kupdf com tigravem hi7874u v7872 ph431416ng phaacutep ph7892 c7896ng h4317902ng t7914 h7840t nhacircn nmr
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.24 MB, 45 trang )
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
TRƯỜNGðẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
----
G
Đ
TIỂU LUẬN MÔN
Ư
N
ðỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ PHƯƠNG PHÁP PHỔ
TR
ẦN
H
CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN (NMR)
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Quang Hải
Môn
: Các phương pháp PT hóa học hiện ñại
Nhóm Hv thực hiện
: Nguyễn Thị Huệ
Nguyễn Thị Thêu
Nguyễn Thị Thanh
Lớp
: Cao học Kỹ thuật hóa học
Khóa
: 4 ñợt 2
Hà Nội
1
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Mục lục
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
(NMR) ............................................................................................................... 5
ỊN
Đ
H
1.1.1.Thành phần của hạt nhân ........................................................................... 5
H
1.1. Cấu trúc của nguyên tử................................................................................. 5
BÌ
N
1.1.2.Spin electron.............................................................................................. 5
TỈ
N
H
1.1.3.Spin hạt nhân ............................................................................................. 6
1.2. Nguyên tắc của phương pháp ....................................................................... 8
Ơ
N
1.3.Hạt nhân trong từ trường .............................................................................. 9
N
H
1.3.1.Hiệu ứng Zeeman và ñiều kiện cộng hưởng............................................... 9
.Q
U
Y
1.3.2.Cơ chế của hấp thụ bức xạ ( Cộng hưởng) ............................................... 13
TP
1.4. Sự che chắn và ñộ chuyển dịch hóa hoc ..................................................... 14
ẠO
1.4.1.Sự che chắn ............................................................................................. 14
Đ
1.4.2.ðộ chuyển dịch hóa học .......................................................................... 16
N
G
1.5. Sự phân tách spin- spin. Quy tắc (n+1)....................................................... 16
H
Ư
1.5.1.Sự phân tách spin – spin .......................................................................... 16
ẦN
1.5.2.Bản chất của sự phân tách spin- spin ....................................................... 20
TR
1.5.3.Hằng số ghép cặp J .................................................................................. 21
00
B
1.6. Phổ kế cộng hưởng từ hạt nhân .................................................................. 23
10
1.6.1.Thiết bị sóng liên tục ( Continuous – Wase- CW).................................... 23
Ó
A
1.6.2.Thiết bị biến ñổi Fourier xung hóa (FT) ................................................. 25
H
1.7. Cường ñộ pic hấp thụ và ñường cong tích phân.......................................... 27
ÁN
-L
Í-
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ
HẠT NHÂN 1H và 13C .................................................................................... 29
TO
2.1. Phổ Proton ( 1H- NMR or proton NMR) ................................................... 29
D
IỄ
N
Đ
ÀN
2.1.1. Hạt nhân proton ...................................................................................... 29
2.1.2. Kí hiệu củaphổ ....................................................................................... 29
1.2.3. Phổ bậc1 ................................................................................................. 30
1.2.4. Phổ bậc cao AB, A2B vàABX................................................................. 31
2.2. Phổ 13C-NMR ............................................................................................ 34
2.2.1. Hạt nhân Carbon-13 ............................................................................... 34
2
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
2.2.2. ðộ chuyển dịch hóa học Carbon -13 ....................................................... 35
2.2.3.Sự phân tách spin –spin trong phổ carbon -13 ......................................... 39
H
2.3. Phương pháp giải phổ 13C và 1H ñể xác ñịnh cấu trúc ................................ 42
Đ
H
2.3.2. Phổ 13C-NMR ......................................................................................... 43
ỊN
2.3.1. Phổ proton NMR .................................................................................... 42
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 45
3
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
MỞ ðẦU
Ngày nay các phương pháp vật lý, ñặc biệt là các phương pháp phổ
H
ñược sử dụngrộng rãi ñể nghiên cứu các hợp chất hóa học cũng như các quá
Đ
BÌ
N
H
việc xác ñịnh các hợp chất hữu cơ.
