Proton relaxation in pure liquids and in liquids containing paramagnetic gases in solution

Summary

Some data on proton relaxation times in pure liquids completely free of oxygen in solution are reported. The observed values ofT ₁ (Table I) are generally greater than those found by other authors. The value we find for water agrees well with the value predicted by the theory of Purcell and cow. The experimental values ofT ₁ for benzene, chlorobenzene and nitrobenzene seem to be somewhat longer than those we evaluate following Purcell’s theory. The possible causes of the observed deviations (quasi-crystalline structure of liquids, microviscosity effect and molecular associations) are discussed. The influence of dissolved paramagnetic gases O₂ and NO is also studied. The magnetic moment of O₂ effective for the relaxation is of the same order of magnitude of the one derived from susceptibility measurements in the gas and is independent from the solvent. Theμ eff of NO on the contrary is considerably smaller than that resulting from susceptibility measurements and decreases with increasing polarity of the solvent (Table II). This behaviour ofμ _eff of NO is attributed to interactions of the orbital magnetic moment with non uniform local electric fields of the solvent.

Riassunto

Vengono riportati alcuni dati sul tempo di rilassamento dei protoni in liquidi puri liberati completamente dall’ossigeno in soluzione. I valori osservati diT ₁ (Tab. I) sono in genere più grandi di quelli riportati da altri autori. Il valore da noi trovato per l’acqua è in buon accordo con quello previsto dalla teoria di Purcell e coll. I valori sperimentali diT ₁ per benzolo, clorobenzolo e nitrobenzolo sembrano invece alquanto più grandi di quelli che si possono valutare in base alla teoria di Purcell. Vengono discusse le possibili cause delle deviazioni osservate (struttura quasi cristallina del liquido, effetto della microviscosità e fenomeni di associazione molecolare). È stata pure studiata l’influenza dei gas paramagnetici O₂ e NO in soluzione. Il momento magnetico di O₂ efficace nei processi di rilassamento risulta dello stesso ordine di grandezza di quello ottenibile da misure di suscettività nel gas ed è indipendente dal solvente. Ilμ _eff di NO invece risulta considerevolmente più piccolo di quello ottenibile da misure di suscettività e diminuisce al crescere della polarità del solvente (Tab. II). Il comportamento delμ _eff di NO è attribuito a interazioni del momento magnetico orbitale con i campi elettrici non uniformi del solvente.