תמ"ג קסנון (Xe)

הוראת בטיחות: חלק מהחומרים המוזכרים כאן מסוכנים מאוד, יש להתייעץ עם נאמן בטיחות או כימאי לפני העבודה אתם . כאשר החומרים אינם מוכרים על נאמן הבטיחות או הכימאי לחפש בספרות המקצועית מידע בקשר אליהם. הממסים המשמשים לבדיקות תמ"ג הם ברובם דליקים ורעילים. TMS לדוגמא רעיל ודליק, יש להשתמש בכפפות ולעבוד במנדף. בחיוחד, קסנון מחליף את החמצן באוויר ולכן מחניק. XeOF4 אינו יציב ומגיב עם מים לייצר HF שהוא מאוד מאכיל, ממיס זכוכית, מאוד רעיל, גורם לכוויות חמורות ונזק ביולוגי חמור אחר כולל מוות, דורש תיוד מיוחד (מנדף, כפפות, מגן עיניים, ג'ל סידן גלוקונט 2.5% לטיפול בכוויות במשיחה ו/או זריקה, וכו') ומיומנות מיוחדת.

תמ"ג קסנון

לקסנון יש שני גרעינים ברגישות בינוני ונמוך שנותנים עם טווח היסט כימי רחב מאוד. 129Xe הוא גרעין ספין חצי עם רגישות בינונית שנותן סיגנלים חדים. ל-131Xe יש רגישות נמוכה וספין 3/2 שנותן סיגנלים חדים בסביבות עם סימטריה גבוהה וסיגנלים רחבים יותר בסביבה פחות סימטרית. לכן 129Xe הוא הגרעין המועדף אומנם משתמשים ב-131Xe לפעמים כחיישן לסימטריית הסביבה. משתמשים רבות בתמ"ג קסנון כחיישן אינרטי של מצב נוזלי או וגזי בנוסף לחקר הכימיה וקשרים כימיים חלשים.

מאחר שיש לו תחום היסט כימי (תרשים 1) כה רחב, היסט הכימי של קסנון מאוד רגיש לתנאים פיזיים. לדוגמה היסט הכימי של גז קסנון משתנה עם לחץ ב-0.5 חל"מ לאטמוספרה. לגז בתמיסה יש תחום היסט כימי של כ-200 חל"מ תלוי בתכונות הנוזל. לכן הוא חיישן לתכונות הפיזיות של הממס. לכל סוג של קסנון יש טווח היסט כימי ייחודי.

תרשים 1. טווחי היסט כימי של תמ"ג רסנון

תווחי היסטים כימיים לתמג קסנון

חזרה לראש העמוד

תמ"ג 129קסנון

129Xe הוא גרעין ספין חצי עם רגישות בינונית שנותן סיגנלים חדים (תרשים 2). מתמ"ג 125Te. 129Xe הוא גרעין הקסנון המועדף מפני שהוא רגיש יותר ונותן סיגנלים חדים יותר מאשר 131Xe.

תרשים 4. ספקטרום תמ"ג 129Xe של גז קסנון

ספקטרום 129קסנון

הספקטרום בעדיבות ו' מקולסקי וק' ג'קווסקי

קסנון מרבה להראות פיצולים מגרעינים אחרים. צימוד דו- ותלת קשרי לפלואור הם בין 20 ל-200 הרץ. בנוסף דווח על צימוד ל- 1H, 13C, 14N, 15N, 17O, ו-125Te.

חזרה לראש העמוד

תכונות גרעין ה-129Xe

(הסברים נוספים)

תכונהערך
ספין1/2
שכיחות בטבע26.44%
תחום ההיסט הכימי‎5300 ppm‌, בין -100 ל-5200
יחס התדירויות (Ξ)27.810186%
חומר יחוס (נקודת אפס יחסית)XeOF4 (טהור)
רוחב פס של חומר הייחוס~0.6 הרץ
זמן התפוגה T1 של חומר הייחוסשניות ~5
רגישות יחסית ל-1H בשכיחות טבעית5.72 × 10-3
רגישות יחסית ל-1H כאשר מועשר0.0216
רגישות יחסית ל-13C בשכיחות טבעית33.6
רגישות יחסית ל-13C כאשר מועשר127

חזרה לראש העמוד

תמ"ג 131קסנון

131Xe הוא גרעין ארבע קוטבי עם רגישות נמוכה, פחות רגיש מ-129Xe. אומנם הוא נותן סיגנלים חדים בסביבה סימטרית (תרשים 3), הסיגנלים מתרחבים מאוד בסביבה אסימטרית. לכן 131Xe אינו גרעין הקסנון המועדף. אולם משתמשים לפעמים בהתרחבות ארבע הקוטבית של 131Xe כמדד האסמיטריה בסביבה המולקולרי.

