K-край - K-edge

В Рентгеновская абсорбционная спектроскопия, то K-край это внезапное увеличение поглощения рентгеновских лучей, возникающее, когда энергия рентгеновских лучей чуть выше энергии связи самого внутреннего электронная оболочка из атомы взаимодействуя с фотонами. Срок основан на Рентгеновское обозначение, где самая внутренняя электронная оболочка известна как K-оболочка. Физически это внезапное увеличение затухания вызвано фотоэлектрический поглощение фотонов. Чтобы это взаимодействие произошло, фотоны должны иметь больше энергии, чем энергия связи электронов K-оболочки (K-край). Фотон, имеющий энергию чуть выше энергия связи из электрон поэтому более вероятно, что он будет поглощен, чем фотон, имеющий энергию чуть ниже этой энергии связи или значительно выше нее.

Энергии вблизи K-края также являются объектами исследования и предоставляют другую информацию.

Использовать

Два радиоконтраст агенты йод и барий имеют идеальную энергию связи K-оболочки для поглощения рентгеновского излучения: 33,2 кэВ и 37,4 кэВ соответственно, что близко к средней энергии большинства диагностических рентгеновских лучей. Подобные внезапные увеличения затухания могут также быть обнаружены для других внутренних оболочек, кроме оболочки K; общий термин для явления край поглощения.^[1]

Двойная энергия компьютерная томография Методы используют преимущество увеличенного ослабления йодированного радиоконтраста при более низких энергиях трубки, чтобы повысить степень контраста между йодированным радиоконтрастом и другим биологическим материалом с высоким ослаблением, присутствующим в организме, таким как кровь и кровотечение. ^[2]

Металлический край K

Металлический край K спектроскопия спектроскопический метод, используемый для изучения электронные структуры из переходный металл атомы и комплексы. Этот метод измеряет Поглощение рентгеновских лучей вызвано возбуждение 1s-электрона в валентно связанные состояния, локализованные на металле, что создает характерный пик поглощения, называемый K-краем. K-край может быть разделен на предкрацевую область (включающую переходы переднего и переднего края) и ближнюю область (включая интенсивный краевой переход и ~ 150 эВ над ним).

Предварительный край

K-край открытая оболочка переходный металл ion демонстрирует слабый предкраевой переход 1s-валентный-металл-d при более низкой энергии, чем интенсивный краевой скачок. Этот дипольно-запрещенный переход усиливается за счет квадруполь механизм и / или через 4p смешивание до конечного состояния. Предварительный край содержит информацию о полях лигандов и степень окисления. Более сильное окисление металла приводит к большей стабилизации 1s-орбитали по отношению к d-орбиталям металла, что приводит к более высокой энергии переднего края. Связующее взаимодействие с лиганды также вызывают изменения в металле эффективный ядерный заряд (Z_эфф), что приводит к изменению энергии переднего края.

Интенсивность предкраевого перехода зависит от геометрии вокруг поглощающего металла и может коррелировать со структурной симметрией в молекуле.^[3] Молекулы с центросимметрия имеют низкую интенсивность перед краем, тогда как интенсивность увеличивается по мере удаления молекулы от центросимметрии. Это изменение связано с более высоким смешиванием 4p с 3d-орбиталями, поскольку молекула теряет центросимметрию.

Фронт

Передний фронт следует за предварительным фронтом и может состоять из нескольких перекрывающихся переходов, которые трудно разрешить. Энергетическая позиция переднего фронта содержит информацию о степени окисления металла.

В случае комплексов меди передний фронт состоит из интенсивных переходов, которые предоставляют информацию о связи. Для Cu^я Для некоторых видов этот переход представляет собой отчетливое плечо и возникает в результате интенсивных электрически-дипольных разрешенных переходов 1s → 4p. Нормированная интенсивность и энергия передних переходов в этих Cu^я комплексы можно использовать для различения двух-, трех- и четырехкоординатных Cu^я места.^[4] В случае атомов меди с более высокой степенью окисления переход 1s → 4p имеет более высокую энергию, смешанную с приграничной областью. Однако интенсивный переход в области переднего фронта наблюдается для Cu^III и немного Cu^II комплексы формально запрещенного двухэлектронного перехода 1s → 4p + shakedown. Этот процесс «встряски» возникает из-за перехода 1s → 4p, который приводит к релаксации возбужденного состояния, за которым следует перенос заряда лиганд-металл в возбужденное состояние.

