DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин...
Transcript of DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин...
![Page 1: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/1.jpg)
Лекция 1
Магнитная радиоспектроскопия
(ЯМР, ЭПР)
![Page 2: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/2.jpg)
План темы
•В каких случаях РС применима?
•Какую информацию о системе дают ЯМР и ЭПР?
Диамагнетик: Ослабляет приложенное поле. (He, H2O, Au, CH4, Ag, Bi).
Парамагнетик: Усиливает приложенное поле. (Pt, Al, O2, NO, CuCl,,UF6).
Ферромагнетик: Усиливает приложенное поле. (Fe, Co, Ni).
c<0 (10-4-10-6)
=0 M=0
c>0 (10-2-10-4)
0 M=0
c=C/T
c>>0 (104-105)
0 M0
M=cH
![Page 3: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/3.jpg)
История магнитного резонанса
1896 – П.Зееман: расщепления уровней в магнитном поле
1939 - И.Раби: резонансное измерение магнитных моментов
ядер в молекулярном пучке
1944 – Е.К. Завойский: экспериментальное наблюдение ЭПР
1946- Ф.Блох, Э.Персел: экспериментальное наблюдение ЯМР
1966 –Р.Эрнст: импульсный ЯМР с Фурье преобразованием
1971– Дж Джинер: двумерный ЯМР
1972 - П.Лаутербур, П.Мэнсфилд: ЯМР-томография
1977 – Дж.Вауф, Е.Стейскал, Дж.Шефер: ЯМР высокого
разрешения в твердом теле
1980 – Дж.Джэксон: односторонний ЯМР
![Page 4: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/4.jpg)
Нобелевские премии
1952 –физика Блох, Парсел
-явление ЯМР
1991 –химия Эрнст
-импульсный ЯМР
2002 –химия Вютрих
-2D - ЯМР
2003 –медицина Мэнсфилд, Лаутербур
-томография
![Page 5: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/5.jpg)
История магнитного резонанса: Казань 1944
Евгений Константинович Завойский
![Page 6: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/6.jpg)
История магнитного резонанса: Казань 1944
![Page 8: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/8.jpg)
Радиоспектроскопия: ЯМР и ЭПР
ЭПР – парамагнитные частицы, магнитный момент электрона
ЯМР – диамагнитные молекулы, магнитные моменты ядер
Высокое разрешение Низкое разрешение (измерение Т1 и Т2 )
Градиентные методы (томография, измерение D)
Односторонний ЯМР
![Page 9: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/9.jpg)
ЯМР – высокое разрешение
![Page 10: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/10.jpg)
ЯМР: релаксометрия
![Page 11: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/11.jpg)
Градиентный ЯМР: томография
![Page 12: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/12.jpg)
Односторонний ЯМР
Mobile Unilateral
Surface Explorer
![Page 13: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/13.jpg)
Односторонний ЯМР: каротаж
![Page 14: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/14.jpg)
Магнитный момент и гиромагнитное
отношение
M =V
dVс
)]([2
1rjrM
![Page 15: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/15.jpg)
Магнетон Бора,
ядерный магнетон
![Page 16: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/16.jpg)
Магнитный момент: g-фактор
)1(2
)1()1()1(1
=
JJ
JJLLSSg
![Page 17: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/17.jpg)
Свойства некоторых ядер, используемых в ЯМР
Изотоп Спин
ядра
g /2
(МГц/Тл)
%
содержания
1H 1/2 5.585 42.575 99.985
2H 1 0.857 6.53 0.015
13C 1/2 1.405 10.71 1.108
14N 1 0.404 3.078 99.63
15N 1/2 -0.56 4.32 0.37
17O 5/2 -0.76 5.77 0.037
19F 1/2 5.257 40.08 100
23Na 3/2 1.478 11.27 100
31P 1/2 2.263 17.25 100
![Page 18: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/18.jpg)
ЯМР: наблюдаемые ядра
I
Спин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным числом нейтронов NN всегда равен нулю. На таких ядрах (12С, 16О и др.) наблюдать ЯМР невозможно.
II
Ядра с четным Z и нечетным NN (или, наоборот, с нечетным Z при четном NN) составляют группу ядер с полуцелым спином: 1H, 19F (J=1/2); 7Li, 23Na (I=3/2).
III
Третью группу составляют ядра с нечетным числом протонов Z и нечетным числом нейтронов NN. Они имеют целый спин: 2H, 14N (I=1); 10B, 22Na (I=3).
Для всех ядер второй и третьей групп возможно наблюдение ЯМР
![Page 19: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/19.jpg)
Магнитный момент в магнитном поле
cos)B,M( MBE ==
zNN BmgBIgE == cosI = 1/2
1H,
13C,
19F,
31P…
002
B
=
B01 B02
B0
mz=+1/2
mz=-1/2 E
E1 E2
![Page 20: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/20.jpg)
Магнитный момент в магнитном поле
![Page 21: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/21.jpg)
Свойства некоторых ядер, используемых в ЯМР
Изотоп Спин
ядра
g /2
(MHz/T)
%
содержания
1H 1/2 5.585 42.575 99.985
2H 1 0.857 6.53 0.015
13C 1/2 1.405 10.71 1.108
14N 1 0.404 3.078 99.63
15N 1/2 -0.56 4.32 0.37
17O 5/2 -0.76 5.77 0.037
19F 1/2 5.257 40.08 100
23Na 3/2 1.478 11.27 100
31P 1/2 2.263 17.25 100
![Page 22: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/22.jpg)
Магнитная радиоспектроскопия
Шкала частот
электромагнитных волн
102
104
106
108
1010
1012
1014
1016
1018
1020
1022
Радиоволны
Частота, Гц
СВЧ Рентген ИК УФ
Ви имый
![Page 23: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/23.jpg)
Спектроскопия ЯМР: химический сдвиг
HO-CH2-CH3
1951 Arnold J.T., Yu F.C.
![Page 24: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/24.jpg)
Химический сдвиг - природа
![Page 25: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/25.jpg)
Химический сдвиг: ароматические циклы
![Page 26: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/26.jpg)
Абсолютный химический сдвиг
Безразмерная величина -шкала
![Page 27: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/27.jpg)
Химический сдвиг: доноры и акцепторы
![Page 28: DESTRUCTION OF METHANE BY NANOSECOND …site-285580.mozfiles.com/files/285580/NMR_2015_1.pdfСпин ядер изотопов с четным числом протонов Z и четным](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022071010/5fc85c762921dc2440124a3d/html5/thumbnails/28.jpg)
Химический сдвиг - таблицы