स्पिन रसायन

स्पिन केमिस्ट्री रसायन विज्ञान और भौतिकी का उप-क्षेत्र है, जो रासायनिक कैनेटीक्स, प्रकाश रसायन, परमाणु चुंबकीय अनुनाद और मुक्त कट्टरपंथी रसायन शास्त्र के चौराहे पर स्थित है, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं में चुंबकीय और स्पिन (भौतिकी) प्रभावों से संबंधित है। स्पिन केमिस्ट्री CIDNP (CIDNP), रासायनिक रूप से प्रेरित इलेक्ट्रॉन ध्रुवीकरण (CIDEP), रासायनिक प्रतिक्रियाओं में चुंबकीय आइसोटोप प्रभाव जैसी घटनाओं से संबंधित है, और यह एवियन चुंबकत्व के लिए अंतर्निहित तंत्र में महत्वपूर्ण होने की परिकल्पना है। और चेतना।

रेडिकल-जोड़ी तंत्र

कट्टरपंथी-जोड़ी तंत्र बताता है कि इलेक्ट्रॉन स्पिन गतिकी को प्रभावित करके चुंबकीय क्षेत्र प्रतिक्रिया कैनेटीक्स को कैसे प्रभावित कर सकता है। रेडिकल इंटरमीडिएट्स से जुड़े कार्बनिक यौगिकों की प्रतिक्रियाओं में सबसे अधिक प्रदर्शित किया जाता है, चुंबकीय क्षेत्र रिवर्स प्रतिक्रियाओं की आवृत्ति को कम करके प्रतिक्रिया को गति दे सकता है।

इतिहास

रेडिकल-जोड़ी तंत्र CIDNP और CIDEP के लिए स्पष्टीकरण के रूप में उभरा और 1969 में क्लॉस द्वारा प्रस्तावित किया गया; कपटीन और ओस्टरहॉफ।

रेडिकल्स और रेडिकल-जोड़े

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एक रेडिकल (रसायन विज्ञान) अणु है जिसमें विषम संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं, और यह अल्ट्रा-वायलेट विकिरण सहित विभिन्न तरीकों से प्रेरित होता है। इस विकिरण से कट्टरपंथी गठन के कारण सन बर्न काफी हद तक होता है। रेडिकल-जोड़ी, हालांकि, केवल दो रेडिकल नहीं हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि कट्टरपंथी-जोड़े (विशेष रूप से एकल) क्वांटम क्वांटम उलझाव हैं, यहां तक ​​कि अलग-अलग अणुओं के रूप में भी।कट्टरपंथी-जोड़ी तंत्र के लिए अधिक मौलिक, हालांकि, तथ्य यह है कि कट्टरपंथी-जोड़ी इलेक्ट्रॉनों में स्पिन (भौतिकी) के लिए छोटा स्पिन होता है, जो प्रत्येक अलग कट्टरपंथी को चुंबकीय क्षण देता है। इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र द्वारा स्पिन राज्यों को बदला जा सकता है।

सिंगलेट और ट्रिपल स्पिन स्टेट्स

रेडिकल-जोड़ी को साथ जोड़े गए दो अकेले इलेक्ट्रॉनों की स्पिन अवस्था द्वारा ट्रिपल स्टेट या सिंगल स्टेट के रूप में जाना जाता है। चक्रण संबंध ऐसा है कि दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन, प्रत्येक मूलक अणु में एक, विपरीत चक्रण (एकल; सहसंबद्ध) या ही चक्रण (ट्रिपलेट; सहसंबद्ध) हो सकते हैं। एकल अवस्था को ऐसा इसलिए कहा जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों के घूमने का केवल ही तरीका है जो एंटीकोर्सेलेट (S) है, जबकि त्रिक अवस्था को ऐसा कहा जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन के स्पिन को तीन अलग-अलग तरीकों से सहसंबद्ध किया जा सकता है, जिसे T निरूपित किया जाता है।₊₁, टी₀, और टी₋₁.

