intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Phương pháp phân tích hiện đại - Chương 13.1: Phổ cộng hưởng từ

Chia sẻ: Bạch Tử Du | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

12
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Phương pháp phân tích hiện đại - Chương 13.1: Phổ cộng hưởng từ có nội dung trình bày về tính chất từ của hạt nhân, điều kiện cộng hưởng từ của hạt nhân, điều kiện nhận tín hiệu cộng hưởng từ hạt nhân, sự dịch chuyển hóa học, tín hiệu Cộng hưởng từ hạt nhân,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Phương pháp phân tích hiện đại - Chương 13.1: Phổ cộng hưởng từ

  1. PHOÅ COÄNG HÖÔÛNG TÖØ
  2. CHƯƠNG 13 PHOÅ COÄNG HÖÔÛNG TÖØ Coäng höôûng töø haït nhaân Nuclear Magnetic Resonance–NMR Reùsonance Magneùtique Nucleùaire RMN Coäng höôûng töø ñieän töû Electron Magnetic Resonance–EMR Reùsonance Magneùtique EÙlectron–RME
  3. CHƯƠNG 13 PHOÅ COÄNG HÖÔÛNG TÖØ Phoå coäng höôûng töø haït nhaân – Tính chaát töø cuûa haït nhaân – Ñieàu kieän CHT cuûa haït nhaân – Ñieàu kieän nhaän tín hieäu CHT haït nhaân – Söï dòch chuyeån hoùa hoïc – Tín hieäu Coäng höôûng töø haït nhaân – Kyõ thuaät thöïc nghieäm – ÖÙng duïng – Qui öôùc khi giaûi phoå CHT haït nhaân
  4. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN Haït nhaân cuûa nguyeân töû coù soá löôïng töû spin haït nhaân I I=0 I≠0 Caùc spin cuûa haït Caùc spin cuûa haït nhaân nhaân ñeàu gheùp ñoâi khoâng gheùp ñoâi I = 1/2 I≥1 Moät spin khoâng Nhieàu spin khoâng gheùp ñoâi gheùp ñoâi
  5. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN Luoân luoân quay Moment ñoäng quanh truïc löôïng P Tích ñieän vaø Ñöôïc coi laø moät Haït nhaân chuyeån ñoäng doøng ñieän troøn cuûa P quay troøn vôùi töø tröôøng coù nguyeân töû moment töø μ μ = 0: haït nhaân khoâng hoaït ñoäng μ≠0: töø (khoâng CHT)  P γ– haèng soá tyû leä töø hoài chuyeån
  6. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN I phuï thuoäc vaøo soá proton vaø neutron trong nhaân: Soá Soá I Ví duï proton neutron chaün chaün 0 16O, 12C, 32S... leû leû soá nguyeân 14N, 10B, 2H... (1,2,3...) chaün leû nöûa soá 1H, 19F, 13C, 31P, leû chaün nguyeân 11B... (1/2 , 3/2, 5/2...) I = 1/2: quan saùt phoå CHT haït nhaân thuaän lôïi nhaát
  7. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN Haït nhaân chòu taùc ñoäng cuûa löïc ñònh höôùng cho Ñaët truïc haït nhaân, töông töï taùc duïng ñònh höôùng haït cuûa töø tröôøng traùi ñaát ñoái vôùi kim ñòa baøn nhaân (song song vôùi phöông cuûa töø tröôøng traùi ñaát) coù töø Neáu keùo leäch kim moät goùc θ roài buoâng ra: tính vaøo Kim seõ trôû veà vò trí cuõ sau vaøi laàn dao ñoäng, töø töùc vò trí song song vôùi phöông cuûa töø tröôøng tröôøng coù traïng thaùi NL beù nhaát, vaø NL naøy caøng cao ngoaøi neáu goùc leäch θ caøng lôùn: H0 E = – H0.μ = –H0 μ. cosθ (1)
  8. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN Soá phöông coù theå coù cuûa μ hay P phuï thuoäc vaøo I Naêng löôïng P  I ( I  1) h    I ( I  1) h cuûa 2 2 haït nhaân Soá löôïng töû moment goùc cuûa spin haït nhaân mI coù coù theå nhaän laø moät trong soá 2I+1 giaù trò töø tính (I, I–1... –I +1, –I ): ñöôïc löôïng I = 1/ 2 : I = 1: töû hoaù: mI = + ½ vaø – ½ mI = 1, 0 vaø – 1
  9. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN Do ñöôøng söùc cuûa phöông töø tröôøng ngoaøi höôùng theo chieàu aâm cuûa truïc Z , söï ñònh höôùng cuûa P vaø μ ñöôïc xaùc ñònh baèng caùc hình chieáu PZ , μZ (cuõng ñöôïc löôïng töû hoùa): h h PZ  mI Z  mI  2 2 PZ PZ PZ H H H I = 1/2 I=1 I = 3/2
  10. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN Vì hình chieáu cuûa μ treân truïc z coù giaù trò μZ = μ. cosθ neân PT (1) E = – H0 μ. cos θ trôû thaønh: H 0 (2) h E   H 0  Z  mI 2 Duøng PT (2) seõ tính ñöôïc giaù trò cuûa caùc möùc NL sau khi taùch
  11. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN h E   H 0  Z  mI H 0 2 Caùc möùc naêng I = 1/ 2 : E löôïng mI = + ½ vaø – ½ N2 mI = - ½ ( β) sau khi h E1   H 0 taùch 4 N1 mI = + ½(α ) tính töø Khoâng Coù töø h töø tröôøng PT(2) E2  H 0 tröôøng 4 I = 1/ 2
  12. TÍNH CHAÁT TÖØ CUÛA HAÏT NHAÂN h E   H 0  Z  mI H 0 2 Caùc I = 1: möùc mI = 1, 0 vaø – 1 naêng E löôïng h E1   H 0 mI =– 1 sau 2 mI = 0 khi mI = 1 taùch tính E2  0 töø Khoâng Coù töø h töø tröôøng PT(2) E3  H 0 tröôøng 2 I=1
  13. ÑIEÀU KIEÄN CHT HAÏT NHAÂN Vieäc nghieân cöùu CHT thöôøng ñöôïc taäp trung vaøo haït nhaân coù I = 1/2 (1H, 13C, 19F...) Khi haït Hieäu soá ΔΕ giöõa hai möùc NL sau khi taùch nhaân coù hH 0 I =1/2 E  2 ñöôïc ñaët Caùc haït nhaân öùng vôùi mI = + 1/ 2 ñöôïc kyù hieäu trong laø α (soá löôïng N1) vaø öùng vôùi mI = –1/2 ñöôïc kyù töø hieäu laø β (soá löôïng N2) tröôøng H0:
  14. ÑIEÀU KIEÄN CHT HAÏT NHAÂN Caùc haït nhaân ôû möùc NL thaáp E1 seõ haáp thu NL cuûa böùc xaï ñeå chuyeån leân möùc NL cao E2 goïi laø coäng höôûng töø haït nhaân Chieáu Neáu H0 = 10–100 kilogauss (kG): böùc xaï seõ böùc xaï coù taàn soá 50–500 MHz (soùng radio/ voâ tuyeán) taàn soá ν vaøo maãu Vì ΔΕ = hν neân H 0 khaûo saùt  (3) coù I =1/2 : 2 Quaù trình CHT xaûy ra khi cung caáp NL cho haït nhaân baèng töø tröôøng coù taàn soá baèng vôùi taàn soá coäng höôûng ν cuûa haït nhaân Quaù trình giaûi phoùng NL khi haït nhaân töø E2 veà E1: quaù trình hoài phuïc
  15. ÑIEÀU KIEÄN CHT HAÏT NHAÂN Söï phaân boá caùc haït nhaân ôû E1 vaø E2 tuaân theo ÑL Boltzmann: N1  E1  E 2   2H 0   exp    exp   N2  RT   RT  N1 , N2 – soá haït nhaân ôû möùc naêng löôïng thaáp vaø möùc naêng löôïng cao; T- nhieät ñoä tuyeät ñoái ; R–haèng soá Boltzmann =1,3805.10 – 23 J / ñoä
  16. ÑIEÀU KIEÄN CHT HAÏT NHAÂN Haït Haøm löôïng Spin I H0 (kG) Taàn soá coäng höôûng nhaân töï nhieân ν,MHz cuûa ñoàng vò ,% 1H 99,98 1/ 2 10,00 42,58 1H 23,49 100,00 2H 1,5.10 – 2 1 14,10 9,21 2H 23,49 15,35 12C 98,9 0 13C 1,1 1/ 2 14,10 15,100 16O 99,8 0 17O 3,7.10 – 3 5/2 14,10 8,100 19F 100,0 1/2 23,49 94,08 31P 100,0 1/2 23,49 40,48
  17. ÑIEÀU KIEÄN NHAÄN TÍN HIEÄU CHT HAÏT NHAÂN Phaûi chöùa caùc haït nhaân coù töø tính ( I ≠ 0 ) (söû duïng 13C : PP 13C NMR söû duïng proton : PMN hay 1H NMR) Phaûi coù QT quaù trình hoài phuïc spin ÑIEÀU Quaù trình CHT xaûy ra khi cung caáp NL cho proton KIEÄN töø tröôøng coù taàn soá baèng vôùi taàn soá coäng höôûng ν0 CUÛA cuûa haït nhaân: H 0 HÔÏP 0  CHAÁT 2 Song song vôùi QT CHT laø quaù trình hoài phuïc Vì N1> N2 neân luùc ñaàu hieän töôïng CHT xaûy ra öu tieân hôn hieän töôïng hoài phuïc, nhöng seõ nhanh choùng tieán ñeán TT baõo hoøa
  18. ÑIEÀU KIEÄN NHAÄN TÍN HIEÄU CHT HAÏT NHAÂN Phaûi coù QT quaù trình hoài phuïc spin (TT baõo hoøa: quaù trình CHT vaø hoài phuïc xaûy ra vôùi möùc ñoä nhö nhau; muoán quan saùt tieáp CHT, phaûi ÑIEÀU taét nguoàn vaø chôø cho caân baèng Boltzmann thieát laäp KIEÄN laïi – maát haøng trieäu naêm) CUÛA HÔÏP Hieän töôïng baõo hoøa thöïc teá khoâng xaûy ra nhôø caùc CHAÁT quaù trình truyeàn NL (khoâng phaùt xaï)ï cuûa haït nhaân ôû möùc NL cao E2 sang caùc ñieän töû xung quanh vaø caùc haït nhaân khaùc trong “maïng löôùi” goïi laø quaù trình hoài phuïc spin giuùp quan saùt hieän töôïng CHT lieân tuïc, bao goàm :
  19. ÑIEÀU KIEÄN NHAÄN TÍN HIEÄU CHT HAÏT NHAÂN Phaûi coù QT quaù trình hoài phuïc spin *Hoài phuïc spin–maïng löôùi (hoài phuïc doïc) do chuyeån ñoäng cuûa nguyeân töû trong maïng löôùi tinh ÑIEÀU theå raén hay cuûa phaân töû trong chaát loûng vaø chaát KIEÄN khí, ñaëc tröng baèng thôøi gian tích thoaùt spin– CUÛA maïng löôùi T1 HÔÏP *Hoài phuïc spin–spin (hoài phuïc ngang):do söï trao CHAÁT ñoåi NL cuûa caùc haït nhaân naèm ôû möùc thaáp vaø möùc cao, ñaëc tröng baèng thôøi gian tích thoaùt spin–spin T2 Trong chaát raén T1 > T2 ; chaát loûng T1 ≈ T2
  20. ÑIEÀU KIEÄN NHAÄN TÍN HIEÄU CHT HAÏT NHAÂN Phaûi coù QT quaù trình hoài phuïc spin Phoå coäng höôûng töø haït nhaân: taäp hôïp caùc tín hieäu bieåu dieãn söï phuï thuoäc cöôøng ñoä tín hieäu theo töø ÑIEÀU tröôøng H (hay taàn soáν) vôùi caùc ñaëc tröng cô baûn KIEÄN goàm chieàu cao tín hieäu, ñoä roäng tín hieäu Δν (ño ôû CUÛA nöûa chieàu cao cuûa tín hieäu): HÔÏP CHAÁT   1  1  1 2T1 2T2 2T2
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD


intNumView=12

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2