Ядерная магнитная резонансная спектроскопия

Перспективным является применение изотопных технологий в медицине [8]. Масштаб их использования иллюстрируется следующими статистическими данными в СГЦА проводится более 36 тыс. медицинских процедур в день и около 100 млн лабораторных тестов в год с применением изотопов. Наиболее широко распространены процедуры, связанные с компьютерной томографией и введением терапевтических агентов. В ядерной медицине основной метод получения изображений с помощью стабильных изотопов — магнитно-резонансная спектроскопия на ядрах Н. Однако есть ещё несколько стабильных изотопов, имеющих спин и чётность 1/2 + ( Не, С, и др.), которые можно использовать для клинических исследований с помощью ядерной магнитно-резонансной спектроскопии. В последние годы интенсивно ведутся исследования возможностей применения Не и Хе для [c.12]

Применение. Метод магнитной резонансной спектроскопии применяется в основном в физике и физической химии для изучения кристаллической структуры, фазовых превращений и движений молекул в твердых телах н для определения ядерных констант [9, 10]. Он имеет большое потенциальное значение для определения молекулярной структуры веществ [4]. [c.248]

Атомами, имеющими ядерный спин, и обычно входящими в состав органических соединений, являются водород и азот. Существует общее правило, согласно которому элементы (за исключением дейтерия и азота) с четным массовым числом не имеют спина. Большинство измерений ЯМР проведено на атомах водорода, и поэтому указанный метод иногда называют протонной магнитной резонансной спектроскопией. [c.52]

Перспективным является применение изотопных технологий в медицине [8]. Масштаб их использования иллюстрируется следуюш ими статистическими данными в США проводится более 36 тыс. медицинских процедур в день и около 100 млн лабораторных тестов в год с применением изотопов. Наиболее широко распространены процедуры, связанные с компьютерной томографией и введением терапевтических агентов. В ядерной медицине основной метод получения изображений с помош,ью стабильных изотопов — магнитно-резонансная спектроскопия на ядрах Н. Однако есть еш,ё несколько стабильных изотопов, имеюш,их спин и чётность 1 /2 + ( Не, С, Р [c.12]

Спектроскопия ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого у-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14,36 кэВ -происходит между состояниями / = % и / = 1/2 мессбауэровского изотопа Те, где I — ядер-ное спиновое квантовое число. Для регистрации спектров Месс-бауэра обычно требуется 1—2 мкмоля Те, содержание которого в природном железе составляет 2,19%. Для белка с молекулярным весом 50 ООО, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2,5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром Те и его электронным окружением изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. Применение мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих белков, относящихся к гемовым и железосерным, обсуждается в опубликованном недавно обзоре [78]. [c.347]

Применение ядерной гамма-резонансной спектроскопии для исследования вещества в конденсированном состоянии основано на некотором изменении ядерных энергетических уровней (в исследуемом образце по сравнению с источником) в зависимости от электромагнитного поля на ядре. Одной из причин такого изменения является различие электронной плотности (5-электро-нов) вблизи ядра, связанное с окислительным состоянием атома и приводящее к сдвигу энергии поглощаемого фотона по отношению к испущенному (химический сдвиг). Другим фактором, определяющим вид спектра поглощения у-излучения, является расщепление энергетических уровней (квадрупольное расщепление) в ядрах со спином > /2 под действием электрического поля, вызванного асимметричностью окружения атома в веществе, которое приводит к появлению дублетных линий в ЯТР спектрах. Величина квадрупольного расщепления позволяет определить тип ближайшего координационного окружения поглощающего атома. Еще один наблюдающийся в таких спектрах вид расщепления линий резонансного поглощения связан с расщеплением в магнитном [c.269]

ЯМР, ЭПР, ЯГР — ядерный магнитный, электронно-парамагнитный, ядерный гамма резонансные методы, ЭСХА-—электронная спектроскопия для химического. анализа. [c.8]

Физические основы спектроскопии ядерного магнитного резонанса определяются магнитными свойствами атомных ядер. Взаимодействие магнитного момента ядра с внешним магнитным полем Во приводит в соответствии с правилами квантовой механики к диаграмме ядерных энергетических уровней, так как магнитная энергия ядра может принимать лишь некоторые дискретные значения Я,- — так называемые собственные значения. Этим собственным значениям энергии соответствуют собственные состояния — те состояния, в которых только и может находиться элементарная частица. Они также называются ста-ционарными состояниями. С помощью высокочастотного генератора можно вызвать переходы между собственными состояниями на диаграмме энергетических уровней. Поглощение энергии можно обнаружить, усилить и записать как спектральную линию, или так называемый резонансный сигнал (рис. 1). [c.10]