תרשים 3. ספקטרום תמ"ג 131Xe של גז קסנון

ספקטרום 129קסנון

הספקטרום בעדיבות ו' מקולסקי וק' ג'קווסקי

חזרה לראש העמוד

תכונות גרעין ה-131Xe

(הסברים נוספים)

תכונהערך
ספין3/2
שכיחות בטבע21.18%
תחום ההיסט הכימי‎5300 ppm‌, בין -100 ל-5200
יחס התדירויות (Ξ)8.243921%
חומר יחוס (נקודת אפס יחסית)XeOF4 (טהור)
רוחב פס של חומר הייחוס2 הרץ
זמן התפוגה T1 של חומר הייחוסשניות ~0.5
רגישות יחסית ל-1H בשכיחות טבעית5.96 × 10-4
רגישות יחסית ל-1H כאשר מועשר2.81 × 10-3
רגישות יחסית ל-13C בשכיחות טבעית3.5
רגישות יחסית ל-13C כאשר מועשר16.5
פרמטר רוחב פס‎170 fm4

חזרה לראש העמוד

מקורות

  1. F. J. Adrian, "Temperature and density dependence of the nuclear magnetic resonance chemical shift in xenon gas", Chem. Phys. Lett., 7, 201-204 (1970).
  2. C. J. Jameson amd A. K. Jameson, "Density dependence of xenon-129 NMR chemical shifts in oxygen and nitric oxide", Mol. Phys., 20, 957-959 (1971).
  3. R. A. Kromhout and B. Linder, "Xenon-129 solvent shift in various gases", J. Chem. Phys., 54, 1834-1835 (1971).
  4. K. Seppelt and H. H. Rupp, "Xenon-129 NMR spectra of xenon compounds. I. Simple xenon derivatives", Z. Anorg. Allgem. Chem., 409, 331-337 (1974).
  5. K. Seppelt and H. H. Rupp, "Xenon-129 NMR spectra of xenon compounds. II. Xenon(II) compounds", Z. Anorg. Allgem. Chem., 409, 338-342 (1974).
  6. C. J. Jameson, A. K. Jameson and S. M. Cohen, "Xenon-129 contact shift in oxygen gas", Mol. Phys., 29, 1919-1927 (1975).
  7. G. J. Schrobilgen, J. H. Holloway, P. Granger and C. Brevard, "Xenon-129 pulse Fourier-transform nuclear magnetic resonance spectroscopy", Inorg. Chem., 17, 980-987 (1978).
  8. K. W. Miller, N. V. Reo, U. Schoot, J. M Antonius D. P. Stengle, T. R. Stengle and K. L. Williamson, "Xenon NMR: chemical shifts of a general anesthetic in common solvents, proteins, and membranes", Proc. Nat. Acad. Sci., 78, 4946-4949 (1981).
  9. N. Muller, "Medium effects on fluorine-19 and xenon-129 chemical shifts in hydrocarbon solvents", J. Phys. Chem., 86, 2109-2110 (1982).
  10. N. V. Reo, "A study of nonspecific solute-solvent interactions in liquid solutions by xenon nuclear magnetic resonance spectroscopy - chemical shifts and spin-lattice relaxation" 144 pp. (1983).
  11. M. Claessens, O. Fabre, D. Zimmermann and J. Reisse, "NMR study of molecular interactions between xenon and crown ethers", Bull. Soc. Chim. Belg., 93, 983-989 (1984).
  12. T. R. Stengle, S. M. Hosseini and K. L. Williamson, "NMR chemical shifts of xenon in mixed aprotic solvents: A probe of liquid structure", J. Sol. Chem., 15, 777-790 (1986).
  13. J. Reisse, "Monoatomic xenon: its great interest in chemistry as a probe of intermolecular interactions, and its (easy) study by NMR", Nouv. J. Chim., 10, 665-672 (1986).
  14. A. Moschos and J. Reisse, "Nuclear magnetic relaxation of xenon-129 dissolved in organic solvents.", J. Magn. Res., 95, 603-606 (1991).
  15. E. M. Arnett and P. C. Wernett, "Does the basicity of xenon-129 affect its NMR chemical shift?", J. Am. Chem. Soc., 115, 12187-12188 (1993).
  16. C. I. Ratcliffe, "Xenon NMR", Ann. Rep. NMR Spectrosc., 36, 123-221 (1998).
  17. E. Locci, Y. Dehouck, M. Casu, G. Saba, A. Lai, M. Luhmer, J. Reisse and K. Bartik, "Probing proteins in solution by 129Xe NMR spectroscopy", J. Magn. Res., 150, 167-174 (2001).
  18. S. M. Rubin, M. M. Spence, I. E. Dimitrov, E. J. Ruiz, A. Pines and D. E. Wemmer, "Detection of a Conformational Change in Maltose Binding Protein by 129Xe NMR Spectroscopy", J. Am. Chem. Soc., 123, 8616-8617 (2001).
  19. M. S. Syamala, R. J. Cross and M. Saunders, "129Xe NMR of xenon inside C60", Proc. Electrochem. Soc., 2002-12(Fullerenes--Volume 12: The Exciting World of Nanocages and Nanotubes), 376-380 (2002).
  20. D. Raftery, "Xenon NMR spectroscopy", Ann. Rep. NMR Spectrosc., 57, 205-270 (2006).

חזרה לראש העמוד

קסנון, שירות התמ"ג שלנו, 129Xe, תכונות 129Xe, 131Xe, תכונות 131Xe, מקורות, תמ"ג 1D, שיטות תמ"ג, תזרה לדף הבית

©Roy Hoffman and Yair Ozery, The Hebrew University, Revised 2011-07-24T013:26+03