Спектроскопия ядерного магнитного резонанса на ядрах

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основана на взаимодействии электромагнитного излучения с энергией 10 — 10 эВ с помещенным в постоянное магнитное поле веществом, содержащим атомы элементов, ядра которых обладают спином =4 . Такими ядрами являются ядра атомов водорода Н, углерода ЧЗ, фтора Р, фосфора и некоторых других элементов с нечетным массовым числом. Наибольшее распространение получила спектро- [c.283]

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]

В основе спектроскопии ядерного магнитного резонанса лежат магнитные свойства атомного ядра. Из ядерной физики мы знаем, что некоторые ядра, в том числе и протон, обладают угловым моментом Р, который в свою очередь обусловливает появление у этого ядра магнитного момента л. Обе величины связаны соотношением [c.17]

Как уже отмечалось во введении и предыдущих главах, спектроскопию ядерного магнитного резонанса можно использовать для изучения быстрых обратимых реакций. Форма линий сигналов ЯМР чувствительна к процессам химического обмена, если эти процессы оказывают влияние на параметры ЯМР изучаемого ядра. Поэтому спектры ЯМР многих соединений зависят от температуры В последующих разделах мы обсудим физическую сущность этого явления, которое называют сейчас динамическим ЯМР, и проиллюстрируем его применение в органической химии иа конкретных примерах. [c.252]

Ядерная химия играет очень важную роль в аналитических применениях и при идентификации различных частиц. В какой-то мере с этим связана и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия). Мы не собираемся здесь рассматривать довольно сложную экспериментальную технику этого метода, а остановимся лишь на его принципах. Они основаны на том, что атомное ядро обладает магнитными свойствами, зависящими от его состава и окружения в молекуле. Ограничимся простейшим атомом— водородом — и покажем, как можно отличить атомы водорода в метане СН4 от атомов водорода в бензоле С Н , пользуясь методом ЯМР-спектроскопии. [c.429]

Рассмотреть основные принципы важнейших методов молекулярной спектроскопии спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) и видимой областях, инфракрасной (ИК) спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР, или рамановской спектроскопии), спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах и масс-спектрометрических методов. [c.146]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спек-троскопия) — физический метод, основанный на регистрации индуцированных радиочастотным полем переходов между ядерными магнитными энергетическими уровнями молекул вещества, помещенного в постоянное магнитное поле. Переходы между ядерными магнитными уровнями возможны для ядер, обладающих магнитным моментом, т. е. имеющих спиновое квантовое число 1, не равное нулю. Такими свойствами обладают ядра Н, С, Р, Р, у которых 1 = /2, и др. Совокуп--чость сигналов переходов между энергетическими уровнями [c.50]

ЯМР-спектроскопия - спектроскопия ядер-ного магнитного резонанса ЯМР-спектроскопия - спектроскопия ядерного магнитного резонанса на ядрах углерода [c.10]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса на ядрах С [c.558]

Существование подобных определенных энергетических состояний особенно важно, поскольку переход ядра между этими состояниями является основным процессом, на котором основана спектроскопия ядерного магнитного резонанса. [c.173]

После первых работ, выполненных более двадцати лет назад, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) развивалась с фантастической быстротой. В принципе этот метод можно использовать для изучения всех ядер, которые обладают собственным моментом количества движения и связанным с ним магнитным моментом. Однако существенное значение имеют исследования на ядрах F, и В. Наибольшее число работ относится к изучению ЯМР на протонах, и соответственно в этой главе будет обсуждаться преимущественно протонный магнитный резонанс (ПМР). [c.179]

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]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основана на взаимодействии электромагнитного излучения с энергией 10 — —10 эВ с помещенным в постоянное магнитное поле веществом, содержащим атомы элементов, ядра которых обладают спином /=V2- [c.246]

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]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) является наиболее мощным и информативным методом физико-химического исследования органических соединений. Мы рассмотрим только протонный магнитный резонанс (ПМР).— резонанс на ядрах водорода, поскольку этот вид ЯМР применяется наиболее широко. [c.94]

Чтобы понять спектроскопию ядерного магнитного резонанса, нужно познакомиться с двумя свойствами ядер — их результирующим спином, обусловленным протонами и нейтронами (обе эти частицы имеют спиновое квантовое число, равное 7г), и распределением положительного заряда. Несколько различных типов ядер изображено на рис. 8-1. Если спины всех частиц спарены, то результирующего спина нет и квантовое число ядерного спина I равно нулю. Распределение положительного заряда при этом сферическое, и, как говорят, квадрупольный момент ядра eQ (где е — единица электростатического заряда, а Q — мера отклонения распределения заряда от сферической симметрии в данном случае Р=0) равен нулю. Сферическое бесспиновое ядро, изображенное на рис. 8-1, а, является примером случая, когда [c.262]

Из всех спектроскопических методов, которые широко применяются в комбинации с газовой хроматографией, спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) имеет наименьшую чувствительность. Об этом приходится сожалеть, так как спектроскопия ЯМР дает большой объем специфической информации, которая часто необходима для определения структуры соединений, разделенных методом газовой хроматографии. Такой информацией может быть химическая природа имеющихся групп, их структурная связь друг с другом, а также их пространственное (стереохимическое) соотношение. Особенно много информации несут в себе спектры резонанса на ядрах водорода (протонах) органических соединений. В этой главе кратко рассмотрены физические основы спектроскопии ЯМР, показано, как с помощью этого метода можно получать структурную информацию, отмечены связанные с этим трудности и описана необходимая аппаратура. [c.292]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Если атом, обладающий магнитным моментом, попадает в магнитное поле, то он поглощает электромагнитное излучение определенной частоты. Эта частота очень сильно зависит от химического окружения ядра. [c.167]

Важной особенностью спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), представляющей непосредственный интерес для химии, служит то обстоятельство, что напряженность внешнего поля Яо, требуемая для достижения резонанса на фиксированной частоте V, зависит от электронного окружения исследуемого. ядра. Действительно, электроны экранируют ядро, благо-даря чему реальная напряженность магнитного поля в точке ядра (Як) отличается от напряженности приложенного поля Яо, т. е. [c.82]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса [1—3] имеет большое значение для установления строения синтетических красителей. Способность метода протонного ЯМР (ПМР) охарактеризовать алифатические боковые цепи и замещение ароматических колец дополняет методы ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии высокого разрешения (см. гл. 12). Кроме того, метод ЯМР на ядрах С (ЯМР- С) позволяет непосредственно наблюдать углеродные атомы скелета и углеродсодержащих функциональных групп, в которых нет протонов (например, карбонильных, нитрильных). [c.218]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР). С помощью этого метода можно определять около 135 естественных изотопных ядер с некомпенсированными спинами (1Ф0). Чаще всего исследуют ядра >Н, н, В, с, i N, 0, и зф. [c.329]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. При изучении окисления непредельных соединений практическое значение может иметь ЯМР на атомах Н и С. Для обоих этих ядер спиновое - квантовое число /= /2. вследствие чего во внешнем магнитном поле для них существуют 27+1=2 ориентации — параллельная приложенному полю и антипараллельная. При поглощении энергии электромагнитного излучения (Е=к ) в ядре возможен переход с нижнего энергетического уровня на верхний (соответствующий антипараллельной ориентации). Условие такого перехода описывается уравнением [c.204]

Такого рода исследования были невозможны до появления спектроскопии ядерного магнитного резонанса, с помощью которой биологи и физики могут исследовать состояние воды в раковых клетках. Она позволяет изучать ядра водорода воды тканей в живых клетках без их разрушения. [c.276]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В основе метода ЯМР лежит поглощение электромагнитных волн в радиочастотном диапазоне ядрами, обладающими механическим моментом или спином, а следовательно, магнитным моментом. К их числу относятся ядра, которые имеют четное массовое число и нечетный атомный номер, а также ядра с нечетным массовым числом и четным или нечетным атомным номером. Под действием электромагнитного излучения с определенной частотой в таких системах могут происходить различные переориентации ядерных спинов, которые сопровождаются поглощением или излучением энергии. В результате изучения зависимости величины поглощения от частоты излучения можно получить спектр ЯМР. [c.124]

