CCF20110129041

734

Znaczącą rolę odgrywa spektrometria ramanowska w badaniach strukturalnych pul! peptydów, białek i kwasów nukleinowych.

6.6. Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (ang. nuclear magnetic mi nance spectroscopy — NMR) jest jedną z metod cząsteczkowej spektroskopii absoą cyjnej. Jądra atomowe niektórych izotopów umieszczone w jednorodnym polu magm tycznym mogą absorbować promieniowanie elektromagnetyczne o częstości radiowi Zjawisko to zaobserwowano po raz pierwszy w 1946 roku dla jądra wodoru 'H. W sli sunkowo krótkim czasie od chwili odkrycia spektroskopia NMR stała się jedną z gł(iv nych metod identyfikacji i badania struktury związków organicznych.

6.6.1.    Podstawy teoretyczne spektroskopii NMR

6.6.1.1.    Magnetyczne właściwości jąder

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

p = y/l(I + l)h    (6.71

w którym h jest stałą Plancka (ti — h/2jt), a I — jądrową spinową liczbą kwantów przyjmującą wartości: 0, 1/2, 1, 3/2, 2 ...Wartość liczby spinowej I zależy od lic/1 protonów i neutronów w jądrze atomu. W przypadku gdy suma protonów i neutronu' jest liczbą parzystą, wówczas I jest liczbą całkowitą lub równą zeru, natomiast gdy sum ta jest liczbą nieparzystą, wtedy / jest liczbą połówkową. Zależność tę zobrazowano tabl. 6.14.

Tablica 6.14. Zależność liczby spinowej / od lle/.hy masowej A7 i liczby uto litowej A

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

I. u/,dc jądro, które ma spin jądrowy, ma także moment magnetyczny, a obie wielkości i lu siebie proporcjonalne:

(6.72)

fi = YP

• Idę y jest liczbą charakterystyczną dla danego jądra — jest to tzw. współczynnik tdimiiagnetyczny. Z zależności (6.71) i (6.72) wynika, że jądra, dla których liczba (liliowa / jest równa zeru, nie mają właściwości magnetycznych (/z = 0) i nie są m ime w spektroskopii NMR. Dotyczy to takich izotopów jak: ¹²C, ¹⁶0, ²⁸Si i ³²S. licu iwości magnetyczne jąder niektórych izotopów podano w tablicy 6.15.

Tablica 6.15. Właściwości magnetyczne jąder niektórych izotopów

Izotop	Liczba spinowa I	Jądrowy moment magnetyczny p [p,N]
'H	1/2	2,79276
^2H	l	0,85738
^3H	1/2	2,9788
"B	3/2	2,6880
^l2C	0	0
^l3C	1/2	0,70216
^l4N	1	0,40357
^l6o	0	0
I9p	1/2	2,6273
^28Si	0	0
^3I0	1/2	1,1305
^32s	0	0
^35C1	3/2	0,82089
1271	5/2	2,7939

■ c 1.2. Magnetyczny rezonans jądrowy

Wirujące jądra są podobne do małych magnesów i jako takie oddziałują z zewnętrzni polem magnetycznym. Zgodnie z teorią kwantów, w polu magnetycznym następuje H/csIrzenne kwantowanie spinu jądrowego p, który może przybrać 27 + 1 różnych drnlacji względem przyłożonego pola H₍₎. Każdej z tych orientacji odpowiada okre-Iniiii energia E wyrażona wzorem:

E = m_TyfiH₀    (6.73)

którym m_T jest magnetyczną liczbą kwantową, przyjmującą 21 + 1 różnych warto-i |od /, I — 1, / — 2... do —/], a 77₀ — natężeniem pola magnetycznego. Różnica