Еще одна область возможных применений спектроскопии ядерного магнитного резонанса основана на том, что спектры ЯМР многих соединений зависят от температуры. С таким случаем мы сталкиваемся при изучении спектра диметилформамида. При 40°С в нем наблюдается дублетный резонансный сигнал от протонов метильных групп, а при 160°С в спектре виден только синглет (рис. 3). Причина этих различий в спектрах при двух температурах — высокий барьер вращения вокруг связи карбонильный атом углерода — азот (87,8 кДж/моль), которая обладает частично двойным характером, что можно представить резонансной формой а. Поэтому две метильные [c.13]

Мы рассмотрели магнитный резонанс отдельного ядра и дали объяснение физических основ эксперимента ЯМР. Теперь сосредоточим наше внимание на спектрах ядерного магнитного резонанса органических молекул. При этом мы ознакомимся с двумя явлениями — химическим сдвигом резонансной частоты и спии-спиновым взаимодействием, которые создают основу применений спектроскопии ЯМР в химии и родственных дисциплинах. [c.29]

Радиочастотная область спектра в сочетании с магнитным полем используется в методе ядерного магнитного резонанса (ЯМР). ЯМР наблюдается у веществ, содержащих атомы, ядра которых обладают магнитным моментом (ядра и др.). В спектроскопии ЯМР образец вещества помещают между полосами магнита и подвергают радиочастотному облучению. При определенной частоте облучения и напряженности магнитного поля наблюдается резонансное поглощение энергии, которое может быть обнаружено. Ядра атомов, имеющие различное химическое и магнитное окружение, дают сигнал при различных значениях приложенного магнитного поля. По положению и интенсивности сигналов в спектре ЯМР судят о строении [c.213]

Для определения субмикроколичеств натрия используют флуоресцентные [656], атомно-флуоресцентные [59, 108, 109, 119, 158, 193, 775, 783, 848, 906, 1195] методы, метод резонансно-ионизацион-ной или ступенчатой фотоионизации [109, 775, 860, 1046, 1235, 1236, 1258], оптико-гальванический [489, 782] метод, метод спектрометрии ядерного магнитного резонанса [1239], масс-спектрометрию [902, 964, 1156], рентгенофлуоресцентную спектроскопию [304, 664, 851, 1051, 1247]. [c.133]

Можно сравнительно просто определить, какую природу — химическую (т. е. обусловленную пигментом) или физическую (обусловленную структурой) — имеет данный цветовой эффект. Идентификация и характеристика пигмента обычно является стандартной задачей в органической химии. В последующих главах первой части этой книги приведены основные химические свойства наиболее крупных групп природных пигментов. Гораздо более сложной является проблема взаимодействия молекул пигмента с их ближайшим микроокружением, напри-ме с белками в мембранах. Применение сложных современных физико-химических методов, таких, как резонансная рамановская спектроскопия, линейный и круговой дихроизм и ядерный магнитный резонанс, позволяет решить эту проблему, а также получить информацию о молекулярных изменениях, которые претерпевают некоторые пигменты при их функционировании. Вторая часть этой книги представляет собой обзор функций природных пигментов как в роли окрашивающих агентов, так и в роли участников гораздо более сложных процессов, таких, как фотосинтез, зрение и другие фотореакции, которые могут протекать за время порядка пикосекунд. [c.30]

Уровни сверхтонкой структуры обусловлены наличием собственных моментов (ядерных спинов) у атомных ядер (табл. 14.3). Разности энергий этих уровней очень малы, составляя от десятимиллионных до стотысячных долей электрон-вольта (от тысячных до десятых долей обратного сантиметра). Переходы между такими уровнями лежат в основе группы радиоспектроскопических (спин-резонансных) методов анализа спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), ядер-ного квадрупольного резонанса (ЯКР) и др. [c.335]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основана на измерении резонансного поглощения электромагнитных волн исследуемыми веществами в постоянном магнитном поле. [c.329]

На явлении ядерного магнитного резонанса [235, 1275, 1636, 1650, 1651] основан чрезвычайно точный метод измерения магнитных полей, используемых в масс-спектроскопии применения этого метода описаны многими авторами [156, 159, 160, 282, 429, 494, 507,523, 1234, 1632, 1834, 2015]. Измерение сводится к определению резонансной частоты, и точность составляет обычно л-10" %. Так, Леонтьев добился точности 6-10 %, а Томас — 2,5-10 %. Однако в процессе развертки массы нельзя определять с такой точностью, так как измеряемое поле не является эффективным для ионного пучка в масс-спектрометре, как указывалось ранее. [c.60]

