Podstawy fizyczne zjawiska

Podstawy fizyczne zjawiska

NMR

NMR

• Jądro atomowe posiada ładunek elektryczny, który wirując

wokół osi jądra wytwarza magnetyczny moment

dipolowy (μ).

• Jądra atomowe, jako elementy ruchome (wirowanie wokół

osi) i obdarzone ładunkiem elektrycznym (dodatnim)

wytwarzają wokół siebie pole magnetyczne. Są więc

paramagnetykami, które w zewnętrznym polu

magnetycznym ustawiają się zgodnie z liniami sił tego

pola (ustawienie równoległe). Ze względu na działanie sił

zewnętrznych, głównie słabych pól magnetycznych

pochodzących od sąsiednich jąder w cząsteczce, wektor

magnetyczny jądra nie ustawia się idealnie równolegle do

linii sił pola zewnętrznego, tylko wiruje pod niewielkim

kątem do nich, tak że jego wektor zatacza okręg precesji.

Prędkość kątową ruchu precesyjnego
określa częstotliwość Larmora.

B

0

indukcja pola magnetycznego

stała magnetogiryczna jądra

0

B











Zjawisko rezonansu

Zjawisko rezonansu

Pochłanianie energii pola magnetycznego
przez wirujące spiny jądrowe.

Spiny jąder przyjmują określoną orientację przestrzenną
względem linii sił pola. Wprowadzenie synchronizacji
ruchów precesyjnych jąder.

Podziałanie zmiennym polem magnetycznym B

1

( o

częstotliwości równej częstości Larmora) na spiny
jądrowe umieszczone w stałym polu magnetycznym B

0

.

•

Liczbę możliwych orientacji opisuje

magnetyczna liczba kwantowa wyrażona

wzorem:

•

Jądra o spinie=1/2 przyjmują 2 orientacje:

antyrównoległą α i równoległą β do kierunku

pola. Odpowiadają im 2 poziomy energetyczne:

E

1

=(+1/2)h γB

0

/2Π

E

2

=(-1/2)h γB

0

/2Π

1

2 

 I

m

I

Różnica energii rozszczepionych
poziomów jądra:

Energia ta jest pochłaniana lub
emitowana w postaci fali
elektromagnetycznej o częstotliwości:

0

0

B

h

h

E











Warunek rezonansu!

0

2

1

0

)

(

B











Częstotliwość rezonansowa wynosi

60MHz dla protonów w polu

magnetycznym o indukcji 1,4 tesli

Fala elektromagnetyczna o
długości 5m

Długość typowa dla fal radiowych z
zakresu UKF

Parametry widma NMR

Parametry widma NMR

 położenia pasma (przesunięcie

chemiczne) 

 krotności rozszczepienia 

 stała sprzężenia spinowo-spinowego
 
 wielkości powierzchni pod pasmem

Przesunięcie chemiczne

Przesunięcie chemiczne

Określa różnicę w położeniu absorpcji danego
protonu w odniesieniu do położenia sygnału wzorca.
Wzorcem dla protonów jest TMS.

Wynika z przesłaniania (jądro absorbuje
promieniowanie magnetyczne o wyższych
częstotliwościach, przesunięcie w prawo na widmie)
lub odsłaniania (absorpcja promieniowania o
niższych wartościach, przesunięcie w lewo) jądra
przez gęstość elektronową.

6

10







wz

wz

s









[ppm]

Sprzężenie spin-spin

Sprzężenie spin-spin

 Wicynalne- 2 protony o różnych

przesunięciach chemicznych oddziaływują
na siebie za pomocą elektronów
walencyjnych.

 Geminalne- między protonami przy tym

samym atomie węgla.

 Dalekiego zasięgu- poprzez więcej niż

trzy wiązania.