РАДИКАЛЬНЫЕ ПАРЫ
, совокупности
двух своб. радикалов в структурной ячейке, образуемой молекулами жидкости или
твердого тела (в стеклообразном или кристаллич. состоянии). Различают два осн.
типа Р.п.: геминальные, возникающие при распаде одной молекулы, фотопереносе электрона, фотопереносе протона, и диффузионные-результат случайных встреч
двух радикалов (см. Клетки эффект). Время жизни Р. п. в невязких жидкостях
~ 10-9 с. Расстояние между центрами rср-от
40 до 100 нм.
В твердой матрице (замороженные
р-ры или кристаллы) геминальные Р. помогут стабилизироваться в триплетном состоянии
с суммарным электронным спином Sэфф = 1. Анализ спектров ЭПР
позволяет получить данные о параметрах D и Е (см. Электронный парамагнитный резонанс), являющихся осн. характеристиками Р.п. в твердой
фазе. Параметр D связан с расстоянием rср между радикальными
центрами соотношением:где
для большинства
орг. своб. радикалов, g-g-фактор своб. электрона, mБ
- магнетон Бора. Это соотношение справедливо для сравнительно простых систем,
в к-рых область делокализации неспаренных электронов по ядерному остову своб.
радикала много меньше rср. Параметр Е определяет характер
симметрии Р.п.: при E = 0 Р.п. имеет аксиальную симметрию, отклонение
от к-рой обусловливает рост параметра Е. В спектрах ЭПР кроме разрешенных
переходов, подчиняющихся правилу отбора Dms = 1 (ms-магн.
спиновое квантовое число), в области g-фактора, равного 2, иногда наблюдаются
формально запрещенные линии в области g-фактора, равного 4 (правило отбора
Dms = 2), интенсивность к-рых быстро падает с увеличением
rср.
Если линии ЭПР имеют сверхтонкую
структуру, обусловленную взаимод. неспаренных электронов с магн. ядрами в радикалах,
константы этого взаимод. в 2 раза меньше, чеМ константы аналогичного взаимод.
для радикалов, не входящих в Р.п. Кроме того, каждый неспаренный электрон взаимод.
с магн. ядрами обоих радикалов, составляющих Р.п., что указывает на сильный
обмен неспаренными электронами в Р.п. Наиб. полную информацию получают из спектров
ЭПР монокристаллов, исследование угловых зависимостей к-рых дает главные значения
D и позволяет оценить взаимную ориентацию радикалов в Р.п., их расположение
относительно внеш. магн. поля.
Р. п. образуются при фото
диссоциации (фотораспаде) орг. соединений. Напр., фотораспад 2,2'-азо-бис-изобутиронит-рила
приводит к образованию двух цианоизопропильных радикаловстабилизирующихся
в Р.п. при 77 К.
Р. п. возникают в фотохим.
окислит.-восстановит, процессах с переносом электрона или протона, при образовании
кластеров, ионных пар (ион-радикалов) в слабо сольвати-рующих р-рителях, напр.
парамагнитные димеры кетилов:
Концепция Р. п. играет
важную роль в изучении реакций в растворах и стимулирует теоретич. рассмотрение
ряда магнитно-спиновых эффектов (хим. поляризация электронов и ядер,
магн. изотопный эффект при рекомбинации радикалов и др.).
Лит.: Интерпретация
сложных спектров ЭПР, М., 1975; Шварц М., Ионы и ионные пары в органических
реакциях, пер. с англ., М., 1975; Бучаченко
А.Л., Сагдеев Р.З., Салихов К.М., Магнитные и спиновые эффекты в химических
реакциях, Новосиб., 1978. А. И. Прокофьев.
|