Каждое ядро имеет при заданной напряженности поля только одну характеристическую резонансную частоту. Однако важно отметить, что это относится к напряженности поля именно у этого ядра. Тот факт, что напряженность поля у данного ядра может отличаться от напряженности приложенного поля, делает спектроскопию ядерного магнитного резонанса важным инструментом для химика-органика. Приложенное поле Н стремится нарушить распределение электронов вокруг ядра и таким образом индуцирует слабые магнитные моменты, которые противодействуют приложенному полю. Поле у ядра определяется следующим соотношением [c.207]

Немаловажную роль в распространении спектральных методов играет сложность и малая доступность спектральной аппаратуры. Все эти обстоятельства привели к тому, что в настоящее время для исследования адсорбции гамма-резонансная спектроскопия применяется для ограниченного числа систем [81]. Все большее распространение, особенно в последнее время, получают методы ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса. Самое же широкое распространение получили методы оптической спектроскопии. [c.22]

Лучший и наиболее распространенный способ установления конфигурации полимеров в р-рах — метод ядерного магнитного резонанса высокого разрешения. Вследствие различной геометрич. конфигурации изотактич. и синдиотактич. цепных молекул окружение ядер, на к-рых происходит резонансное поглощение, различно, что обусловливает разницу в значениях химич. сдвигов. Возможно также использование для И. р-ров полимеров ультрафиолетовой спектроскопии. Так, для изотактич. и синдиотактич. полиметилметакрилата обнаружены сильные различия в значении молярного коэфф. поглощения в области 200—250 нм, что объясняется различиями в стереохимии поглощающих свет групп. [c.397]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) представляет собой наиболее широко внедрившийся в практику органической химии вид радиочастотной спектроскопии. Она основана на существовании у ядер ряда изотопов собственного спина, сопряженного с наличием ядерного магнитного момента . При наложении внешнего постоянного магнитного поля возможно несколько квантовых состояний (для спинового числа 1/2 их два) ориентации ядерного спина относительно направления внешнего магнитного поля. Энергетические уровни этих квантовых состояний несколько различаются и поглощение кванта электромагнитной энергии соответствующей частоты обусловливает переход с более низкого энергетического уровня на более высокий. Указанная частота о, называемая резонансной, характерна для ядра каждого данного изотопа и дается соотношением [c.216]

Быстрое развитие физических методов исследования позволило пролить дополнительный свет на строение и некоторые свойства комплексных соединений. В частности, это относится к исследованиям ферроцианидов методами гамма-резонансной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса. [c.158]

В настоящей главе рассматриваются -спектральные методы исследования полиолефинов инфракрасная спектроскопия, метод ядерного магнитного резонанса, измерение механических и диэлектрических потерь. Все эти методы позволяют исследовать такие процессы в полимере, как колебания атомов и их групп и конфор-мационные превращения макромолекул. Поэтому везде, где это возможно, мы будем стараться объяснять экспериментальные факты особенностями молекулярного строения исследуемого полимера. Различные спектральные методы позволяют по-разному подойти к выяснению особенностей данного полимера и имеют, в сущности, очень мало общего. В соответствии с классической теорией методы инфракрасной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса относятся к так называемым резонансным методам, а измерения механических и диэлектрических потерь связаны с явлениями релаксации или запаздывания. Общим между различными методами является то, что воздействие на исследуемый материал фактора X приводит к возникновению реакции этого материала, выражаемой фактором X. Если X изменяется по гармоническому закону, то и л изменяется по такому же закону, но в общем случае с отставанием по отношению к изменению X. Это положение может быть записано следующим образом [c.279]

В о vey F. A., Ядерная магнитная резонансная спектроскопия в нолп-мерах. III. Скорость роста цепи нри образовании изотактического и синдиотактичо-ского полиметилметакрилата, J. Polymer Sd., 46, Л г 147, 59—64 (1960). [c.506]

