Założenie – jądro = kula posiadająca ładunek dodatni wykonująca ruch wirowy. Z ruchem wirowym związany jest wektor momentu pędu tzw. SPIN JĄDROWY – P Wielkość spinu jądrowego zależy od KWANTOWEJ LICZBY SPINOWEJ – I, która dla różnych jąder może mieć wartości: 0, 1/2, 1, 3/2, itd. ) 1 ( 2 I I P h Często potocznie spin jądrowy określa się kwantową liczbą spinową, np. proton ma spin 1/2. Wartość kwantowej liczby spinowej zależy od liczby protonów i neutronów w jądrze: Liczba masowa Liczba atomowa Liczba spinowa, I Przykład jądra nieparzysta parzysta lub nieparzysta 1/2, 3/2, 5/2 … I = 1/2: 1 H, 13 C, 31 P, 9 F, 15 N parzysta parzysta 0 12 C, 16 O parzysta nieparzysta 1, 2, 3 … I = 1 14 N, 2 H Jądra o niezerowej wartości spinu (I 0) wykazują właściwości magnetyczne; są dipolami magnetycznymi o pewnym momencie magnetycznym - : = P - WSPÓŁCZYNNIK MAGNETOGIRYCZNY. Określa wielkość dipola magnetycznego jądra i jest cechą charakterystyczną danego jądra. Jądrowy dipol magnetyczny umieszczony w polu magnetycznym może przyjmować tylko ściśle określone położenia. Dozwolone są takie ukierunkowania, dla których spełniony jest warunek: P z = m I h/2, gdzie m I – MAGNETYCZNA LICZBA KWANTOWA przybierająca wartości I, I-1, I-2, … -I.
Założenie – jądro = kula posiadająca ładunek dodatni wykonująca ruch wirowy. Z ruchem wirowym związany jest wektor momentu pędu tzw. SPIN JĄDROWY – P Wielkość spinu jądrowego zależy od KWANTOWEJ LICZBY SPINOWEJ – I , która dla różnych jader może mieć wartości: 0, 1/2, 1, 3/2, itd. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Założenie – jądro = kula posiadająca ładunek dodatni wykonująca ruch wirowy.Z ruchem wirowym związany jest wektor momentu pędu tzw. SPIN JĄDROWY – PWielkość spinu jądrowego zależy od KWANTOWEJ LICZBY SPINOWEJ – I, która dla różnych jąder może mieć wartości: 0, 1/2, 1, 3/2, itd.
)1(2
IIPh
Często potocznie spin jądrowy określa się kwantową liczbą spinową, np. proton ma spin 1/2.Wartość kwantowej liczby spinowej zależy od liczby protonów i neutronów w jądrze:
Liczba masowa Liczba atomowa Liczba spinowa, I Przykład jądra
nieparzysta parzysta lub nieparzysta 1/2, 3/2, 5/2 … I = 1/2: 1H, 13C, 31P, 9F, 15N
parzysta parzysta 0 12C, 16O
parzysta nieparzysta 1, 2, 3 … I = 1 14N, 2H
Jądra o niezerowej wartości spinu (I 0) wykazują właściwości magnetyczne; są dipolami magnetycznymi o pewnym momencie magnetycznym - : = P- WSPÓŁCZYNNIK MAGNETOGIRYCZNY. Określa wielkość dipola magnetycznego jądra i jest cechą charakterystyczną danego jądra.
Jądrowy dipol magnetyczny umieszczony w polu magnetycznym może przyjmować tylko ściśle określone położenia. Dozwolone są takie ukierunkowania, dla których spełniony jest warunek: Pz = mI h/2,
gdzie mI – MAGNETYCZNA LICZBA KWANTOWA przybierająca wartości I, I-1, I-2, … -I.
Liczba dozwolonych ustawień i poziomów energetycznych N dla izolowanego jądra zależy od wartości I:
N = 2I + 1Dla jąder o I = 1/2, np. 1H, możliwe są dwa poziomy energetyczne mI = +1/2 i mI = -1/2.
Liczba dozwolonych ustawień i poziomów energetycznych N dla izolowanego jądra zależy od wartości I:
N = 2I + 1Dla jąder o I = 1, np. 2H, możliwe są trzy poziomy energetyczne
mI = +1, mI = 0 i mI = -1
Energia oddziaływania jądrowego momentu magnetycznego protonu z polem o indukcji magnetycznej B0 wynosi - zB0
z = Pz Pz = -1/2(h/2) lub Pz = +1/2(h/2)
E = -1/2 (h/2) B0 E = +1/2 (h/2) B0
E = (h/2) B0 = h
Warunek rezonansu: = (1/2) B0
Prawo Boltzmanna:
N/N = exp(-E/kT) 1 – (h/2) B0/kT
W temperaturze 300 K dla B0 = 7,06 T (300 MHz) N-N = 25 na 106 jąder
dla B0 = 1,41 T (60 MHz) N-N = 5 na 106 jąder
wirujące jądro 1H
moment magnetyczny
Bo
.....
......
.
z
z
xy
Bo
, E2, wyższa energia,mniejsza populacja
, E1, niższa energia,większa populacja
+P moment pędu
= P
E2 – E1 = ho = (h/2Bo
= (1/2)Bo
Bo = 0 Bo > 0
E2 – E1
E
We współczesnych spektrometrach stosuje się magnesy o takich wartościach indukcjimagnetycznej Bo, że protony absorbują promieniowanie z zakresu UKF (200-600…? MHz)
ISTOTA NMR
Jądro
Spin
I
Zawartość naturalna
[%]
Częstotliwość rezonansowa
[MHz] (Bo=2.3488 T)
Współczynnik żyromagnetyczny [107 rad T-1 s-1]
1H 1/2 99.98 100.000 26.7519
2H 1 0.016 15.351 4.1066
12C 0 98.90 - -
13C 1/2 1.108 24.144 6.7283
14N 1 99.63 7.224 1.9338
15N 1/2 0.37 10.133 -2.712
16O 0 99.96 - -
19F 1/2 100.00 94.077 25.181
29Si 1/2 4.70 19.865 -5.3188
31P 1/2 100.00 40.481 10.841
w
WŁASNOŚCI MAGNETYCZNE WYBRANYCH JĄDER
B0
x
y
z
rf
x
y
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
0
relaksacja podłużna
POWSTAWANIE SYGNAŁU NMR
z = 0(1-e-t/T1)
-2-10123456789101112
FORMY ZAPISU SYGNAŁU NMR
FID (free induction decay)
Transformacja Fouriera
Bo
przysłanianie
cyrkulacje elektronowe
= ekranowanie
powstałe polemagnetyczne B’
H CH2 H
= (1/2)Befekt
Befekt = Bo – B’
Jądra wodoru „odczuwają” silniejsze pole Befekt w chlorku metylu niż w metanie