विपरीत चक्रण वाले इलेक्ट्रॉनों के बीच संबंध का सरल आरेख

रिएक्शन कैनेटीक्स और Zeeman इंटरैक्शन

स्पिन राज्य रासायनिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रिया तंत्र से संबंधित हैं क्योंकि बांड केवल विपरीत स्पिन (हंड के नियम) के दो इलेक्ट्रॉनों के बीच ही बन सकते हैं। कभी-कभी जब बंधन विशेष तरीके से टूट जाता है, उदाहरण के लिए, जब फोटॉन द्वारा मारा जाता है, बंधन में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन प्रत्येक संबंधित अणु को स्थानांतरित करता है, और कट्टरपंथी जोड़ी बनती है। इसके अलावा, बंधन में पहले से शामिल प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के स्पिन को संरक्षित किया जाता है,जिसका अर्थ है कि अब बनने वाली रेडिकल-जोड़ी एकल है (प्रत्येक इलेक्ट्रॉन में विपरीत स्पिन है, जैसा कि मूल बंधन में है)। जैसे, रिवर्स रिएक्शन, यानी बंधन में सुधार, जिसे पुनर्संयोजन कहा जाता है, आसानी से होता है। रेडिकल-पेयर मैकेनिज्म बताता है कि कैसे बाहरी चुंबकीय क्षेत्र, ज़ीमैन प्रभाव के साथ रेडिकल-जोड़ी पुनर्संयोजन को रोक सकते हैं, स्पिन और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के बीच की बातचीत, और दिखाता है कि कैसे ट्रिपल स्टेट की उच्च घटना रेडिकल प्रतिक्रियाओं को तेज करती है क्योंकि ट्रिपल केवल उत्पादों के लिए आगे बढ़ सकते हैं , और एकल अभिकारकों के साथ-साथ उत्पादों के साथ संतुलन में हैं। अगर रेडिकल-जोड़ी एनिसोट्रॉपिक है, तो Zeeman इंटरैक्शन रेडिकल के इलेक्ट्रॉन के स्पिन में से केवल को "फ्लिप" कर सकता है, जिससे सिंगलेट रेडिकल-जोड़े को ट्रिपल में परिवर्तित किया जा सकता है।

रेडिकल-पेयर मैकेनिज्म की विशिष्ट प्रतिक्रिया योजना, जो सिंगलेट बनाम ट्रिपलेट रेडिकल-जोड़े से वैकल्पिक उत्पाद निर्माण के प्रभाव को दर्शाती है। Zeeman और Hyperfine इंटरैक्शन पीले बॉक्स में प्रभावी होते हैं, जो प्रक्रिया में चरण 4 के रूप में दर्शाए जाते हैं

Zeeman इंटरैक्शन स्पिन और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के बीच की बातचीत है, और समीकरण द्वारा दी गई है

$\Delta E=h\nu _{L}=g\mu _{B}B,$

कहाँ $\Delta E$ Zeeman प्रभाव की ऊर्जा है, $\nu _{L}$ Larmor पुरस्सरण है, $B$ बाहरी चुंबकीय क्षेत्र है, $\mu _{B}$ बोहर चुंबक है, $h$ प्लैंक स्थिरांक है | प्लैंक स्थिरांक, और $g$ मुक्त इलेक्ट्रॉन का जी-कारक (भौतिकी) | जी-कारक है, 2.002319, जो विभिन्न मूलकों में थोड़ा भिन्न है।

अन्य तरीकों से तैयार किए गए Zeeman इंटरैक्शन को देखना आम है।

हाइपरफाइन इंटरेक्शन

हाइपरफाइन इंटरैक्शन, स्थानीय चुंबकीय समस्थानिकों के आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र, कट्टरपंथी-जोड़े के स्पिन गतिकी में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

Zeeman इंटरैक्शन और मैग्नेटोरेसेप्शन

क्योंकि Zeeman इंटरेक्शन चुंबकीय क्षेत्र और Larmor आवृत्ति का कार्य है, इसे बाहरी चुंबकीय या Larmor आवृत्ति को प्रायोगिक उपकरणों के साथ बदलकर बाधित या प्रवर्धित किया जा सकता है जो दोलनशील क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। यह देखा गया है कि प्रवासी पक्षी अपनी नौसंचालन क्षमताओं को ऐसी स्थितियों में खो देते हैं जहां ज़ीमान बातचीत कट्टरपंथी-जोड़े में बाधित होती है।

बाहरी संबंध

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