ỊN
trình phản ứng hóa học. Những phương pháp này ñặc biệt có ý nghĩa ñối với
H
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân viết tắt của tiếng Anh là NMR (nuclear
TỈ
N
Magnetic Resonance) là một phương pháp vật lý hiện ñại nghiên cứu cấu tạo
Ơ
N
của các hợp chất hữu cơ, nó có ý nghĩa quan trọng ñể xác ñịnh cấu tạo các
N
H
phân tử phức tạp như các hợp chất thiên nhiên. Phương pháp phổ NMR
.Q
U
Y
nghiên cứu cấu trúc phân tử bằng sự tương tác bức xạ ñiện từ tần số radio
TP
với tập hợp hạt nhân ñược ñặt trong từ trường mạnh.Các hạt nhân này là một
ẠO
phần của nguyên tử và các nguyên tử lại ñược tập hợp thành phân tử. Do vậy
Đ
phổ NMR có thể cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc phân tử mà khó có
G
thể nhân biết bằng bất kỳ phương pháp nào khác. Có nhiều hạt nhân có thể
Ư
N
nghiên cứu bằng kỹ thuật NMR, song hydro và carbon là chung nhất. Trong
ẦN
H
khi phổ hồng ngoại phát hiện ra các nhóm chức có mặt trong phân tử, thì phổ
TR
cộng hưởng từ hạt nhân cho ta biết về số lượng nguyên tử khác biệt về mặt
B
từ tính có mặt tong phân tử nghiên cứu. Phương pháp phổ biến ñược sử
10
00
dụng là phương pháp phổ 1H-NMRvà phổ 13C-NMR.
Ó
A
Chính vì vậy, chúng em ñã lựa chọn ñề tài “ Tìm hiểu về phương pháp
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
phổ cộng hưởng từ hạt nhân”
4
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
ỊN
Đ
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Thành phần hạt nhân bao gồm proton, neutron và electron.Số proton trong
hạt nhân (Z, số thứ tự nguyên tự) xác ñịnh tính ñồng nhất và ñiện tích hạt
nhân.Mỗi hạt nhân có 1 proton là hạt nhân hydro, mỗi hạt nhân có 6 proton là
hạt nhân carbon.Nếu xem xét một số lượng lớn nguyên tử hydro thì thấy rằng
các hạt nhân của chúng không ñồng nhất.ðó là mỗi hạt nhân ñều có 1 proton,
nhưng khác nhau ở số neutron.
H
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀCỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN
(NMR)
1.1. Cấu trúc của nguyên tử
1.1.1. Thành phần của hạt nhân
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Hầu hết các nguyên tử H trong tự nhiên 99,985% không có neutron
(N=0), nhưng 1 phần nhỏ 0,015% có 1 neutron (N=1) trong mỗi hạt nhân. Người
ta thấy rằng có hai ñồng vị tự nhiên của hidro và chúng có công thức tương ứng
1
H và 2H. Chỉ số ở trên 1 công thức chỉ khối lượng nguyên tử danh ñịnh A của
nguyên tử và là tổng số của Z:
Đ
A=Z+N
Ư
N
G
Và 2H ñược gọi là deuteri hay hydro nặng
ẦN
H
1.1.2. Spin electron
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
Momen góc spin là 1 phần tử tự quay quanh trục, electron có 1 tính chất.
Electron là một phần tử mang ñiện tích (Z=-1) nên sự tự quay nó tạo nên 1
Momen từ rất nhỏ ñược thể hiện bằng mũi tên ñậm trong hình 1, 2 giá trị của s
tương ứng với hai hướng có thể của vector momen từ ( hướng lên trên hoặc
hướng xuống dưới).Hai trạng thái spin này suy thoái này của electron bị suy
biến tức có nặng lượng như nhau khi không có mặt của từ trường ngoài.