Оптические методы анализа основаны на измерении характе]5истик оптических свойств вещества (испускание, поглощение, рассеивание, отражение, преломление, дифракция, интерференция, поляризация света), проявляющихся при его взаимодействии с элекгромагнитшш излучением. По характеру взаимодействия электромагнитного излуч(шия с веществом оптические методы анализа обычно подразделяют на эмиссионный спектральный, атомно-абсорбционный, молекулярный абсорбционный спектральный (спектрофотометрия, фотоэлектроколориметрия), люминесцентный, нефелометрический, турбодиметрический, рефрактометрический, интерферометрическиг поляриметрический анализ, а также спектральный анализ на основе спектров комбинационного рассеяния (раман-эффект) и некоторые другие методы, также использующие взаимодействие электромагнитного поля с веществом — ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), ядерная гамма-резонансная спектроскопия (эффект Мессбауэра) и т. д. [c.516]

Еще более современный вариант этого метода — так называемая Фурье-спектроскопия с применением ЭВМ. Прочное положение среди измерителей магнитных полей завоевывают ядерно-магнитные резонансные (ЯМР) тесламетры — самые точные измерители магнитной индукции. [c.63]

Расширяется круг доступных технологу тонких физических методов. Кроме традиционных дифракционных методов (рентгено- и электронография) применяют нейтронографию, мессбауэрографию, появились. методы каналирования тяжелых частиц и электронов Работы по изучению минеральных веществ и продуктов переработки невозможны без исследования их электронных и колебательных спектров. Развиваются новые спектральные методы, растет их значение. Вслед за эмиссионной и абсорбционной рентгеновской спектроскопией получили развитие электронная рентгеновская спектроскопия и ее раздел — оже-спектроскопия, которые открывают новые возможности изучения процессов и веществ. Ценную химическую информацию дает мессбауэровска (ядерная 7-резонансная)" спектроскопия, которая во многих научных центрах становится рядовым, широко применяемым методом. Достижения радиоспектроскопии (электронный парамагнитный и ядер-ный магнитный резонанс, в том числе в релаксационном варианте) обеспечивают возможность изучения жидких и твердых веществ почти всех элементов периодической системы. Давно используются магнитные измерения. Все чаще привлекается масс-спектрометрия. [c.200]

Методы различны по стоимости аппаратурного оформления. Наиболее дешевые — титриметрические, гравиметрические, потенциометрические методы. Аппаратура большей стоимости используется, например, в вольтампе-рометрии, спектрофотометрии, люминесценции, атомной абсорбции. Наиболее высока стоимость аппаратуры, используемой в нейтронно-активационном методе анализа, масс-спектрометрии, ЯМР- и ЭПР-спектроскопии (ядерно-магнитно-резонансная и электронно-парамагнитно-резо-нансная), в атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. [c.37]

Спектры атомов. При сообщении атому энергии изменяется по крайней мере одно квантовое число. Появляющиеся при этом сигналы относятся к видимой (800—200 нм) и рентгеновской (1 —10 А) областям спектра. В рентгеновской области спектра для аналитических целей используют сигналы, связанные с изменением главного квантового числа п. Интересные для аналитиков оптические спектры связаны в основном с изменением побочного квантового числа I (наряду с изменением и или т ). Ввиду большего разнообразия переходов оптические спектры имеют значительно большее число линий, чем рентгеновские. Если вырождение спинового момента электрона /Пз снимается внешним магнитным полем, то становятся возможными энергетические переходы с изменением т , дающие сигналы в микроволновой области (10 —10 Гц). Эти сигналы образуют спектр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Атомное ядро подобно электрону может обладать собственным вращательным моменгом, ядерным спином. Воздействие внешнего магнитного поля также снимает его вырождение, что делает возможным энергетические переходы в области радиочастот (10 —10 Гц). Получающиеся при этом спектры называют спектрами ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Оба метода, ЭПР и ЯМР, относят к резонансной магнитной спектроскопии [c.177]

Спектроскоппя ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах углерода С — относительно новый метод структурного анализа полисахарида. В его развитие видный вклад вносит школ 1 советских ученых-химиков, возглавляемая академиком Н. К. Ко четковым. Физические основы метода подробно изложены в многочисленных публикациях, в частности в капитальном обзоре А. С. Шашкова и О. С. Чижова [ИЗ], к которому мы отсылаем читателей, желающих ознакомиться с общими положениями спектроскопии ЯМР, в том числе на ядрах углерода С, и техникой эксперимента. Отметим только, что ири съемке спектров обычно применяется тотальный двойной резонанс с подавлением спин-спинового взаимодействия С с протонами. В связи с этим теряется информация, связанная со спин-спиновым взаимодействием — Н. Таким образом, в спектре С-ЯМР основную информацию дает положение резонансных линий, т. е. химический сдвиг. [c.77]

