תמ"ג הליום (3He)

הערה בטיחות: חלק מהחומרים המוזכרים כאן מסוכנים מאוד, יש להתייעץ עם כימאי מוסמך לפני העבודה בהם. כאשר החומרים אינם מוכרים על הכימאי לחפש בספרות המקצועית מידע בקשר אליהם. הממסים המשמשים לבדיקות תמ'''ג הם ברובם דליקים ורעילים. TMS לדוגמא רעיל ודליק, יש להשתמש בכפפות מגן ולעבוד במנדף. במיוחד, הליום מחליף את החמצן באוויר, ולכן הוא מחניק.

תמ"ג הליום-3

הליום-3Helium הוא גרעין רגיש מאוד כאשר מועשר, שנותן סיגנלים חדים ויש לו טווח בינוני של היסט כימי. בשכיחות הטבעית של הליום מהאוויר הוא בלטי-רגיש ביותר. ההליום מופק מהאדמה מכיל הרבה פחות 3> מזה באוויר. עם זאת, הכימיה של הליום מוגבל לפולרנים אנדוהדרליים כך ששימוש בגרעין זה בתמ"ג מוגבל. בנוסף, תדר התהודה שלה נופל מחוץ לטווח של גלאיי תמ"ג קונבנציונאליים, כך שציוד מיוחד נדרש.

אנחנו אחד מתוך רק שלוש מעבדות תמ"ג בעולם מצוידים למדוד 3He ברזולוציה גבוהה 3 באופן שגרתי.

3He נוטה לתת זמני רלקסציה ארוכים. לגז יש T1 של כ-1000 שנ', ל-3He@C60 (תרשים 1) (הסימן @ מציין כי הליום הוא בתוך כלוב הפולרן) יש T1 של של כ-300 שנ' אך המסתו בממס צמיג כגון מתילנפתלן והוספת גז חמצן, ניתן לצמצם אותו לארך יותר נסבל של 30 שנ'.

תרשים 1. דיאגרמה מולקולרית של 3He@C60

3He@C60

היסט הכימי (תרשים 2) של 3He ייוחס לזה של גז 3He (תרשים 3) בלחץ נמוך (אין שינוי משמעותי להיסט כימי עד 2 אטמוספרות). משום שהליום הוא עציל ואין לו אינטראקציות מולקולאריים, היסט הכימי אינו תלוי בטמפרטורה, כאשר הוא בלחצים סבירה, אם כי מאוד לא נוח, הוא יכול למשמש כסטנדרט להיסט כימי של גרעינים אחרים. לגז 3He מומס אינטראקציה חלש עם הממס ויש לו היסט כימי בין -0.8 ו -0.2 חל"מ, היסט הכימי המדויק קישור ליכולת קיטוב של הממ.

תרשים 2. תחומי היסט כימי של 3He

היסט כימי של 3He

תרשים 3. ספקטרום 3He של גז 3He

ספקטרום של 3He

השימוש הכימי העיקרי של תמ"ג 3He הוא המחקר של פולרנים אנדוהדרליים. האטום האנדוהדרלי מתנהד כמדד של ארומטיות, כל עוד היסט הכימי נמוך יותר, הארומטיות של הפולרן גדול יותר. מכאן מוציאים ש-C70 יותר ארומטי מ-C60 כי היסט הכימי של 3He@C70 הוא -28.0 חל"מ ואילו זה של 3He@C60הוא -6.4 חל"מ (תרשים 4).

תרשים 4. ספקטרום של תערובת אניונים פולרניים אנדוהדרליים של C76 שמראה את ההשפעה של הליום נוסף

ספקטרום של 3He2@C60

ניתן להשתמש בספקטרה אלה של פולרן כדי לחקור תופעות עדינות. לדוגמה, הוספת של הליום אנדוהדרילי שני גורמת לשינוי היסטת כימי (תרשים 5), שניתן להשתמש בו כדי לפרש את חלוקת המטען המרחבי בתוך הפולרן (ראה T. Sternfeld, R. E. Hoffman, M. Saunders, R. J. Cross, M. S. Syamal and M. Rabinovitz, J. Am. Chem. Soc., 124, 8786 (2002).).

תרשים 5. ספקטרום תמ"ג 3He של 3He@C60

ספקטרום של 3He@C60

לתמ"ג 3He היא כלי מצוין לקביעת מספר מיני פולרן הנוכחים משום שהוא רגיש ונותן סיגנל אחד בלבד לכל מין (תרשים 6). לעומת זאת, תמ"ג 13C T. Sternfeld, PhD thesis). היא לא רגישה ונותנת סיגנלים רבים עבור כל אחד מפולרנים הגבוהים (ראה

תרשים 6. ספקטרום תמ"ג 3He של תערובת אניוני פולנים גבוהים

ספקטרום של תערובת אניוני פולרנים

תכונות גרעין ה-3He

(הסברים נוספים)

תכונהערך
ספין½
שכיחות בטבע0.000134%
תחום ההיסט הכימי‎58 ppm‌, בין ‎-50 ל-8
יחס התדירויות (Ξ)76.178976%
חומר יחוס (נקודת אפס יחסית)גז הליום = 0 ppm
רוחב פס של חומר הייחוס0.3 הרץ
זמן התפוגה T1 של חומר הייחוס1000 שנ'
רגישות יחסית ל-1H בשכיחות טבעית5.75 × 10-7
רגישות יחסית ל-1H כאשר מועשר0.442
רגישות יחסית ל-13C בשכיחות טבעית3.27 × 10-3
רגישות יחסית ל-13C כאשר מועשר2510

חזרה לראש העמוד

תמ"ג הליום, שירות התמ"ג שלנו, 3He, תכונות 3He, תמ"ג 1D, שיטות תמ"ג, תזרה לדף הבית

‎©Roy Hoffman and Yair Ozery, The Hebrew University, Revised 2011-03-01T16:23+02