Résonance paramagnétique électronique

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