SPEKTROSKOPIA NMR. No. 0

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "SPEKTROSKOPIA NMR. No. 0"

Bogumił Wiśniewski
6 lat temu
Przeglądów:

1 No. 0

2 Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego, spektroskopia MRJ, spektroskopia NMR jedna z najczęściej stosowanych obecnie technik spektroskopowych w chemii i medycynie. Spektroskopia ta polega na wzbudzaniu spinów jądrowych znajdujących się w zewnętrznym polu magnetycznym poprzez szybkie zmiany pola magnetycznego, a następnie rejestrację promieniowania elektromagnetycznego powstającego na skutek zjawisk relaksacji (przez relaksację rozumiemy powrót układu spinów jądrowych do stanu równowagi termodynamicznej). Jest ona zatem jedną ze spektroskopii absorpcyjnych. Podstawą zjawiska NMR jest oddziaływanie spinów jądrowych z polami magnetycznymi: stałym polem magnetycznym, które jest wytwarzane magnesami (oś Z jest osią magnesu spektrometru - B 0 zmiennym polem magnetycznym, skierowanym prostopadle do osi Z (generowanym przez fale elektromagnetyczne w cewce spektrometru) - B 1 zmiennymi polami lokalnymi generowanymi przez sąsiednie jądra atomów oraz związane z nimi elektrony. No. 1

3 No. 2

4 Według mechaniki kwantowej w stałym polu magnetycznym cząstka obdarzona spinem o wartości 1/2 może przyjąć jedną z dwóch pozycji względem pola: zgodnie z polem lub przeciwnie do pola, energia cząstki w tych stanach jest różna. W temperaturze różnej od zera bezwzglednego cząstki zajmują oba stany z różnym prawdopodobieństwem opisanym rozkladem Boltzmana. W temperaturze pokojowej, w stanie równowagi termodynamicznej, prawdopodobieństwo zajęcia stanu o mniejszej energii jest tylko nieznacznie większe (ok. 1 na 100 tys.). Ta nieznaczna różnica w liczbie obsadzeń powoduje powstanie makroskopowego namagnesowania. Poziomy energetyczne jądra, podobnie jak poziomy energetyczne elektronu, są skwantowane i mogą przyjmować tylko pewne, określone stany energetyczne. Niektóre jądra (np. 12 C, brak spinu) w ogóle nie oddziałują z polem magnetycznym i nie mogą być obserwowane za pomocą aparatu NMR. Natomiast takie jądra, jak np. 1 H i 13 C, oddziałują z polem magnetycznym (mają spin jądrowy równy 1/2) i mają dwa rożne poziomy energetyczne. No. 3

5 No. 4

6 No. 5

7 APARAT NMR pomiary w roztworze No. 6

8 No. 7

9 Rożnica energii spinow jądrowych o momencie magnetycznym skierowanych zgodnie ze zwrotem pola zewnętrznego (1) i przeciwnie (2) zależy od tego, jak silne jest pole magnetyczne oraz od właściwości jądra. Im silniejsze jest pole magnetyczne, w ktorym umieściliśmy jądro tym większa jest rożnica energii między dwoma położeniami. Rożnica ta jednak zawsze jest tak mała, że potrzebne jest bardzo silne pole magnetyczne, żeby ją zaobserwować. No. 8

10 Jakie jądra mogą być obserwowane techniką NMR? Tylko jądra z liczbą spinową I 0 mogą być obserwowane w NMR No. 9

11 No. 10

12 podstawniki elektronoakceptorowe znajdujące się w sąsiedztwie rozpatrywanego atomu (EA) powodują przesunięcie sygnału w kierunku większych wartości skali przesunięć (odsłanianie), natomiast podstawniki elektronodonorowe (ED) wywołują efekt przeciwny (przesłanianie) No. 11

13 Substancja wzorcowa wykorzystywana jest do wyznaczania skali przesunięć chemicznych tetrametylosilan (TMS) Si(CH3)4 Ilość sygnałów wskazuje na ilość protonów równocennych WIDMA 1 H NMR No. 12

14 WIDMA 1 H NMR No. 13

15 WIDMA 1 H NMR No. 14

16 No. 15

17 Obszary w widmie 13 C NMR (ppm) Nienasycone atomy węgla sąsiadujące z atomem tlenu (C=O) δ = Nienasycone atomy węgla (C=C i aromatyczne atomy węgla) δ = Nasycone atomy węgla sąsiadujące z atomem tlenu (CH3O, CH2O) itp.) δ = Nasycone atomy węgla (CH3, CH2, CH) δ = 50-0 No. 16

18 WIDMA 13 C NMR No. 17

19 No. 18

20 SPEKTROSKOPIA : PRZESUNIĘCIE CHEMICZNE 12ppm 0ppm Używamy m.in. następujących sformułowań: duże przesunięcie chemiczne małe odsłanianie przesłanianie przesłanianie słabe ekranowanie silne wysoka częstotliwość niska No. 19

21 No. 20

22 No. 21

23 No. 22

24 No. 23

25 Ćwiczenia analiza NMR No. 24

26 No. 25

27 No. 26

28 No. 27

29 No. 28

30 No. 29

31 No. 30

32 No. 31

33 No. 32

34 No. 33

35 No. 34

Podobne dokumenty

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan Spis zagadnień Fizyczne podstawy zjawiska NMR Parametry widma NMR Procesy relaksacji jądrowej Metody obrazowania Fizyczne podstawy NMR Proton, neutron,