Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Условия ядерного магнитного резонанса.

Глава 1. Сущность и основные особенности ядерного магнитного резонанса (типы существующих ядер). | Основы теории релаксации. | Спин-спиновое взаимодействие. | Спин-решеточное взаимодействие | Обменные эффекты в спектрах ЯМР. | ЯМР-спектроскопия. | Импульсная фурье-спектроскопия ЯМР. | Двумерная спектроскопия ЯМР. | Глава 4. Применение ЯМР в фармацевтическом анализе. |


Читайте также:
  1. A. Причину и условия развития заболевания
  2. He забывайте употреблять настоящее время вместо будущего в придаточных предложениях времени и условия после союзов if, when, as soon as, before, after, till (until).
  3. II. Основные факторы, определяющие состояние и развитие гражданской обороны в современных условиях и на период до 2010 года.
  4. II. Порядок и условия проведения
  5. II. УСЛОВИЯ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ КОНКУРСА
  6. II. Условия и порядок проведения Фестиваля
  7. II. Условия предоставления коммунальных услуг

Переходы между энергетическими, в данном случае спиновыми, уровнями удовлетворяют общему условию:

(10)

т.е. могут происходить с испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения с частотой n. При равновесной заселенности уровней избыток частиц в более низком энергетическом состоянии достаточен для того, чтобы при облучении образца экспериментально наблюдались спектры поглощения. При одинаковой заселенности уровней никаких сигналов ЯМР не будет наблюдаться, так как вероятность переходов в обоих направлениях одинакова (|a ®|b и |b ®|a). При неравновесно высокой заселенности верхнего энергетического уровня могут фиксироваться сигналы эмиссии.

Для возбуждения переходов на образец, помещенный в постоянное однородное магнитное поле, необходимо воздействовать переменным магнитным полем Bv =B0vcos(2pnt +d)сравнимым по энергии с DE зеемановских уровней системы. Резонансное поглощение электромагнитного излучения происходит при условии, что вектор осциллирующего магнитного поля перпендикулярен направлению постоянного магнитного поля Bn ^ B и для рассматриваемой двухуровневой системы удовлетворяется равенство:

 

(11)

представляющее так называемое условие ядерного магнитного резонанса. Порядок значений разности энергий спиновых состояний ядер в магнитных полях порядка 1Т таков, что резонансные частоты лежат в радиодиапазоне

(1-100 МГц), поэтому спектроскопия ЯМР и относится к методам радиоспектроскопии. Поскольку gn, gn,I - это характеристики ядер, значения резонансных n и B изотопов отличаются (таблица №2).

Таблица №2. Резонансные частоты некоторых ядер в магнитном поле 2,35 Т

 

Ядро V, МГц Ядро V, МГц Ядро V, МГц
1H 100,0 14 N 7,22 19 f 94,07
2 H 15,35 15 N 10,13 29 Si 19,86
13C 25,14 17 O 13,56 31P 40,48

Из выше приведенного уравнения, что условие резонанса выполняется двумя путями: 1) изменением частоты n переменного электромагнитного поля, например, при переключении диапазонов частот источников и (приемников) при неизменной напряженности постоянного магнитного поля H = const; 2) изменением напряженности постоянного поля (полевая развертка) при неизменной частоте n=const переменного поля. На старых моделях спектрометров обычно регистрируется зависимость интенсивности поглощения электромагнитного излучения постоянной частоты от значения напряженности постоянного магнитного поля. ЯМР спектрометры с разверткой по полю имеют обычно источники электромагнитного излучения постоянной частоты порядка 107 -108 Гц (60, 100, 200, … МГц).

Частота связана с индукцией постоянного поля простым соотношением n = gB / 2p и в некоторых случаях более удобно использовать угловую резонансную частоту w = 2pn = gB, единица измерения которой рад с-1. Эта частота совпадает с частотой прецессии вектора магнитного момента вокруг направления магнитного поля B в классической модели ЯМР, предложенной Ф. Блохом, которая позволяет объяснять некоторые экспериментальные факты, например, форму резонансной линии.

В названной модели рассматривается вектор макроскопического магнитного момента (намагниченности), представляющего векторную сумму отдельных ядерных моментов:

 
 

 

Вектор M в постоянном магнитном поле: Mn B, где коэффициент

пропорциональности Хn называется ядерной магнитной восприимчивостью.


Рисунок 5: Прецессия протона в магнитном поле.

 

2.2. Экранирование ядер электронами. Константа экранирования.

Для химии метод ЯМР важен прежде всего именно потому, что

резонансные частоты ядер зависят от тонких магнитных взаимодействий, т.е.

в конечном счете от особенностей строения и распределения электронной

плотности в молекулах.

Движение электронов вокруг ядра в условиях внешнего магнитного

поля B создает на ядре дополнительное магнитное поле B’, которое

пропорционально и направлено противоположно приложенному

поляризующему полю:

 
 

Таким образом, реально на ядро действует некоторое эффективное поле

безразмерная величина, называемая константой экранирования. В изолированных атомах причиной появления поля B’ являются диамагнитные токи, и эффективное поле Bn всегда меньше приложенного B,т.е. σп< 0 Такое экранирование называют

диамагнитным, как и константу экранирования σд. В молекулах при

наложении внешнего поляризующего поля возникает слабый парамагнетизм,

т.е. константу экранирования можно представить как сумму двух вкладов:

 
 

причем парамагнитный вклад σп>0 (направление парамагнитного тока противоположно диамагнитному). Это значит, что в молекуле σ ядер может быть как положительна, так и отрицательна. Константы экранирования для ядер трех важнейших изотопов в изолированных атомах и простых молекулах приведены в таблице №3.

Таблица №3. Константы экранирования ядер некоторых изотопов в атомах и простых молекулах, м.д


 


Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 130 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Магнитный момент ядра и его взаимодействие с магнитным полем.| Химические сдвиги сигналов ЯМР.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)