Спектроскопія ядерного магнітного резонансу
Збудження ядер в магнітному полі
Спектроскопія ЯМР - найважливіший метод визначення структури органічних молекул, включаючи биоорганические. Її можна використовувати і для встановлення структури неорганічних сполук, а так само для кількісного аналізу. p align="justify"> Більшість атомних ядер володіє власним моментом імпульсу або ядерним спіном p. Він характеризує магнітний момент ядра. Ядерний спін квантуется відповідно до співвідношення
В
де, - ядерний спін, h - число Планка, I - спінове квантове число.
Найбільш важливі для спектроскопії ЯМР ядра 1H 13C 19P 31F мають ядерний спін рівний. Існую і ядра з більш високими спинами, наприклад, для 11B і для 17O. Спини деяких ядер наведені в таблиці № 1. Слід звернути увагу, що в таблиці не згадуються ізотопи 12C і 16O, що становлять основну частку природних вуглецю і кисню. Спини цих ядер дорівнюють нулю. Вони не володіють магнітним моментом і непридатні для спектроскопії ЯМР. p> Магнітний момент ядра пропорційний його моменту імпульсу:
В
Коефіцієнт пропорційності називається гіромагнітного ставленням. Він має розмірність Тл/с (тесла на секунду) і своє значення для кожного ядра (таблиця № 1). p align="justify"> Таблиця № 1. Властивості найбільш важливих для спектроскопії ЯМР ядер
ИзотопСпинРаспространенность в природі,% гіромагнітного ставлення, 107 Тл/сОтносітельная
чутливість
(B0 = 4,69 Тл) Частота ЯМР, МГц
(B0 = 2,349 Тл) 1H 99,9826,7521,0100,010 B319, 62,8750,02010,74111 B 80,48,5840,16532,08413 C 1,116,7280,01625,14414 N199, 6341,9340,0017,22415 N 0,366-2,7120,00110,13317 O 0,038-3,6280,02913,55719 F 100,025,1810,83394,07729 Si 4,67-5,3190,00819,86531 P 100,010,8410,06640,481
Як вже згадувалося, без зовнішнього магнітного поля розщеплення рівнів енергії ядер не спостерігається. У магнітному полі з щільність магнітного потоку B0 потенційна енергія ядра дорівнює
В
Де m - магнітне квантове число, яке може приймати значення I, I - 1, I - 2, ... - I. Таким чином, в результаті розщеплення в магнітному полі все мається (2I + 1) рівнів енергії ядра. Вони називаються зєємановськимі ядерними рівнями. p> Для найбільш важливого в практичному відношенні випадку I = можливі лише два значення m, рівні + і -.
Відповідні енергії дорівнюють
В
І
В
Різниця енергій цих рівнів (рис. 1) дорівнює
В
Малюнок 1. Зеєманівське розщеплення рі...
