Ядерный магнитный резонанс
Все атомы периодической системы Менделеева имеют массовое число (М), заряд (Z — соответствует суммарному количество электронов на орбитах) и магнитный момент вращения вокруг своей оси.
Благодаря последней величине характеристики и значению ядерного спина можно охарактеризовать все ядра, кроме тех, что имеют нулевой магнитный момент. А именно исключаются ядра с четным числом М и Z., например, 12С, 16О, 28Si, 32S, …
Спин ядра определяет число разрешенных ориентированных положений магнитного момента ядра в магнитном поле.
Атомное ядро вращаясь производит магнитное поле с моментом, направленным вдоль оси своего вращения.
При помещении атома в переменное магнитное поле, момент ядра начинает вращаться в направлении внешнего поля (прецессировать) с частотой соответствующей величине дискретных энергетических уровней ядер атомов. С повышением частоты переменного внешнего магнитного поля, ядра переориентируются в пространстве и осуществляют переходы между уровнями Больцмана, резко при этом увеличивая поглощение энергии магнитного поля при переходе на больший уровень или же излучая электромагнитную энергию этой же резонансной частоты при понижении уровня Больцмана. От увеличения внешнего поля, увеличивается частота, амплитуда прецессирования. Ядро как бы увеличивает свои обороты, за счет поглощения энергии внешнего переменного магнитного поля, резонируя с ним.
Ядро каждого химического элемента имеет свою уникальную резонансную частоту. Такую частоту называют частотой ЯМР. Притом диапазоны частот не пересекаются. Известно лишь одно исключение, это магнитные моменты ядер 201Tl и 203Tl (оба они имеют спин 1/2) очень близки, и даже при больших развертках спектра, сигналы обоих этих изотопов с большой вероятностью появляться в одном спектре.
Это суждение верно и для различных изотопов одно и того же элемента. Благодаря этому свойству, появляется возможность наблюдать спектры на каждом из этих ядер в отдельности.
Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения.
Теоретически ядерно-магнитный резонанс может помочь в исследованиях структуры и динамики почти всех молекул, получать пространственно-селективные данные о характеристиках молекул.
Недостатком является, то что необходимо накапливать данные исследованного вещества (тела) на протяжении достаточного времени (часов-недель), из-за низкой чувствительности. Как следствие еще требуется очистить от шумов полученные данные.
Все атомы периодической системы Менделеева имеют массовое число (М), заряд (Z — соответствует суммарному количество электронов на орбитах) и магнитный момент вращения вокруг своей оси.
Благодаря последней величине характеристики и значению ядерного спина можно охарактеризовать все ядра, кроме тех, что имеют нулевой магнитный момент. А именно исключаются ядра с четным числом М и Z., например, 12С, 16О, 28Si, 32S, …
Спин ядра определяет число разрешенных ориентированных положений магнитного момента ядра в магнитном поле.
Атомное ядро вращаясь производит магнитное поле с моментом, направленным вдоль оси своего вращения.
При помещении атома в переменное магнитное поле, момент ядра начинает вращаться в направлении внешнего поля (прецессировать) с частотой соответствующей величине дискретных энергетических уровней ядер атомов. С повышением частоты переменного внешнего магнитного поля, ядра переориентируются в пространстве и осуществляют переходы между уровнями Больцмана, резко при этом увеличивая поглощение энергии магнитного поля при переходе на больший уровень или же излучая электромагнитную энергию этой же резонансной частоты при понижении уровня Больцмана. От увеличения внешнего поля, увеличивается частота, амплитуда прецессирования. Ядро как бы увеличивает свои обороты, за счет поглощения энергии внешнего переменного магнитного поля, резонируя с ним.
Ядро каждого химического элемента имеет свою уникальную резонансную частоту. Такую частоту называют частотой ЯМР. Притом диапазоны частот не пересекаются. Известно лишь одно исключение, это магнитные моменты ядер 201Tl и 203Tl (оба они имеют спин 1/2) очень близки, и даже при больших развертках спектра, сигналы обоих этих изотопов с большой вероятностью появляться в одном спектре.
Это суждение верно и для различных изотопов одно и того же элемента. Благодаря этому свойству, появляется возможность наблюдать спектры на каждом из этих ядер в отдельности.
Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения.
Теоретически ядерно-магнитный резонанс может помочь в исследованиях структуры и динамики почти всех молекул, получать пространственно-селективные данные о характеристиках молекул.
Недостатком является, то что необходимо накапливать данные исследованного вещества (тела) на протяжении достаточного времени (часов-недель), из-за низкой чувствительности. Как следствие еще требуется очистить от шумов полученные данные.