Тонкая структура ЯМР-спектров, константы спин-спинового взаимодействия, анализ спектров первого порядка
Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и его основание на регистрации резонансного поглощения энергии радиочастотного излучения веществом, помещенным в магнитное поле. Тонкая структура спектров. Существование косвенного спин-спинового взаимодействия.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.12.2015 |
| Размер файла | 41,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Тонкая структура ЯМР-спектров, константы спин-спинового взаимодействия, анализ спектров первого порядка
Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основан на регистрации резонансного поглощения энергии радиочастотного излучения веществом, помещенным в магнитное поле. Однако в этом случае кванты энергии радиочастотного излучения поглощаются не электронами, а ядрами элементов, имеющими магнитный момент - так называемый "ядерный спин", в первую очередь - протонами.
Тонкая структура ЯМР-спектров.
Обычно исследуемое вещество содержит несколько ансамблей спинов, находящихся в химически неэквивалентных условиях (например, протоны метильных, метиленовых и гидроксильных групп в этиловом спирте), поэтому наблюдается не один резонанс, а спектр ЯМР. Метильные протоны образуют одну группу и входят в резонанс в соответствии с их химическим сдвигом. Два протона СН 2-группы находятся в другой части молекулы и, значит, имеют другой химический сдвиг и входят в резонанс при ином значении напряженности магнитного поля. Протон ОН-группы находится в другом магнитном окружении, характеризующемся еще одним химическим сдвигом, и входит в резонанс при третьем значении напряженности приложенного магнитного поля. По относительной интенсивности линий (площади под кривыми поглощения) можно различать, такая-то группа линий соответствует определенной группе протонов. Групповые интенсивности находятся в отношении 3:2:1, так как имеются три метильных протона, два метиленовых протона и один гидроксильный протон. Расщепление групп линейна, отдельные линии называется тонкой структурой спектра (она определяется в ЯМР магнитными взаимодействиями между ядрами в молекуле). Для эквивалентных протонов не будет наблюдаться никакой тонкой структуры. Например, изолированная метильная группа (скажем, в СН 3Cl) дает единственную нерасщепленную линию. Однако в этаноле рядом с СН 3-группой находятся два метиленовых протона. Линия метильной группы сначала расщепляется на две в соответствии с двумя ориентациями одного из метиленовых протонов, а затем каждая линия снова расщепляется в результате взаимодействия со вторым протоном. Таким образом, резонанс СН 3-группы в этаноле расщепляется на три линии с соотношением интенсивностей 1:2:1.Тонкая структураСН 2 протонов обусловлена их спин-спиновым взаимодействием с тремя соседними метильными протонами.
Из-за наличия трех эквивалентных протонов получаются 4 линии с соотношением интенсивностей 1:3:3:1. В общем случае N-эквивалентных протонов расщепляют соседнюю группу на (N+1) линию с распределением интенсивностей по треугольнику Паскаля. Протон в ОН-группе этанола расщепляет свои соседние группы на дублеты, а сам расщепляется протонами СН 2-группы на (1:2:1) триплет, и каждая линия очень слабо расщепляется на (1:3:3:1)-квартет удаленными метильными протонами.
Во многих случаях расщепление, обусловленное гидроксильным протоном, нельзя обнаружить. В предельных случаях, когда химические сдвиги значительно больше спин-спиновых взаимодействий, достаточно несложно выявить эквивалентные и (или) неэквивалентные протоны. Однако, когда химический сдвиг сравним с константами спин-спинового взаимодействия, ситуация становится более сложной.
Константы спин-спинового взаимодействия.
Между магнитными ядрами в молекулах существует косвенное спин-спиновое взаимодействие (через электроны связи), которое приводит к мультиплетности спектров ЯМР. Энергию спин-спинового взаимодействия определяют как часть общей энергии системы, содержащую скалярное произведение вектор-спинов: Е=h.JAB.JA.JB
Величина JA B называется константой спин-спинового взаимодействия, она отражает "химическую специфику" связи спинов JA и JB. Иногда используют приведенные константы КAB=JAB/(h.гA.гB) (h.гA.гB). ядерный магнитный резонанс
Константы JAB классифицируют, исходя из типов взаимодействующих магнитных изотопов А и В, то есть различают константы JСН (или J (13С-Н)), JCF и т.д. Для практических целей наибольший интерес представляют JНН и JСН. Константе JАВ обычно приписывают индекс, указывающий число у-связей, разделяющих взаимодействующие ядра. Выделяют прямые константы 1J (между непосредственно связанными ядрами),геминальные 2J,вицинальные 3J . В большинстве случае прямые константы положительны. Знаки констант JA зависят также от знаков гиромагнитных отношений.
Анализ спектров первого порядка.
Если химические сдвиги достаточно велики, т. е. min max (Jij), то спин-спиновые взаимодействия проявляются в виде простых мультиплетов с биномиальным распределением интенсивностей (спектры первого порядка).
Так в этильной группе сигнал метильных протонов проявляется в виде триплета с соотношением интенсивностей 1:2:1, а сигнал метиленовых протонов - в виде квадруплета с соотношением интенсивностей 1:3:3:1. В спектрах ЯМР 13С метиновые группы - дублеты (1:1), а метиленовые и метильные - соотв. триплеты и квадруплеты, но с большими, чем в протонных спектpax, значениями констант ССВ.
Химические сдвиги в спектрах первого порядка равны интервалам между центрами мультиплетов, а Jij - расстояниям между соседними пиками мультиплета. Если условие первого порядка не выполняется, то спектры становятся сложными: в них ни один интервал, вообще говоря, не равен ни ни Jij. Точные значения параметров спектров получают из квантовомеханических расчетов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные физические принципы ЯМР-спектроскопии. Ансамбль ядер со спином 1/2. Получение одномерных спектров. Полоса возбуждаемых импульсом частот. Химический сдвиг. Константа спин-спинового взаимодействия. Ядерный эффект Оверхаузера. Конформация кресла.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.06.2014Возбуждение ядер в магнитном поле. Условие магнитного резонанса и процессы релаксации ядер. Спин-спиновое взаимодействие частиц в молекуле. Схема устройства ЯМР-спектрометра. Применение спектроскопии ЯМР 1H и 13CРазличные методы развязки протонов.
реферат [4,1 M], добавлен 23.10.2012Квантовая механика как абстрактная математическая теория, выражающая процессы с помощью операторов физических величин. Магнитный момент и ядерный спин, их свойства и уравнение. Условия термодинамического равновесия и применение резонансного эффекта.
реферат [1,3 M], добавлен 27.08.2009Подготовка монохроматора к работе. Градуировка монохроматора. Наблюдение сплошного спектра излучения и спектров поглощения. Измерение длины волны излучения лазера. Исследование неизвестного спектра.
лабораторная работа [191,0 K], добавлен 13.03.2007Явление кругового дихроизма. Методы анализа спектров кругового дихроизма белков. Инфракрасные спектры поглощения белков. Поглощение белков в ИК-области. Методы анализа ИК-спектров белков. Работа с пакетом программ STRUC по анализу ИК-спектров белков.
методичка [141,1 K], добавлен 13.12.2010История открытия магнитного поля. Источники магнитного поля, понятие вектора магнитной индукции. Правило левой руки как метод определения направления силы Ампера. Межпланетное магнитное поле, магнитное поле Земли. Действие магнитного поля на ток.
презентация [3,9 M], добавлен 22.04.2010Происхождение спектров ядерного магнитного резонанса. Угловой момент и магнитный момент ядра. Магнитно-резонансная томография, ее назначение и функции, применение. Электронный парамагнитный резонанс. Расщепление энергетических уровней, эффект Зеемана.
презентация [397,0 K], добавлен 15.05.2014Исследование методами комбинационного рассеяния света ультрананокристаллических алмазных пленок. Влияние мощности лазерного излучения на информативность спектров. Перспективность UNCD пленок как нового наноматериала для применения в электронике.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.01.2014Фотон как основная частица электромагнитного излучения, его свойства и схема движения. Характеристика спектров испускания. Взаимодействие фотонов электромагнитного излучения с веществом, поглощение света. Особенности человеческого цветовосприятия.
контрольная работа [740,3 K], добавлен 25.01.2011Магнитное поле Земли и его характеристики. Понятие геомагнитных возмущений и их краткая характеристика. Механизм возмущения магнитного поля Земли. Влияние ядерных взрывов на магнитное поле. Механизм влияния различных факторов на геомагнитное поле Земли.
контрольная работа [30,6 K], добавлен 07.12.2011Особенности разработки модуля, который предназначен для накопления мессбауэровских спектров, а также для снятия амплитудных спектров. Анализ основных требований к системам накопления. Решение вопроса объединения свойств многоканальности и многомерности.
дипломная работа [590,7 K], добавлен 21.10.2010Исследование спектров поглощения электромагнитного излучения молекулами различных веществ. Основные законы светопоглощения. Изучение методов молекулярного анализа: колориметрии, фотоколориметрии и спектрофотомерии. Колориметрическое определение нитрита.
курсовая работа [476,8 K], добавлен 01.06.2015Общие сведения о взаимодействии излучения с веществом. Характеристика спектрометра комбинационного рассеяния света. Анализ низкочастотной части спектра стронциево-боратного стекла. Обработка полученных экспериментальных спектров для улучшения их качества.
курсовая работа [925,3 K], добавлен 03.12.2012Момент количества движения, пространственное квантование. Магнитный момент в магнитном поле. Спин и собственный магнитный момент электрона. G-фактор, принцип запрета Паули. Обменная энергия и обменное взаимодействие. Энергия обменного взаимодействия.
реферат [2,2 M], добавлен 19.08.2015Сущность и способы получения спектра, особенности его формы в изолированных атомах и разреженных газах. Принцип работы и назначение спектрографов, их структура и компоненты. Методика возбуждения излучения неоновой и ртутной ламп и лампы накаливания.
лабораторная работа [402,2 K], добавлен 26.10.2009Магнитное поле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Магнитные свойства веществ. Условия создания и проявление магнитного поля. Закон Ампера и единицы измерения магнитного поля.
презентация [293,1 K], добавлен 16.11.2011Эволюция представлений о строении атомов на примере моделей Эрнеста Резерфорда и Нильса Бора. Стационарные орбиты и энергетические уровни. Объяснение происхождения линейчатых спектров излучения и поглощения. Достоинства и недостатки теории Н. Бора.
реферат [662,9 K], добавлен 19.11.2014Составление схемы установки для исследования энергетической и кристаллохимической структуры твердого тела методом изучения во внешних полях. Принцип действия используемых установок, получение спектров поглощения, результаты измерений и их обсуждение.
реферат [268,2 K], добавлен 30.06.2009Квантово-механическая картина строения атома. Квантовые числа. Пространственное квантование. Спин электрона. Суть опыта Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. Расщепление энергетических уровней в магнитном поле. Орбитальный магнитный момент. Проекция спина.
презентация [3,7 M], добавлен 07.03.2016Анализ источников магнитного поля, основные методы его расчета. Связь основных величин, характеризующих магнитное поле. Интегральная и дифференциальная формы закона полного тока. Принцип непрерывности магнитного потока. Алгоритм расчёта поля катушки.
дипломная работа [168,7 K], добавлен 18.07.2012
