Ядерные спины (угловые моменты ядер, I)

19 Июня в 12:05 2336 0


Ядра атомов также характеризуются спином. С физической точки зрения, спин описывает вращение ядра вокруг оси. Значения спинов ядер характеризуются спиновым квантовым числом I. Оно может принимать значения 0, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2 и т.д. Дробные значения числа I означают, что ядерный спин некомпенсирован. Поскольку заряд ядер положительный, при их вращении образуется магнитное поле, и эти магнитики (ядра) могут взаимодействовать с внешним магнитным полем. В зависимости от направления вращения ядра и направления внешнего магнитного поля, совпадающих или не совпадающих друг с другом, происходит расщепление спиновых состояний ядра по энергии. Этот эффект используют для спектроскопического определения энергетических состояний ядер методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В медицине этот метод используют при магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Изменяя напряженность магнитного поля при постоянной радиочастоте излучения, либо меняя радиочастоты при постоянном магнитном поле, в приборе регистрируют спектры ЯМР. ЯМР-спектр удается получить только для некоторых изотопов, в частности, имеющих I = 1/2 (1H, 13С, 19F и 31Р).

На ЯМР-спектр атомов влияет их химическое окружение, вызывая сдвиг спектра. По нему можно судить о типе окружения, о геометрии центра, о связанных с ним функциональных группах. Наличие некомпенсированного ядерного спина должно сказываться на свойствах химического соединения в целом.

В 2002 г. в опытах по поглощению СO2 листьями шпината было выявлено выраженное активирующее влияние изотопа 25Mg (I = 5/2) с некомпенсированным спином на активность рибулезо-5-бис-фосфат-карбоксилазы (Ivanov, 2002). Высокая эффективность этого изотопа в отношении восстановления дефицита АТФ в митохондриях была подтверждена в случае острых ишемичес-ких состояний и после значительных физических нагрузок, сопровождающихся нарушениями окислительного фосфорилирования и подавления синтеза АТФ. Эффективность изотопа 25Mg2+ в отношении восстановления креатин-киназной системы митохондрий — обходного пути синтеза АТФ — оказалась в несколько раз выше, чем непарамагнитного изотопа (Кузнецов с соавт., 2006). Биологический механизм действия изотопов, у которых имеется некомпенсированный спин, пока не выяснен.

В нижеприведённых таблицах свойств элементов наличие парамагнитных изотопов обозначено знаком «*».

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 74222 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19372 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17181 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы