27882 kscan
26

w jednorodnym polu magnetycznym mogą absorbować promieniowanie elektromagnetyczne o częstości radiowej. Zjawisko to zaobserwowano po raz pierwszy w 1946 roku dla jądra wodoru ¹H. W stosunkowo krótkim czasie od chwili odkrycia spektroskopia NMR stała się jedną z głównych metod identyfikacji i badania struktury związków organicznych.

7.6.1.    Podstawy teoretyczne spektroskopii NMR

7.6.1.1.    Magnetyczne właściwości jąder

Każde jądro atomowe jest obdarzone ładunkiem dodatnim. Jądro wiruje wokół osi, a zatem wytwarza pole magnetyczne i ma swój moment pędu, zwany spinowym momentem pędu lub spinem jądrowym. Spinowy moment pędu p jądra można zdefiniować wzorem:

p = _sfnT+ i)h    (7.71)

w którym h jest stałą Plancka (h = h/2ri), a I — jądrową spinową liczbą kwantową przyjmującą wartości: 0,1/2, 1, 3/2, 2... Wartość liczby spinowej I zależy od liczby protonów i neutronów w jądrze atomu. W przypadku gdy suma protonów i neutronów jest liczbą parzystą, wówczas I jest liczbą całkowitą lub równą zeru, natomiast gdy suma ta jest liczbą nieparzystą, wtedy /jest liczbą połówkową. Zależność tę zobrazowano w tabl. 7.14.

Tablica 7.14. Zależność liczby spinowej / od liczby masowej M i liczby atomowej A

Liczba masowa M	Liczba atomowa A	Liczba spinowa I
nieparzysta	parzysta lub nieparzysta	1/2, 3/2, 5/2
parzysta	parzysta	0
parzysta	nieparzysta	1, 2, 3

Magnetyzm jądra wyraża się ilościowo jego momentem magnetycznym p. Każde jądro, które ma spin jądrowy, ma także moment magnetyczny, a obie wielkości są do siebie proporcjonalne:

fi = yp    (7.72)

gdzie y jest liczbą charakterystyczną dla danego jądra —jest to tzw. współczynnik giromagnetyczny. Z zależności (7.71) i (7.72) wynika, że jądra, dla których liczba spinowa I jest równa zeru, nie mają właściwości magnetycznych (p = 0) i nie są czynne w spektroskopii NMR. Dotyczy to takich izotopów jak: ¹²C, ¹⁶0, ²⁸Si i ³²S. Właściwości magnetyczne jąder niektórych izotopów podano w tablicy 7.15.

133