Electron hướng ñối song ( ngược hướng) với trường s=-1/2 có năng lượng thấp
hơn electron hướng song song với trường s=+1/2.
5
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
H
Ơ
N
Hình 1: Momen góc spin của electron trong từ trường ngoài Bo
.Q
U
Y
N
1.1.3. Spin hạt nhân
- Tất cả hạt nhân ñều mang ñiện tích
Đ
ẠO
TP
- Một số hạt nhân có ñiện tích chuyển ñộng xung quanh trục hạt nhân,
chuyển ñộng quay của ñiện tích này sinh ra Monmen từ dọc theo trục hạt
nhân:
µ=γ.P
N
G
Trong ñó: µ: momen từ
ẦN
H
Ư
P: Momen góc
TR
γ: hệ số từ thẩm
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
- Giá trị tuyệt ñối của momen spin hạt nhân P tính theo I:
P = (h/2π).I
I: Số lượng tử spin hạt nhân
µ= 0 không tồn tại momen từ khi I=0
µ=γ.P
γ: hệ số từ thẩm ñặc trưng cho mỗi hạt nhân nguyêntử.
- Giá trị tuyệt ñối của momen spin hạt nhân P tính theoI:
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
µ # 0 thì tồn tại momen từ hay I#0 thì có hiện tượng NMR
P =(h/2π).I
- Giá trị tuyệt ñối của momen từ µ tính theoI:
µ =γ(h/2π).I
6
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
I
99,98
1
0
½
2,793
1,000
1,56.10-2
1
1
1
0,857
TP
9,64.10-3
98,89
6
6
0
7
½
0.702
1,59.10-2
0
0.404
1,01.10-3
8
5/2 -0,283
1,04.10-3
8
8
3/2
8
9
3/2 -1,893
2,91.10-2
17
18
3/2
0.821
4,71.10-3
17
20
3/2
0.683
2,72.10-3
50,57
35
44
3/2
2,099
7,86.10-2
49,43
35
46
3/2
2,263
9,84.10-2
100
19
0
½
0,833
100
31
0
½
6,6310-2
12
C
C
1,108
6
14
N
99,635
7
15
N
0.365
7
16
O
99,96
17
O
3,7.10-2
Cl
75,4
Br
19
F
P
ẦN
TR
7
ñộ nhạy tươngñối
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
31
B
10
-L
Í-
Br
Ó
A
79
81
24,6
Cl
H
37
00
35
H
13
.Q
U
D
Đ
2
G
H
µ
Y
sốnơtron
ẠO
sốproton
N
1
% trong tựnhiên
Ư
ðồngvị
N
H
Ơ
Bảng 1. Những hạt nhân thường gặp trong hợp chất hữucơ
ðể phân biệt trạng thái spin hạt nhân và spin electron, người ta qui ước
gán nhãn các trạng thái spin hạt nhân bằng số lượng tử spin hạt nhân m. Proton
có thể nhận 2 giá trị -1/2 và +1/2. Mô tả như vậy là có spin hạt nhân (I) 1/2. Vì
ñiện tích hạt nhân ngược dấu với ñiện tích electron nên hạt nhân có momen từ
song song với từ trường ngoài sẽ có nặng lượng thấp hơn
7
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
Ơ
N
Hình 2: Momen góc spin của hạt nhân trong từ trường ngoài Bo
N
H
Tổng số trạng thái spin có thể xác ñịnh trực tiếp theo giá trị I như sau:
.Q
U
Y
m = 2I+1
ẠO
TP
Mỗi hạt nhân nguyên tử có một số lượng tử spin I hạt nhân nhất ñịnh, phụ
thuộc vào số khối của nguyên tử A và số thứ tự của nguyên tử là Z:
Lẻ
Số thứ tựZ
Chẳn hay Lẻ
Số lượng tử từspin
1/2, 3/2,5/2
Chẵn
Chẵn
Chẳn
lẻ
0
1, 3,5
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
Số khốiA
00
B
Nguyên tắc của phương pháp
-L
Í-
H
Ó
A
10
1.2.