В оптической спектроскопии коэффициенты поглощения не зависят от интенсивности источника излучения. Это объясняется тем, что возбужденная система очень быстро (примерно за 10 с) возвращается в основное состояние, а освобожденная при этом энергия рассеивается в виде тепла. Напротив, в ЯМР-спектроскопии при большой напряженности вращающегося магнитного поля Н- (т. е. при большой амплитуде этого поля) может наблюдаться ослабление или даже полное исчезновение сигнала поглощения. Это явление (насыщение) является следствием изоляции ядер от окружающей их решетки ядра в отличие от электронов не могут отдать избыточную энергию путем соударений. Этот факт объясняет, почему в экспериментах по ядерному магнитному резонансу приходится использовать радиочастотное поле малой интенсивности. [c.21]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса. С помощью ЯМР" спектроскопии [26] весьма успешно изучают как строение переходных соединений [23], так и структуру образующихся фенольных форполимеров [24, 25]. Этот метод позволяет определить количественно соотношение о- и и-гидроксиметильных групп в феноло-спиртах, а также соотношение о,о-, о,п- и п,н-метиленовых в бисфе-нолах. Спектры ЯМР позволяют судить о наличии алкильных заместителей в фенольном ядре, а также четко различать резольные и новолачные форполимеры. [c.100]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия) представляет собой особый вид абсорбционной спектроскопии. Явление резоиаиса в спектре ЯМР наступает лри поглощении электромагнитного излучения парамагнитными ядрами, находящимися в однородном внешнем магнитном поле. Маг-иитиы.м моментом обладают ядра, в состав которых входнт нечетное число нен- ронов или протонов (табл. 13). [c.137]

Наиболее мощным методом для исследования структур карбениевых ионов в растворах является спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах Н, С и в меньшей степени на [33]. Для снятия спектра обычно приготовляют растворы карбениевого иона в суперкислой среде и при возможно более низкой температуре с тем, чтобы максимально уменьшить возможность протекания каких-либо реакций с образующимся ионом, осо- [c.530]

В течение последних двух десятилетий были достигнуты большие успехи в развитии инструментальных методов анализа органических соединений. Так, применение инфракрасной спектроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса с фурье-преобразованием позволило резко ускорить регистрацию спектров и уменьпгать необходимое для этого количество вещества. Благодаря использованию мощных магнитов и методик двумерной спектроскопии удалось значительно улучшить разрешение сложных спектров ЯМР. Новые спектрометры ЯМР оснащаются системами автоматической обработки данных, с помощью которых можно храфически идентифицировать родственные спин-спиновые системы и обнаруживать пространственно сближенные ядра. [c.8]

Предлагаемая читателю книга Р. Шрайнера, Р. Фьюзона, Д. Кёртина и Т. Моррилла Идентификация органических соединений издается на русском языке во второй раз. Первое издание книги, написанной Шрайнером и Фьюзоном, было переведено на русский язык и выпущено Издательством иностранной литературы в 1950 г. под названием Систематический качественный анализ органических соединений и долгое время пользовалось признанием химиков-органиков, встречающихся в своей практике с проблемой идентификации неизвестных органических веществ. Однако за тридцать лет со времени выхода в свет этой книги произошли весьма значительные изменения в методическом оснащении органической химии. Помимо классических методов исследования состава смесей и строения индивидуальных веществ, сохраняющих и поныне свое значение, появились такие мощные методы, как масс-спектрометрия органических соединений, методы спектроскопии ядерного магнитного резонанса на протонах, ядрах углерода-13, фтора, фосфора, бора и других. Обычными даже для рядовой органической лаборатории стали приборы для спектрометрии в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. [c.5]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса Такие ядра как Н, Ф, В На образец воздействуют радиочастотный сигнал и сильное магнитное поле. Измеряется зависимость интенсивности сиша-ла от напряженности поля Когда совместное действие частоты и напряженности поля соответствует энергии, необходимой для изменения ориентации ядер по отношению к полю, некоторая часть излучения поглощается Используется в основном протонный резонанс. Соседние ядра вызывают расщепление сигнала. Это позволяегг изучать пространственное расположение ядер и выяснять природу окружения атомов [c.27]

