§ 12. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КВАДРУПОЛЬНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В ЖИДКОСТЯХ

Для спинов взаимодействие ядерного квадрупольного момента с флуктуирующими электрическими полями, которые существуют в жидкости, почти всегда является основным механизмом релаксации. Поэтому уже при первых измерениях оказалось возможным связать каждую из двух резонансных линий с соответствующим изотопом несмотря на их одинаковую распространенность [30]. Обе линии имели разные ширины и поэтому можно было приписать более широкую линию изотопу с большим квадрупольным моментом, известным из измерений вращательных спектров радиоспектроскопическими методами.

Даже для дейтрона, несмотря на малую величину его квадрупольного момента время релаксации оказывается значительно меньше величины, которую можно было бы ожидать, исходя из представления о существовании только магнитного диполь-дипольного взаимодействия с соседними спинами. В чистой тяжелой воде время магнитной релаксации было бы больше времени релаксации протонов в чистой воде ( сек) в

раз (если пренебречь малыми изменениями вязкости и плотности). Для дейтронов в 50%-ной смеси экспериментальное значение оказалось равным 0,5 сек [1]. Время магнитной релаксации Тдейтрона, обусловленное -взаимодействием, оказывается еще больше чем для протонов в чистой воде в

Наконец, можно отметить, что число ионов железа, которое необходимо растворить в тяжелой воды, чтобы уменьшить время релаксации дейтронов в 2 раза (в соответствии с результатами § 11), равно

При такой концентрации время релаксации протонов в уменьшается раз.

Чтобы вычислить абсолютйое значение для дейтерия по формуле (VIII.137)

необходимо знать величину — параметр асимметрии, и — наибольшее значение градиента поля в системе координат, связанной с молекулой. Используем временно для этих параметров значения, полученные из экспериментов в твердом на кристаллизационной воде, а именно

Если для времени вращательной корреляции снова воспользоваться значением где — коэффициент трансляционной самодиффузии, а — радиус сферы, которой уподобляется молекула при применении формулы Стокса, и принять для значение измеренное для а для а — значение полученное из пикнометрических измерений для то найдем

Эта величина того же порядка, что и найденная экспериментально.

Для проверки справедливости (VIII.137) можно также воспользоваться серией измерений в жидких веществах, содержащих молекулярный хлор [31]. Значения градиентов электрического поля в этом случае известны из измерений, выполненных для тех же веществ в твердом состоянии. Время было найдено по поведению резонансной линии при насыщении, а время которое в основном характеризует уширение линии,— из измерения ширины линии. Были исследованы следующие вещества: . В табл. 6 для каждого вещества приведены значения и значение вычисленное из уравнения

В пределах экспериментальной ошибки а значения полученные из лежат в области значений корреляции, которые обычно находят для невязких жидкостей.

В литературе описано несколько других экспериментов, выполненных при контролируемых условиях, в которых были проделаны тщательные измерения времен характеризующих квадрупольную релаксацию.

Таблица 6. Значения для различных жидких веществ, содержащих хлор [31]

Такие наблюдения затрудняются сложными физико-химическими эффектами, благодаря которым малые концентрации посторонних ионов могут оказывать влияние на время релаксации и ширину линии данного иона в растворе.

Чтобы закончить этот обзор экспериментальных данных по релаксационным явлениям в жидкостях, следует привести еще пример релаксации, которая, как полагают, обусловлена анизотропным химическим сдвигом [32]. Намагниченность характеризуется временем релаксации порядка 1 мин. Указанное значение кажется сравнительно малым, если учитывать малую концентрацию ядер с неравным нулю спином Это должно находиться в противоречии с относительно большим временем релаксации несмотря на наличие ядерных магнитных моментов Полагают, что противоречие обусловлено наличием в молекуле и отсутствием в значительно более симметричной молекуле анизотропного химического сдвига, обеспечивающего релаксационный механизм. Непосредственная проверка изменения резонансной частоты и исследование зависимости по-видимому, не были сделаны.