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
Hạt nhân có spin I
# 0 ở trạng thái cơ
bản
Bo
Tạo ra (2I + 1), mức
năng lượng của hạt
nhân cân bằng số hạt
nhân ở mức năng lượng
cao và ở trạng thái cơ
bản
∆E = hv
Thay ñổi cân bằng
số hạt nhân, nhiều
hạt nhân ñược kích
thích lên mức năng
lượng cao
-∆E = hv. Ghi nhận
bằng detector
Các hạt nhân trở về
trạng thái năng
lượng thấp hơn
8
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
Kết quả ghi nhận:
.Q
U
Y
N
H
1.3. Hạt nhân trong từ trường
1.3.1. Hiệu ứng Zeeman và ñiều kiện cộng hưởng
TP
a/ Hiệu Zeeman
E ൌ െm. B୭.
γh
2π
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
Khi ñặt một tập hợp hạt nhân trong từ trường ngoài, trạng thái spin của
hạt nhân bị phân tách về mặt năng lượng, với giá trị m dương lớn nhất tương
ứng với trạng thái năng lượng thấp nhất ( bền nhất ). Sự phân tách trạng thái
trong từ trường ñược gọi là hiệu ứng Zeeman hạt nhân.Như vậy trong từ trường
ngoài, các trạng thái spin không tương ñương về mặt năng lượng.Vì hạt nhân là
một ñiện tích ñiểm và một ñiện tích bất kỳ chuyển ñộng ñều sinh ra từ trường
riêng, hạt nhân có momen từ µ ñược tạo ra bởi ñiệntích và spin của nó. Năng
lượng của trạng thái spin ñã cho E tỉ lệ thuận với giá trị của m và cường ñộ từ
trường Bo: mI
-L
Í-
h: Hằng số plank
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
γ: Tỉ số từ thẩm là hằng số ñối với mỗi hạt nhân và xác ñịnh sự phụ thuộc
năng lượng vào từ trường
• ðối với hạt nhân Hydro
Hạt nhân Hydro có thể có hai spin theo hai chiều kim ñồng hồ (+1/2) và
ngược chiều kim ñồng hoog (-1/2), nên momen từ trong trường hợp này là có
hướng ngược nhau. Trong từ trường áp dụng, tất cả các proton ñều có momen
từ hoặc là cùng hướng hoặc ngược hướng với từ trường ñó (hình 3)
9
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
H
Ơ
Hình 3: Hai trạng thái spin ñược phép của proton
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
Hạt nhân hydro chấp nhận chỉ 1 sự ñinh hướng này hoặc 1 sự ñịnh hướng
kia ñối với trường áp dụng. Trạng thái spin +1/2 là trạng thái năng lượng thấp vì
nó cùng hướng với trường, trong khi trạng thái -1/2 có năng lượng cao hơn do
ngược hướng với trường áp dụng. Như vậy, khi một từ trường ngoài ñược sử
dụng thì các trạng thái spin suy yếu thành hai trạng thái có năng lượng không
bằng nhau ( Hình 4)
D
IỄ
N
Đ
ÀN
Hình 4: Các trạng thái của spin của proton khi không có và có từ trường áp dụng
• ðối với Nguyên tử clor
Trong trường hợp nguyên tử Clor, do có 4 trạng thái spin khác nhau (+3/2, -3/2,
+1/2, -1/2) nên nguyên tử này có 4 mức năng lượng như hình 5. Các trạng thái
spin -1/2 và -2/3 sắp xếp cùng hướng với với từ trường áp dụng, còn trạng thái
spin +1/2, +3/2 sắp xếp ngược hướng với từ trường áp dụng.
