Thursday, March 22, 2012

Aromaatsete ühendite vooluringest


Aromaatsed ühendid sisaldavad süsinikrõngaid ning sellesse aineklassi kuuluvad benseen ja ülal olev naftaleen. Need ühendid võivad välise magnetvälja mõjul oma magnetvälja tekitada. See effekt ise on olulisem tuuma magnetresonantsi (NMR) kasutamisel aine tuvastamisel. NMR's tekitab osades aatomituumades kindlat neile omast raadiosagedust, mille sagedus kasvab intentsiivsemas magentväljas olles. 

Magnetvälja teket saab suures skaalas võrrelda elektromagnetiga kus laengu vool läbi juhtmerõnga tekitab rõngast vooluga risti läbiva magnetvälja. Aromaatsetes ühendites on rõngasmolekul ise juhtme rollis ning selles tekkinud elektronide liikumine on magnetvälja tekitajaks. Ülaillustratsioonil on väline magnetväli tähistatud punaselt. Selle mõjul tekkinud elektrivool on tähistatud kollaselt ja rõnga voolu poolt tekitatud magnetväli lillalt.
Rõnga keskosa on magnetvälja mingil määral blokeeritud, sest magnetväljad oleksid vastassuunalised. Rõngast välja jäävad aatomid on intentsiivsemas magnetväljas, sest väline magnetväli ja molekuli enda tekitatud magnetväljad on väljaspool samasuunalised. 
Näiteks benseenis suurendab magnetväljade võimendumine ~7 miljondiku võrra suuremat raadiosagedust.
Rõngaste sisesed prootonid tekitavad nõrgema magnetvälja tõttu väiksema sagedusega raadiolaineid. Ülemise C18H18 üldvalemiga molekulis on keskmised 6 prootonit ~3 miljondiku võrra aeglasema sagedusega.
Antiaromaatsetes molekulides on magnetvälja blokeerimine ja võimendus vastupidine aromaatsete ühendite omaga. Sellistes ainetes on sisemised prootonid suurema NMR sagedusega ning väljapoole jäävad alad on magnetvälja eest rohkem kaitstud.

Antiaromaatsetel ühenditel nagu ülal on omaseks vaheldumisi üksik- ja kaksiksidemete esinemine aatomite vahel ning molekul on rõngakujuline. Benseen oleks eelmise lause järgi antimaromaatne kuigi benseen on aromaatne ühend.
Teine tingimus antiaromaatsuseks on eeldus, et pii sideme elektrone on 4 korda täisarvu jagu (benseenil paistab neid 6). Pii sideme kuju on üleval kollaselt näha.
Benseenis (C6H6) arvutatud magnetvälja tekitatud voolusuunade üldpilt. Magnetväli oli rõnga tasapinnaga täisnurga all. Vasakul on läbilõige molekulist ning paremal on arvutatud tasapinnast 52 pm kaugemal oleva piirkonna elektrivool. Rõnga keskel paistab teispidi vool kui väljaspool rõngast. Vektorid on 0,01-0,1 nanoamprit (~60-600 miljonit elektroni või prootoni laengut sekundis) iga tesla kohta.