnétique:
τ= μ ^ B Le théorème de la variation du moment cinétique
On peut décrire l'effet du couple comme suit:
dL/dt= μ ^ B
précession de Larmor
On en déduit:
dans un champ magnétique B, les μ tournent autour de lui avec une vitesse de précession angulaire (fréquence de Larmor) telle que :
EFFET ZEEMAN
La dégénérescence de spin intrinsèque (2S+1=2) d’un électron libre est levée dans un champ magnétique :
REALISATION PRATIQUE DE LA FREQUENCE DE RESONANCE
Pour avoir un signal de RPE d’amplitude maximale, on applique B’= H1COS(ωt) perpoendiculaire à B
ExplicationL’hamiltonien d’un électron:
H= H0+HmHm=-(- γS)*B’
L’énergie d’interaction du spin avec B’entre les états α et β
D’où la valeur de l’énergie de transition entre α et β
Les opérateurs de spin
On constate que seules les composantes perpendiculaires à z (c'est-à-dire à la direction du champ magnétique statique) sont efficaces pour induire la transition.
Transformée de Fourier
Radical •CH2OH
SCHEMA D’UN SPECTROMETRE RPE
Interaction hyperfine
C’est l’Interaction entre dipôle magnétique électronique (μe) et dipôle magnétique nucléaire (μN). Θ est l’angle entre le vecteur r et le champ appliqué H. Le vecteur μN est indique pour l’état de valeur propre MI=1/2.
Hamiltonien de structure hyperfine
Hhyperfine= a Ŝ .Î= a Ŝ x .Î x + a Ŝ y .Î y + a Ŝ z . Î zOù a est la constante hyperfine
Ems,ml= gBβ.ms + ams.ml
La RPE des systèmes isotropes:
Régle de sélection ∆Ms=±1 ∆Ml=0
La RPE des systèmes anisotrope
L’hamiltonien est donné par:
.g cette fois ci est une tenseur est n’est pas un scalaire
Avec
Par exemple, dans le plan (yOz) ces équations ont la forme générique suivante :
Conclusion