Этот передний переход можно установить на валентная связь модель конфигурации (VBCI) для получения состава основное состояние волновая функция и информация об основном состоянии ковалентность. Модель VBCI описывает основное и возбужденное состояние как линейную комбинацию d-состояния на основе металла и состояния с переносом заряда на основе лиганда. Чем выше вклад состояния с переносом заряда в основное состояние, тем выше ковалентность основного состояния, указывающая на более прочную связь металл-лиганд.

Ближний край

Приграничную область сложно анализировать количественно, поскольку она описывает переходы на уровни континуума, которые все еще находятся под влиянием остовного потенциала. Эта область аналогична EXAFS регион и содержит структурную информацию. Извлечение метрических параметров из краевой области может быть получено с помощью кода многократного рассеяния, реализованного в программном обеспечении MXAN.^[5]

Лиганд K-край

Лиганд K-край спектроскопия спектроскопический метод, используемый для изучения электронные структуры металл-лиганда комплексы.^[6] Этот метод измеряет Поглощение рентгеновских лучей вызвано возбуждение электронов лиганда 1s на незаполненные p-орбитали (главное квантовое число n <= 4) и состояний континуума, что создает характерную особенность поглощения, называемую K-краем.

Предварительные края

Могут происходить переходы при энергиях ниже края, при условии, что они приводят к орбиталям с некоторым лигандным p-характером; эти элементы называются передними кромками. Интенсивность перед кромкой (D₀) связаны с количеством лигандного (L) символа в незаполненной орбитали:

${displaystyle D_{0}(L 1sightarrow psi ^{*})=const vert langle L 1svert mathbf {r} vert psi ^{*}angle vert ^{2}=alpha ^{2} const vert langle L 1svert mathbf {r} vert L npangle vert ^{2}}$

куда ${displaystyle psi ^{*}}$ - волновая функция незаполненной орбитали, р - дипольный оператор перехода, а ${displaystyle alpha ^{2}}$ является "ковалентностью" или лигандным характером орбитали. С ${displaystyle psi ^{*}={sqrt {1-alpha ^{2}}}vert M_{d}angle -alpha vert L_{np}angle }$, приведенное выше выражение, связывающее операторы интенсивности и квантовых переходов, можно упростить, используя экспериментальные значения:

${displaystyle D_{0}={frac {alpha ^{2}h}{3n}}I_{s}}$

где n - количество поглощающих атомов лиганда, h - количество дырок, а I_s - дипольный интеграл перехода, который может быть определен экспериментально. Следовательно, измеряя интенсивность предварительных краев, можно экспериментально определить количество лигандного символа на молекулярной орбитали.

Смотрите также

• Металлический L-образный край
• Расширенная тонкая структура поглощения рентгеновских лучей

Рекомендации

1. Данные NIST для полной таблицы.
2. https://www.ctisus.com/responsive/learning/pearls/neuroradiology/dual-energy.
3. Вестре, Тами Э .; Кеннеполь, Пьер; DeWitt, Jane G .; Хедман, Бритт; Ходжсон, Кейт О.; Соломон, Эдвард И. (1997). «Мультиплетный анализ Fe K-Edge 1s → 3D-характеристики перед краями комплексов железа». Журнал Американского химического общества. Американское химическое общество (ACS). 119 (27): 6297–6314. Дои:10.1021 / ja964352a. ISSN  0002-7863.
4. Кау, Лунг Шан; Спира-Соломон, Дарлин Дж .; Пеннер-Хан, Джеймс Э.; Ходжсон, Кейт О.; Соломон, Эдвард И. (1987). «Определение края поглощения рентгеновских лучей степени окисления и координационного числа меди. Приложение к сайту типа 3 в лакказе Rhus vernicifera и его реакции с кислородом». Журнал Американского химического общества. Американское химическое общество (ACS). 109 (21): 6433–6442. Дои:10.1021 / ja00255a032. ISSN  0002-7863.
5. Benfatto, M .; Делла Лонга, С. (20 июня 2001 г.). «Геометрическая аппроксимация экспериментальных спектров XANES с помощью процедуры полного многократного рассеяния». Журнал синхротронного излучения. Международный союз кристаллографии (IUCr). 8 (4): 1087–1094. Дои:10.1107 / s0909049501006422. ISSN  0909-0495.
6. Solomon, E .; Hedman, B .; Hodgson, K .; Dey, A .; Силагьи, Р. (2005). «Рентгеновская абсорбционная спектроскопия лиганда по K-краю: ковалентность связей лиганд – металл». Обзоры координационной химии. 249: 97–129. Дои:10.1016 / j.ccr.2004.03.020.