Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) służy do :
określenia struktury cząsteczek,
śledzenia procesów termodynamicznych (np. procesu izomeryzacji),
śledzenia reakcji chemicznych.
Pomiarów dokonuje się na podstawie oddziaływania elektromagnetycznego o częstotliwości fal radiowych z próbką w silnym polu magnetycznym.
Na widmie NMR można obserwować jedynie te jądra atomowe, który posiadają spin jądrowy różny od zera (czyli posiadają moment magnetyczny).
Spin = I = n*1/2, gdzie n = 0, 1, 2, …
Moment magnetyczny:
- współczynnik magnetogiryczny, charakterystyczny dla każdego jądra atomowego, jest miarą oddziaływania danego jądra atomowego w polu magnetycznym.
- moment magnetyczny
Kiedy liczba protonów i neutronów jest taka sama i jest parzysta to spin jądra jest równy zeru. Gdy liczba protonów i neutronów jest taka sama i nieparzysta to spin wynosi 1. Natomiast, gdy liczba protonów i neutronów jest różna to spin jądra wynosi ½.
1H I = ½
2H I = 1 - deuter używany jest do znakowania rozpuszczalnika
3H I = ½
12C I = 0 (6 protonów i 6 neutronów)
13C I = ½ (1,1 % izotopu)
14N I = 1
15N I = ½ (około 0,4%) mała wartość
31P (100% izotopu)
dla I = ½ istnieją dwa poziomy energetyczne związane
z dwoma możliwymi orientacjami spinu jądrowego
w zewnętrznym polu magnetycznym.
Nn - poziom o niższej energii
Nw - poziom o wyższej energii
Im większe B0 tym większa różnica obsadzeń.
Stosunek obsadzeń jest bardzo bliski jedności ale nie jest równy 1.
- równanie Boltzmana
Częstotliwość elektromagnetyczna musi być dostosowana do różnicy poziomów.
- prędkość kątowa
- częstotliwość
1
ruch precesyjny - oś zatacza okrąg