Резонансные частоты при магнитных полях около 10 эрстед радположены между 1 и 50 МГц (метровые волны). При постоянном магнитном поле условие резонанса достигается путем изменения частоты электромагнитного излучения (магнитная составляющая которого направлена перпендикулярно к магнитному полю). В большинстве случаев изменяют магнитное поле при постоянной частоте — принцип ядерного резонанса или. ЯМР-спектроскопии (ЯЛ№ —ядерный магнитный резонанс). Резонансные линии и расстояния между ними задаются поэтому в единицах напряженности магнитного поля. Вследствие экранирующего воздействия элёктронной оболочки происходит ослабление магнитного поля в месте расположения ядра [c.398]

Кроме обычной ЯКР-спектроскопии существует ряд других экспериментальных методов исследования, которые позволяют получить сведения о ядерном квадрупольном взаимодействии. К их числу следует отнести ЯМР-спектроскопию, которая дает возможность измерять константу ядерного квадрупольного взаимодействия e Qq в твердых телах (см. разд. II, Б, 2). В благоприятных случаях величину удается определить и для жидких образцов по времени ядерной магнитной релаксации [27, 28]. Гартман и Ган [29] использовали для определения величины ядер с очень низким естественным содержанием двойной ядерный резонанс при этом в исследуемом образце одновременно присутствуют ядра того же элемента с высоким естественным содержанием, от которых получают сильный сигнал (например, в случае ядер К в КСЮз). Иногда удается определить величину и даже знак e Qq по сверхтонкой структуре спектров ЭПР [30]. Метод двойного электронно-ядерного резонанса (Еп(1ог) [30] дает возможность лучше разрешить и точнее измерить сверхтонкое расщепление, а следовательно, и получить более точное значение e Qq. Для свободных молекул величину e Qq можнс определить по вращательным спектрам газообразных веществ [31]. В случае легких атомов и молекул с малым молекулярным весом для определения величины e Qq применяется метод молекулярных или атомных пучков [32]. Следует отметить, что сам эффект ядерного квадрупольного взаимодействия был открыт Шюлером и Шмидтом [33 при исследовании очень малых сдвигов в сверхтонкой структуре оптических спектров. Существует еще несколько методов экспериментального исследования ядерного квадрупольного взаимодействия, которые относятся к области ядерной физики. Широко известным примером такого рода является -(-резонансная, или мес- [c.220]

Протоны (Н, см. XXVII), связанные с тем же углеродным атомом, что и гидроксильная группа, обычно дезэкранированы и расположены в области 6=3,5—4,5 м.д. [И]. Как будет видно в этом разделе, положение и форма резояаноного сигнала зависят не только от их аксиального или экваториального характера, но и от числа и ориентации соседних вицинальных протонов, Поэтому спектроскопия ядерного магнитного резонанса имеет большое значение для установления окружения гидроксильных групп и их конфигурации. Совершенно аналогичные аргументы применимы к соответствующим протонам (Н, см. XXVIII) в ацетатах, которые отличаются от протонов Н в спиртах только тем, что их резонансные сигналы смещены в более слабое поле на 1,1 м.д. (т. е. в область 4,6—5,6 м.д.) [И]. [c.103]

Ядерная гамма-резонансная (ЯГР) или мессбауэ-ровская спектроскопия. Основана на наблюдениях т. н. Мессбауэра эффекта, позволяющего выделять и регистрировать резонансное поглощение или рассеяние атомными ядрами гамма-квантов, не осложненное ни отдачей, ни тепловым движением ядер-излучателей и поглотителей (явлениями, приводящими в отсутствие эффекта Мессбауэра к смещению и уширению резонансной области энергий). Чрезвычайная острота такого неискаженного гамма-резонанса, его высочайшая избирательность позволяют не только заметить ничтожные (до 10 "-10 %) изменения энергии излучаемых и поглощаемых (или рассеиваемых) квантов, но и количественно их охарактеризовать, компенсируя эти изменения эквивалентным допплеровским сдвигом частоты квантов при движении источника или поглотителя (рассеивателя) со скоростью порядка нодчас всего несколько микрон/сек. Столь высокая чувствительность обеспечивает возможность наблюдения и количественного описания взаимодействий между электронными оболочками и электрич. зарядом, квадрунольным и магнитным моментами атомного ядра. По виду ЯГР-снектров удается раздельно охарактеризовать общее число -электронов и плотность их облака в районе расположения атомного ядра, участив в валентных связях -, р- и -электронов, взаимодейст- [c.535]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология