P1100243

rotacji przedstawiono jest na rys. 24.1 (jądro a) i ten typ obejmuje wszystkie o parzystej liwbic protonów i neutronów (np. jądra ¹ *C, ^,60 i '^łS). Jądra

powodują powstania sygnału MRJ i nic wpływają na wygnały pochodzące ud in^ jąder. Drugi rod raj iąder chara klery/uje się jądrową spinową liczbą kwantową / , ' oraz aft ocznym rozkładem ładunku dodatniego Q «=* 0 (rys. 24.1. jądro b) Do^ typu jąder zalicza się jądra o nieparzystej liczbie protonów lub neutronów, np. ij, ^aH, ^ł,C. ^,5N, ^,ł>Fi ^a,P. Jądra te zachowują się tak. jakby Ich ładunek, równetn^ rozłożony na powierzchni, wirował wokół osi i powodował powstanie magnet)*, nego momentu jądra. Jądra, dla których /    1, cechuje oprócz momentu magoc!_JCŁ

nogo iiiesfijryczny rozkład ładunku, tzn. moment kwndru połowy jest nierówną i wynosi Q > 0 (jądro c na rys. 24.1) lub Q < 0 (jądro d na rys. 24.1). Do t_fłl. typu zalicza się *H, ^,4N. ^,70. ^S3S, ³³GI i in.

Spektroskopia MRJ najczęściej bada jądra o / =    . Zwłaszcza cenne są *

formacje o jądrze ^łH, ponieważ wodór występuje bardzo często w crąstec/iacli i jonach nieorganicznych i organicznych, oraz dlatego, że informacje uzyskiu^ nmynii metodami analizy strukturalnej są w przypadku wodoru mniej dokladt^

24.1.2. Poziomy energetyczne Jądia

Jądra o niezerowej spinowej liczbie kwantowej mają moment magnetyt?*

(24.1, gdzie f — stosunek żyromagnctyczny m

gdzie: Oi — spektroskopowy współczynnik (współczynnik jądrowy), /t - jedaottb magnetycznego momentu jądra, magneton jądrowy określony wzorem

*-2m

gdzie: m — masa jądra, e — ładunek jądra.

Występowanie jądrowego momentu magnetycznego obserwuje się, gdy subnaj-cję umieści się w silnym jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B₀ (rys. 24.2) W wyniku działaniu lego zewnętrznego pola na moment jądrowy, jądro usiłtąc przyjąć określone położenie względem pola zewnętrznego. Następuje wówem preccsyjny ruch osi jądra wokół kierunku zewnętrznego pola. Oba bieguny osi jądn opisują drogę kołową w płaszczyźnie xy.

Jątfro w takiej sytuacji może przyjąć ograniczoną liczbę położeń w stosunku d: zewnętrznego pola magnetycznego, którym odpowiadają stany o różnej energii -poziomy energetyczne jądra.

Energia poziomu jest proporcjonalna do indukcji pola magnetycznego B

£, = -A#. B

gdzie stała proporcjonalności M, jest rzutem momentu jądrowego magnetycznego W na oś z i wynosi

F.

/

P

7

Bi < B,

rr~3j

Ry». 24.2. Jądro w polu magnetycznym

Rys. 24.3. Poziomy cnajcty-

S - północny biegun magnesu. J - południowy biegun czne jądra w polu magnety-nagnesu, JV - jądro. O - oś wirowania jądra identyczna cznjro IB) dla / = 1/2 i kierunkiem momentu magnetycznego, f - oś preasyjnego przesunięcia Identyczna z osią z, W - promieniowanie o czę-

Mości radiowęj (w kierunku osi s)

Poziomy energetyczne charakteryzowane są magnetycznymi liczbami kwantowymi At), któro mogą przyjmować Wartości 1,(1-1), (/- 2)..... — (/—2), -(/- IX - /• Liczba możliwych poziomów wynosi 2/+1. W przypadku jądra z liczbą kuanlo-wą / - * możliwe są dwa poziomy (rys. 24.3). Dwa możliwe poziomy energetyczne

protonu // = \ j odpowiadają dwóm położeniom jądrowego momentu magnetycznego względem zewnętrznego pola: m, = j - niższy poziom energetyczny, am,^a

■ - _v - Wyższy poziom energetyczny.

Jeźeli w kierunku osi x (rys. 24.2) przykłada się zmienne pole wysokiej częstotliwości, to jądro może przejść z niższego poziomu energetycznego na wyższy, pochłaniając jego energię wówczas, gdy spełniony jest warunek rezonansu h\ - A £ Zgodnie z regułami wyboru przejścia między poziomami energetycznymi muszą spełniać warunek Am, = ± I. Energetyczna różnica między poziomami związanymi z takimi przejściami

(24.5)

A£ — yhB = fig, B

Z wzoru (24.5) i wspomnianego warunku rezonansowego wynika częstość promieniowania (r), które jest pochłaniane przy przejściu z niższego poziomu cncr getycznego na wyższy

357