ЯМР

ЯМР - ядерный магнитный резонанс, явление резонансного (резко усиленного) поглощения радиочастотной электромагнитной энергии веществом с ненулевыми магнитными моментами ядер, находящимися в постоянном магнитном поле. ЯМР обычно наблюдается в однородном постоянном магнитном поле B1, на которое накладывается слабое радиочастотное поле B2, перпендикулярное B1. Явление ЯМР открыли Ф. Блох и Э. Пёрселл (1946), за что были в 1952 удостоены Нобелевской премии.

Возможны две ориентации магнитного момента ядра: "по полю" и "против поля". Возникающие два уровня энергии за счёт взаимодействия магнитного момента ядра с внешним полем B₁ разделяет энергия ΔE=2μB₁. При условии, что hν₂=ΔE или ω₂=γB₁, где h- постоянная Планка, v₂- частота радиочастотного поля B₂, w₂- его циклическая частота, γ- т.н. гиромагнитное отношение ядра, наблюдается резонансное поглощение энергии поля B₂, называемое ЯМР.

Техника эксперимента.

На явлении ЯМР основана широко применяющаяся спектроскопия ЯМР. Образец исследуемого вещества помещают как сердечник в катушку генерирующего контура (поле B₂), расположенного в зазоре магнита, создающего поле B₁. При ω₂=ν₂ наступает резонансное поглощение, что вызывает падение напряжения на контуре, в схему которого включена катушка с образцом. Падение напряжения детектируется, усиливается и подаётся на записывающее устройство.

Область спектра, в которой имеется детектируемый сигнал с одним или несколькими максимумами, называется линией поглощения ЯМР. Шириной линии поглощения называют ширину наблюдаемой линии, измеренной на половине максимальной интенсивности, и выраженной в Гц.

Пример спектра протонного магнитного резонанса (ПМР)

Чаще всего применяется так называемый ПМР- протонный магнитный резонанс 1H (ядра атомов водорода). Также различают ЯМР тяжелых изотопов (содержащих на 1 нейтрон больше, чем преобладающие в природе изотопы этих элементов) углерода ¹³C, азота ¹⁵N, фтора ¹⁹F, кремния ²⁹Si фосфора ³¹P. Резонанс других ядер используется гораздо реже.

Основным параметром спектров ЯМР является т.н. химический сдвиг- отношение разности наблюдаемого сигнала ЯМР и некоторого условного эталонного сигнала к частоте эталона, взятое с соответствующим знаком, и выраженное в миллионных долях (м.д.). Величины хим. сдвигов обладают существенной характеристичностью, и позволяют определять по спектрам ЯМР наличие определённых молекулярных фрагментов. Соответствующие данные о хим. сдвигах различных ядер публикуются в учебных пособиях, справочных таблицах, базах данных ит.п.

---

Литература

Химическая энциклопедия,том 5, М:Большая Российская Энциклопедия, 1998.