NMR1.pdf

(4811 KB) Pobierz
457824225 UNPDF
Rezonans magnetyczny
• NMR N uclear M agnetic R esonance: jądrowy rezonans magnetyczny
zjawisko rezonansowej absorpcji promieniowania o częstości
radiowej przez jądra umieszczone w polu magnetycznym
• EPR E lectron P aramagnetic R esonace: elektronowy rezonans paramagnetyczny
zjawisko rezonansowej absorpcji promieniowania o częstości mikrofalowej przez
układy zawierające niesparowane elektrony umieszczone w polu magnetycznym
W latach dwudziestych XX w. pierwsze koncepcje teoretyczne
1945r. Bloch, Hansen i Packard, Uniwersytet Stanford: rezonans protonowy wody
Purcell, Torrey i Pound, Uniwersytet Harward: rezonans protonowy parafiny
Obecnie NMR jedną z najczęściej stosowanych metod spektroskopowych w chemii i
medycynie
1
457824225.005.png
Ogólna charakterystyka metod NMR i EPR
• W obu metodach wykorzystujemy obecność momentów magnetycznych
związanych ze spinowym momentem pędu jąder (niektórych tzw.
magnetycznych) i elektronów
• Wspólna teoria oparta na zjawisku oddziaływania zewnętrznego pola
magnetycznego z momentem magnetycznym jadra (NMR) lub elektronu
(EPR)
• Wielkość momentu magnetycznego elektronu jest około 660 razy większa
niż momentu magnetycznego protonu, a momenty magnetyczne cięższych
jader są jeszcze mniejsze. Energia oddziaływania elektronu z zewnętrznym
polem magnetycznym jest znacznie większa niż magnetycznych jader.
Różnice energii poziomów jądrowych energia fal radiowych , a
elektronowych energia mikrofal.
• EPR: informacje o obecności niesparowanych elektronów oraz ich
otoczeniu oraz oddziaływaniach lokalnych z jądrami magnetycznymi, tylko
pośrednie informacje o strukturze cząsteczki
• NMR: bezpośrednia informacja o budowie chemicznej i strukturze
cząsteczek
2
457824225.006.png
NMR i EPR
a spektroskopie optyczne (rotacyjna, IR i UVVis)
Różnice:
• Również odmiana widm absorpcyjnych, ale poziomy między którymi następuje
przejście ulegają zróżnicowaniu dopiero w zewnętrznym polu magnetycznym
• Przejścia możliwe dzięki oddziaływaniu momentów magnetycznych (jąder lub
elektronów) ze zmiennym polem magnetycznym fali elektromagnetycznej
tzw. magnetyczne przejścia dipolowe ( dotąd elektryczne przejścia dipolowe)
• Kolektywny charakter zjawiska ze względu na silne oddziaływania wzajemne
pomiędzy momentami magnetycznymi. Zarówno absorpcja kwantu promieniowania
jak i powrót do stanu równowagi (relaksacja) są zjawiskami kolektywnymi.
3
457824225.007.png 457824225.008.png 457824225.001.png
Jądrowe momenty magnetyczne
Jądra posiadające nieparzystą liczbę protonów lub/i nieparzystą liczbę neutronów
mają niezerową kwantową liczbę spinową (niezerowy spin). Kwantowa liczba
spinowa I=1/2·n, gdzie n=0,1,2,3…
Jądro o kwantowej liczbie spinowej I ma następujące własności:
1. Moment pędu I = [I(I+1)] 1/2 ħ
2. Składową momentu pędu na wybrany kierunek I z = m I ħ,
gdzie magnetyczna liczba spinowa: m I =I, I-1,…-I
3. Jeśli I > 0, to jądro ma moment magnetyczny o stałej wartości
= [I(I+1)] 1/2 ħ i orientacji zadanej przez m I : z = m I ħ
- współczynnik magnetogiryczny
4. 2I+1 orientacji momentu magnetycznego względem osi.
wyraża się przez jądrowy czynnik g N oraz magneton jądrowy N :
g 
N
e
5
051
10
27
J
T
N
2
m
p
4
1
N
457824225.002.png
Właściwości wybranych jąder atomowych o niezerowym
momencie magnetycznym
Jądro
Naturalna zawartość
izotopu %
Liczba spinowa I
Współczynnik
magnetogiryczny
[10 8 rad/T·s]
1 H
99.98
1/2
2.675
2 H (D)
0.02
1
0.411
7 Li
92.57
3/2
1.040
10 B
18.83
3
0.288
11 B
81.17
3/2
0.858
13 C
1.108
1/2
0.673
14 N
99.635
1
0.193
15 N
0.365
1/2
-0.271
17 O
0.037
5/2
-0.363
19 F
100
1/2
2.6273
29 Si
4.7
1/2
-0.531
31 P
100
1/2
1.083
127 I
100
5/2
0.535
Jądra o spinie >1/2 posiadają niezerowy moment kwadrupolowy,
12 C, 16 O nie dają widma NMR
5
457824225.003.png 457824225.004.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin