بخشی از پاورپوینت
اسلاید 2 :
طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای
NMR
اسلاید 3 :
:(NMR)رزونانس مغناطیسی هسته
یک روش طیف سنجی است که برای شیمیدانان آلی ازاهمیت بسیار زیادی نسبت به طیف مادون قرمز برخورداراست بسیاری ازهسته ها رامی توان بااین فن مطالعه کرد ولی هیدروژن وکربن به طور معمول مورد استفاده قرارمیگیرند.
رزونانس مغناطیسی هسته ای مارا ازتعداد هرنوع هیدروژن آگاه میکند.علاوه براین اطلاعاتی راجع به محیط اطراف این گونه اتم های هیدروژن بدست میدهد.
اسلاید 4 :
حالات اسپین هسته:
بسیاری ازهسته های اتم ها دارای خصلتی هستند که اسپین خوانده میشود:هسته ها به گونه ای رفتارمیکنندکه گویی درحال چرخش هستند درحقیقت اتم هایی که عددجرمی فرد عدداتمی فرد یاهردو رادارند.دارای گشتاور زاویه اسپین کوانتایی وگشتاور مغناطیسی هستند.
اسلاید 5 :
اعداد کوانتومی برخی از هسته ها
اسلاید 6 :
گشتاور مغناطیسی هسته:
در يک ميدان مغناطيسي ، حالات اسپين انرژي يکساني را نخواهند داشت ، زيرا يک هسته ذره ای بارداربوده وهرذره باردارمتحرک خودتولید میدان مغناطیسی میکند
بنابراين ، يک هسته داراي گشتاور مغناطيسي است که به وسيله بار و اسپين آن توليد مي شود. يک هسته هيدروژن مي تواند اسپيني موافق جهت عقربه هاي ساعت(+1/2) يا مخالف جهت عقربه هاي ساعت(-1/2)داشته باشد و در اين دو حالت گشتاورهاي مغناطيسي خود را يا در جهت ميدان و يا در خلاف جهت آن قرار مي دهند.
اسلاید 7 :
هنگامي که يک ميدان مغناطيسي خارجي به کار برده شود ، حالت اسپين به دو حالت ، با ترازهاي انرژي نابرابر شکافته مي شوند
اسلاید 8 :
جذب انرژی:
پديده رزونانس مغناطيسي هسته اي هنگامي رخ مي دهد که هسته هاي هم جهت ميدان اعمالي شده انرژي جذب کرده و جهت اسپين خود را نسبت به آن تغيير دهند
يک فرآيند کوانتايي بوده و انرژي جذب شده برابر اختلاف انرژي انرژي بين دو حالت موجود است
اسلاید 9 :
است(B0)در عمل اين اختلاف انرژي تابع قدرت ميدان مغناطيسي اعمال شده
هر قدر ميدان مغناطيسي اعمال شده شدت يابد ، اختلاف انرژي بين دو حالت اسپين افزايش مي يابد :
اسلاید 10 :
ميزان اختلاف ترازهاي انرژي بستگي به نوع هسته دارد . هر هسته داراي نسبت گشتاور مغناطيسي به گشتاور زاويه اي ويژه اي است ، زيرا هر هسته داراي جرم و بار متفاوتي است . اين نسبت را نسبت گردش مغناطيسي گويند که براي هر هسته مقدار ثابتي است و تابعيت انرژي از ميدان مغناطيسي را تعيين مي کند.
چون گشتاور زاويه اي هسته بر حسب واحدهاي کوانتايي شده پس معادله به صورت زير در مي آيد :
و مقدار فرکانس انرژي جذب شده :
اسلاید 11 :
مکانیسم جذب(رزونانس)
در يک ميدان مغناطيسي اعمال شده ، پروتونها شروع به حرکت تقويمي و جذب انرژي مي کنند . اين پديده شبيه به آن چيزي است که در يک فرفره مشاهده مي شود . بر اثر تاثير ميدان جاذبه زمين ، فرفره شروع به لرزش يا چرخش حول محور خود مي کند .
يک هسته چرخنده نيز تحت تاثير ميدان مغناطيسي اعمال شده همان گونه عمل مي کند .هنگامي که ميدان مغناطيسي به کار افتد ̦ آن هسته شروع به چرخش حول محور اسپين خود مي کند که داراي فرکانس زاويه اي (فرکانس لارمور ) است :
اسلاید 12 :
دانسیته جمعیت های حالات اسپین هسته:
نسبت بولتزمن اسپينهاي هسته اي در سطوح فوقاني و زيرين را مي توان از معادله زير به دست آورد :
هسته هاي مازاد آنهايي هستند که اجازه مشاهده رزونانس را مي دهند . هنگاميکه جمعيت هر دو تراز برابر در آن صورت حالت اشباع شدگي رخ داده و رزونانسي مشاهده نمي شود.اشباع شدگی زمانی به سرعت رخ میدهد که قدرت سیگنال بسیار زیاد باشد باافزایش فرکانس دستگاه اختلاف انرژی بین دوحالت فزونی یافته و درنتیجه جمعیت مازاد افزایش می یابد.
اسلاید 13 :
تغييرات مازاد هسته های هیدروژن بافرکانس دستگاه
اسلاید 14 :
تغيير مکان شيميايي و اثر مانع
اهميت رزونانس مغناطيسي هسته اي از آن جا آشکار مي شود که در يک مولکول ، تمام پروتون ها در يک فرکانس رزونانس نمي کنند . اين بدين دليل است که پروتون هاي مولکول توسط الکترونها احاطه شده و محيط الکتروني هر يک از پروتونها بطور جزيي با ديگر پروتونها فرق مي کند . به عبارت ديگر ، پروتونها توسط الکترونهايي که آنها را احاطه کرده اند پوشيده يا محافظت مي شوند . در يک ميدان معناطيسي ، الکترونهاي ظرفيتي پروتونها مي چرخند . اين چرخش که جريان ديامغناطيس محلي خوانده مي شود ، توليد ميدان مغناطيسي متضادي مي کند که در جهت مخالف ميدان مغناطيسي اعمال شده عمل مي نمايد . اين اثر که مانع ديامغناطيسي يا آنيزوتروپي ديا مغناطيسي ناميده ميشود.
اسلاید 15 :
در يک اتم ، جريان مغناطيسي محلي توليد يک ميدان مغناطيسي ثانويه که دارای جهتی مخالف ميدان مغناطيسي اعمال شده است مینماید.در نتيجه، آنیزوتروپی پروتون در مولکول بسته به دانسيته الکتروني اطراف آن از جانب ميدان مغناطيسي اعمال شده محافظت مي شود .هر قدر دانسيته الکتروني اطراف يک هسته بيشتر باشد ميدان مغناطيسي توليد شده توسط الکترونها ، که در جهت عکس ميدان اعمال شده است ، بيشتر خواهد بود .
اسلاید 16 :
در يک محلول براي محاسبه جابجايي شيميايي از يک ترکيب شاهد استفاده مي شود و فرکانس رزونانس هر پروتون نمونه نسبت به آن سنجيده مي شود . به عبارت بهتر اختلاف فرکانس اندازه گیری میشود. ماده شاهد استاندارد ، تترا متيل سيلان
است.علت استفاده از اين ماده اين است که پروتونهاي گروههاي متيل آن بيش از اکثر ترکيبات محافظت مي شود.
تغییرمکان برحسب هرتز
MHz فرکانس طیف سنج
اسلاید 17 :
طيف سنج رزونانس مغناطيسي هسته اي
