Радиопектроскопия. Электронды парамагниттік резонанс.
2. Мақсаты: Студенттерді радиоспектроскопия және электрондық парамагниттік резонанс әдістерімен таныстыру.
Дәріс жоспары:
1. Электронды парамагниттік резонанс (ЭПР).
2. ЭПР- дің зертеулерде қолданылуы.
3. Дәріс тезистері:
1. Электронды парамагниттік резонанс:Магнит өрісіне орналастырылған атомдардың знергетикалық деңгейлері бірнеше төменгі діңгейлерге жіктелуі мүмкін.Бөлшектердің төменгі деңгейлерге қоныстануы Больцман таралымымен анықталады.Төменгі деңгейден жоғарғы деңгейге спонтанды түрде өтуі мүмкін емес.Бірақ бұндай өту тек сыртқы электромагниттік өріс әсерінен орын алады.Бұндай өтуідің қажетті шарты электромагниттік өріс жиілігінің жарық толқынының жиілігімен сәйкес келуі болып табылады.Бұл кезде электромагниттік өріс энергиясының жұтылуы байқалады. Бұл құбылысты магниттік резонанс деп атайды.Магниттік моментті тасымалдайтын бөлшектің түріне қарай — электронды парамагниттік резонанс (ЭПР) және ядролық магниттік резонанс (ЯМР) деп бөлінеді.Элетрондар туғызатын магнитік моменті болатын парамагнитті бөлшектірі бар (молекулалар, атомдар, иондар, радикалдар) заттарда ЭПР орын алады.Бұл кезде орын алатын құбылыс электрондық деңгейлер энергиясының жіктелуімен түсіндіріледі. Сондықтан электрондық резонанс деп аталған.
ЭПР -ті Е. К. Завойский в 1944 ж. ашты.Ең алғашқы тәжірибелер темір топтарының иондары бар тұздарға жасалған тәжірибелерде резонанстық жұтылу байкалған.Завойский бұл құбылыстарға тән бірнеше заңдылықтарды анықтады.Магниттік резонанстық әдістердің көптеген қосымшалары ток сызықтарына сараптама жүргізуге негізделген.ЭПР спектрінде ұқсас сызықтар тобының болуын шартты түрде жіктелу деп атайды.ЭПР спектрі үшін жіктелудің екі түрі орын алады: 1. электрондық жіктелу – ЭПР тудыратын молекула не атом біреу емес, бірнеше элктрондары болған кезде пайда болады.2. аса жұқа жіктелу – электрон ядорның магниттік моментімен әсерлескеде байқалады.ЭПР-дің соңғы жаңа өлшеу әдісі, электромагниттік энергия жұтылған кезде тербелмелі жүйенің қандай да бір параметрінің өзгерісін анықтауға негізделген.2. ЭПР- дің зертеулерде қолданылуы: 1. ЭПР әдісі химияда, биологияда, медицинада және фармацияда бос радикалдарды табуда және зерттеуде қолданылады.Мысалы, сәулеленген ақуыздың ЭПР спектры бос радикалдардың түзілу механизмін түсіндіруге және радиациалық зақымдалудың бірінші, екінші өнімдерінің өзгерісін бақылауға мүмкіндік берді.2. ЭПР фотохимилық үдерістерді, оның ішінде фотосинтезді зерттеуде кең түрде қолданылыды.3. ЭПР әдісі санитарлық-гигиеналық мақсатта ауадағы радикалдардың концентрациясын анықтау үшін қолданылады.Биологиялық молекулаларды зерттеу үшін арнайы «спин-метка» деген белгісі бар әдіс жасалынды. Бұл әдіс зерттелетін нысанның молекуласымен құрылымы өте жақсы белгілі парамагниттік қосылыстарды байланыстыру арқылы зерттеу жүргізуге негізделген.ЭПР-дің спектрінен молекуладағы «спин-метка» белгісінің орнын анықтауға болады.
Белгіні молекуланың әр түрлі бөлігіне енгізе отырып, әр түрлі атомдар тобының орналасуын, бір-бірімен өз ара әрекеттесуін, химиялық байланыстардың табиғатын зерттеу, бағытталуын анықтау және молекулалық қозғалысты байқауға болады. Молекулаға бір ғана «спин-метка» белгісін қосып қоймай, бірнеше белгіні қосқанда, мысалы екі белгіні қосқанда, белгіленген топтардың арақашықтығы және олардың бағытталып орналасуы туралы мәлімет алуға мүмкіндік береді.
4. Спиндік зондтарда — молекуламен ковалентті емес байланыста болатын парамагнитік бөлшектер қолданылады. Спиндік зондтардаға ЭПР-дің спектрінің өзгерісі оны қоршаған молекула туралы ақпарат береді.
4. Иллюстрациялы материалдар: Презентация, слайдтар.
5. Әдебиет:
1. Көшенов Б. Медициналық биофизика: оқулық – Алматы, 2008 ж.
2. Көшенов Б.Медициналық биофизикадан зертханалық жұмыстар: оқу-әдістемелік құрал.-2 бас.,өңделіп толықтырылған.- .-Алматы: Эверо, 2010
3. Сәтбаева Х.К., Өтепбергенов А.А., Нілдібаева Ж.Б. Адам физиологиясы. Алматы.: Дәуір, 2005 – 663 бет.
4. Канкожа М.К. Қозғыш ұлпалар физиологиясы. Алматы, 2004. – 78 бет.
Арызханов Б. Биологиялық физика, Алматы, 1990.
5. Әдіқасова ,-А.Ә. жалпы физика курсының семестрлік тапсырмалары:оқу құралы .-Алматы: Эверо, 2009.-112 бет
6. Физикалық тәжірбиелер ; жоғарғы оқу орындарының студенттеріне арналған құрал. – Алматы: Рауан ,1993.
7. Ү.А. Байзак, Қ.Ж. Құдабаев «Медициналық биофизика және медициналық техника бойынша лабораториялық практикум»
6. Қорытынды сұрақтары (кері байланысы):
1. Магниттік резонанс деп нені айтады?2. ЭПР қандай мақсатта қолданылады?