История развития и становления спектроскопии ядерного магнитного резонанса на ядрах С (ЯМР весьма любопытна. Десять-пятнадцать лет тому назад среди спектроскопистов и химиков, активно использовавших спектроскопию ПМР, существовало убеждение, что многие нерешенные в то время проблемы будут решены, как только появятся реальные возможности проводить измерения спектров магнитного резонанса углерода при естественном содержании изотопа в образце (1,1%). В течение долгого времени реализация этой голубой мечты оставалась невозможной из-за трудностей экспериментального характера, связанных главным образом с низкой чувствительностью спектрометров. Лишь Лау-тербур начиная с 1956 г. в полном одиночестве медленно, но методически публиковал данные изучения спектров ЯМР простейших классов органических молекул. Он использовал очень трудоемкую методику регистрации спектров (адиабатическое быстрое прохождение), которая оставляла мало надежд на широкое применение. Начиная с 1963—1964 гг. спектроскопией ЯМР начали заниматься еще несколько групп исследователей Грант (США), Стозерс (Канада) и Липпмаа (СССР). Этот этап развития метода был связан с внедрением методов двойного резонанса (спиновая развязка от протонов) и применением накопителей слабых сигналов на основе многоканальных анализаторов. Постепенно стали появляться исследования, содержащие большой объем измерений и широкие обобщения. С 1968 г. к этим группам присоединился Дж. Робертс с сотрудниками, начавший [c.5]

Очень тонкие спктроскопические измерения показали, что ядерный спин и энергии взаимодействия между магнитным моментом ядра и внешним полем квантованы подобно всем другим атомным свойствам. В отличие от того, что мы наблюдаем для обычных макроскопических магнитов, для ядерных спинов в природе существуют лишь некоторые строго определенные значения спина, с которыми связаны строго определенные уровни энергии. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) изучает переходы между такими уровнями энергии. [c.219]

Элемент бор имеет два природных изотопа, нр чем содержание составляет 18,3%, а "В — 81,7%. Оба ядра имеют магнитные моменты, но обычно в исследованиях ядерного магнитного резонанса соединений бора рассматривают только резонанс на В. Спин атома В равен /г. Впервые об изучении резонанса на В сообщали Огг [1] и Шулери [2, 3] спектроскопия ядерного магнитного резонанса на В сыграла важную роль в определении структуры гидридов бо-ра [4]. [c.229]

При рассмотрении ряда родственных по структуре соединений величину химического сдвига В можно считать приблизительно пропорциональной электронному экранированию ядра бора. Более высокие величины химического сдвига указывают таким образом на большее электронное экранирование ядра бора. В случае боразотных соединений это, по-видимбму, соответствует усилению связи бор — азот. В предыдущих главах уже обсуждался ряд некоторых конкретных применений спектроскопии ядерного магнитного резонанса В. Поэтому здесь ограничимся только некоторыми общими соображениями и замечаниями. [c.232]

Интересные возможности для изучения строения комплексных анионов МГ открывают также квадрупольный резонанс [341] и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (см., например, исследования А1 на ядрах kW [342] и ОаГГ на ядрах Ga [343]). [c.108]

Как известно, широкое применение для исследования свойств воды находит метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах атомов водорода и кислорода ( Ю), имеющих ненулевой спин. Этот метод часто применяют для изучения состояния и свойств воды в пористых телах. Однако при этом возникают трудности интерпретации получаемых данных, что связано с существенным влиянием процессов, обусловленных гетерогенностью системы, наличием тонкодисперсной твердой фазы. Только правильный учет всех обсуждаемых в первом разделе многочисленных мешающих факторов позволяет получать надежную информацию о свойствах связанной воды толщине граничных слоев, параметрах ориентационного порядка и подвижности А10лекул. Обсуждается также и ряд еще нерешенных задач спектроскопии ЯМР. [c.228]

Ядро с ядерным спиновым квантовым числом I 1 также характеризуется электрическим моментом, и неспаренный электрон взаимодействует как с магнитным ядерным, так и с электрическим моментом. Градиент электрического поля на ядре может взаимодействовать с ква-друпольным моментом (такое взаимодействие изучается с помощью спектроскопии ядерного квадрупольного резонанса), и это взаимодействие влияет на энергии электронных спиновых состояний через ядерно-электронное магнитное взаимодействие как возмущение второго порядка. Влияние квадрупольного взаимодействия обычно носит сложный характер, поскольку этому взаимодействию сопутствует значительно большее магнитное СТВ. Ориентация ядерного момента квантуется как по отношению к градиенту электрического поля, так и по отношению к направлению магнитного поля. Если направление магнитного поля и оси кристалла параллельны, квадрупольное взаимодействие приводит только к небольшому смещению всех энергетических уровней на по- [c.45]

Спектры ЯМР. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является одним из новых спектроскопических методов 155]. Вращающееся ядро ведет себя, как малый магнит, который ориентируется в маг-нитнсм голе. Эти ориентации соответствуют различным квантовым уровням энергии, между которыми могут быть переходы. Для магнитного поля в10 Гс абсорбционная частота находится в области радиочастот. Энергетические уровни выражаются магнитными квантовыми числами, и энергетические изменения аналогичны тем, ко-тсрье определяются в других видах спектроскопии. [c.52]

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]

Ядерный магнитный резонанс можно применить для исследования любого изотопа, у которого спин ядра не равен нулю. Однако в силу методических сложностей большинство изотопов, удовлетворяющих этому требованию, не были изучены методами ЯМР-спектроскопии высокого разрепшния. Чтобы наблюдение ЯМР было достаточно эффективным, желательно иметь ядро со следующими свойствами [c.78]

Излучат. К. п. классифицируют по типам квантовых состояний, между к-рыми происходит переход. Электронные К.п, обусловлены изменением электронного распределения-переходами внеш. (валентных) электронов между орбиталями (типичные энергии я 2,6-10 Дж/моль, частоты излучения лежат в видимой и УФ областях спектра), ионизацией внутр. электронов (для элементов с зарядом ядра 2 т 10 А я 1,3 -10 Дж/моль, излучение в рентгеновском диапазоне), аннигиляцией электронно-позитронных пар (Д % 1,3 10 Дж/моль, излучение в /-диапазоне). При переходах из возбужденных электронных состояний в основное различают флуоресценцию (оба состояния, связанные К. п., имеют одинаковую мульти-метность) и фосфоресценцию (мультиплетность возбужденного состояния отличается от мультиплетности основного) (см. Люминесценция). Колебат. К. п. связаны с внутримол. процессами, сопровождающимися перестройкой ядерной подсистемы (Д % 1 10 -5-Ю Дж/моль, излучение в ИК диапазоне), вращат. К. п.-с из.менением вращат. состояний молекул (10-10 см я 1,2-10 -1,2 х X 10 Дж/моль, излучение в микроволновой и радиочастотной областях спектра). Как правило, в мол. системах при электронных К. п. происходит изменение колебат. состояний, поэтому соответствующие К. п. наз. электронно-колебательными. Отдельно выделяют К. п., связанные с изменением ориентации спина электрона или атомных ядер (эти переходы оказываются возможными благодаря расщеплению энергетич. уровней системы в магн. поле), изменением ориентации квадрупольного электрич. момента ядер в электрич. поле. Об использовании указанных К. п. в хим. анализе и для изучения структуры молекул см. Вращательные спектры. Колебательные спектры. Электронные спектры, Мёссбауэровская спектроскопия, Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс, Ядерный квадрупольный резонанс. Рентгеновская спектроскопия. Фотоэлектронная спектроскопия. [c.368]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология