Oblast záření λ (μm) ṽ (cm-1) V (Hz) e (eV) typ excit metoda

podmínky:

• plynné skupenství
• permanentí dipólový moment (změna dipólm. při rotaci = výběrové pravidlo)

absorpce záření z radiofrekvenční, resp. mikrovlnné oblasti spektra vzorkem ve vnějším silném homogenním magnetickém poli

• absorpce záření z radiofrekvenční, resp. mikrovlnné oblasti spektra vzorkem ve vnějším silném homogenním magnetickém poli

• vybuzení - jader do vyšších energetických stavů, které se liší

• - elektronů od nižších stavů ORIENTACÍ SPINU

• Jaderná (nukleární) magnetická rezonanční spektroskopie (NMR)

• Elektronová paramagnetická rezonanční spektroskopie (EPR, ESR = Elektron spinová rezonanční spektroskopie)

PODSTATA NMR SPEKTRA

• PODSTATA NMR SPEKTRA

• využívá se magnetických vlastností jader atomů

• rotace jádra je charakterizována momentem hybnosti (spin, spinový moment hybnosti)

• I – jaderné spinové kvantové číslo, které závisí na počtu neutronů a protonů v jádře a jejich kombinací
• I ≈ (0 → 6), násobky ½ nebo nula
• 0, ½, 1, 3/2, 2, 5/2, 3, 7/2, 4, 9/2, 5, 11/2, 6

pravidla (A = Z + N)

• pravidla (A = Z + N)

• 1) A = sudé, Z = sudé → I = 0; = 0; nemagnetická j.

• nelze měřit NMR spektra

• 2) A = liché → I = ½, 3/2, 5/2, 7/2, 9/2, 11/2 jsou magnetická

• 3) A = sudé, Z = liché → I = 1, (2), 3, (4, 5), 6 jsou magnetická

• I = ½: 1H, 13C, 15N, 19F, 31P kulově symetrické rozlož. nábojů

• I 1: nesymetricky rozlož. náboje → elektrický kvadrupólový moment

• je mechanický moment

• rotace elektricky nabité částice → magnetické pole → magnetický moment

• MAGNETICKÝ MOMENT JÁDRA

• γ = Gyromagnetický poměr – charakteristický pro jádro urč. izotopu

pro 114 stálých izotopů

• pro 114 stálých izotopů

• většina z nich má I = lichý násobek ½

• příklady:

• I = ½: 1H, 13C, 15N, 19F, 31P
• I = 3/2: 7Li, 11B, 35Cl, 37Cl, 79Br, 81Br
• I = 5/2: 17O, 27Al, 127I g – faktor spin-orbitální interakce (100)
• I = 7/2: 51V, 59Co m – hmotnost jádra
• I = 9/2: 93Nb, 209Bi e – náboj jádra

• pouze 6 izotopů má I = celému číslu ≠ 0:

• I = 1: 2H, 6Li, 14N
• I = 3: 10B, 105Eu
• I = 6: 50V

• izotopy 12C, 16O, 32S magnetický moment NEMAJÍ

v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole – nahodila orientace magnetických momentů jednotlivých jader

• v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole – nahodila orientace magnetických momentů jednotlivých jader

• aplikace statického magnetického pole:

• precesní pohyb

• Larmorova precesní frekvence

• štěpení hladin energie

• (energie interakce)

• (- minus odpovídá

• snížení energie při

• souhlasné orientaci

• a )

• δ není libovolný, Em je kvantována
• - počet možných orientací je dán magnetickým kvantovým číslem mI
• mI nabývá hodnot v rozmezí – I, (- I + 1), … (I – 1), I, celkem (2I + 1) hodnot

(2I + 1) = počet možných orientací a počet hladin Em

• (2I + 1) = počet možných orientací a počet hladin Em

• štěpení hladin je analogické Zeemanovu efektu

• příklad:

• I = ½; → 2 hodnoty mI: mI = + ½, mI = - ½
• I = 1; → 3 hodnoty mI: 1, 0, -1
• složky ve směru z ( = )
• pro: mI = + ½ (paralelní orientace a ) je nižší hodnota
• pro: mI = - ½ (antiparalelní orientace a ) je vyšší hodnota

výběrové pravidlo: ∆mI = ± 1

• výběrové pravidlo: ∆mI = ± 1

• přechody mezi - ½ a + ½ jsou přípustné
• přechody mezi -1 a 0, 0 a +1 jsou přípustné
• přechod mezi -1 a +1 není přípustný

• energie nutná k přechodu do stavu s vyšší magnetickou energií se získá absorpcí kvanta elmag. záření s energií rovnou energet. rozdílu mezi dvěma stavy

• pro

• srovnáme s

• tj. jádro v magnetickém poli absorbuje elektromagnetické záření o přesně stejné frekvenci, jako je LARMOROVA frekvence precesního pohybu
• obě frekvence musí být v rezonanci

elektromagnetické záření – radiofrekvenční (vysokofrekvenční) magnetické pole B1

• elektromagnetické záření – radiofrekvenční (vysokofrekvenční) magnetické pole B1

• vektor magnetické indukce B1 kolmé na vektor B0 elmag. ind. stat. pole

• → nastává nukleární magnetická rezonance

IZOTOP PŘÍRODNÍ I MAGNET. REZONANČNÍ REL. ZASTOUPENÍ MOMENT FREKVENCE CITLIVOST

• IZOTOP PŘÍRODNÍ I MAGNET. REZONANČNÍ REL. ZASTOUPENÍ MOMENT FREKVENCE CITLIVOST

• (%) (A.m2.1027) (MHz) vztaž. na 1H

• 1H 99,99 ½ 14,11 42,58 1

• 2H 0,01 1 4,33 6,54 1,5.10-6

• 10B 18,83 3 9,09 4,58

• 11B 81,17 3/2 13,58 13,66 0,13

• 12C 98,89 0 0 - -

•