10
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
.Q
U
Hình 5: Trạng thái spin của nguyên tử clor khi có và không có từ trường áp dụng
TP
b/ ðiều kiện cộng hưởng
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân xảy ra khi các hạt nhân ñược ñặt cùng
hướng với từ trường áp dụng hấp thụ năng lượng và chuyển sự ñinh hướng spin
của chúng ñối với từ trường áp dụng (Hình 6)
ÁN
-L
Í-
Hình 6: Hấp thụ năng lượng xảy ra ñối với proton và các hạt nhân có số lượng tử
spin =1/2
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
Sự hấp thụ năng lượng là một quá trình ñược lượng tử hóa và bằng sự khác nhau
giữa hai trạng thái:
E୦୮ ୮୦ ൌ ΔE ൌ Eିଵ⁄ଶ െ Eାଵ⁄ଶ ൌ hv
Trong thực tế, sự khác nhau là một hàm số: ∆E= f (Bo)
Mức ñộ tách mức năng lượng phụ thuộc vào hạt nhân cụ thể ñược xem xét, mỗi
11
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
hạt nhân có tỉ lệ khác nhau của momen từ µ ñối với momen góc P, vì hạt
nhânñều có ñiện tích và khối lượng khác nhau:
H
µ=γ.P
Đ
BÌ
N
H
݄
2ߨ
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
ܲ ൌ ඥܫሺ ܫ 1ሻ
ỊN
ðối với hạt nhân có số lượng tử spin khác 0 thì momen góc P ñược tính:
TR
Năng lượng E của momen từ µ:
00
B
E = - µ. B
H
Ó
A
10
ðộ lớn của E cho bởi công thức:
E = - uz. Bo = - γ. η. Bo mI
-L
Í-
Bo : ðộ lớn của B dọc theo phương z
∆E = - γ. η. Bo ∆mI
∆E phụ thuộc vào cảm ứng của từ trường ngoài và bản chất của hạt nhân γ
Mà ∆E = h.v nên
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
ðộ chêch lệch năng lượng:
v = γ. Bo/ 2π (1)
(1) Là phương trình mô tả ñiều kiện cộng hưởng
12
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
N
H
Ơ
N
Hình 6: Sự tách năng lượng trạng thái spin như là hàm số của cường ñộ từ
trường áp dụng Bo
.Q
U
Y
1.3.2. Cơ chế của hấp thụ bức xạ ( Cộng hưởng)
ẠO
TP
Với hạt nhân có I#0 khi ñặt trong từ trường sẽ nhận 2I+1 hướng spin khác
nhau về năng lượng. Nhưng trước khi các hạt nhân này có thể hấp thu proton,
hạt nhân phải ñược phân loại theo chuyển ñộng chu kì không ñổi.
H
Ư
N
G
Đ
Khi có từ trường áp dụng, hạt nhân bắt ñầu tiến ñộng xunh quanh trục
spin của nó với tần số góc ω ( tần số Larmor), tần số này tỉ lệ thuận với cường
ñộ từ trường áp dụng.
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
Do hạt nhân mang ñiện tích, nên sự tiến ñộng ( Sự chuyển ñộng giống
như con quay ñnag quay) sinh ra một ñiện trường dao dộng có cùng tần số. Nếu
sóng tần số radio với tần số này tác ñộng nên photon ñang tiến ñộng thì năng
lượng có thể bị hấp thụ. Nghĩa là, khi tần số của thành phần ñiện trường dao
ñộng bức xạ radio tới phù hợp với tần số của ñiện trường ñược sinh ra bởi hạt
nhân ñang tiến ñộng thì spin sẽ thay ñổi, ñiều này gọi là sự cộng hưởng, hạt
nhân ñược gọi là có cộng hưởng với sóng ñiện từ tới ( Hình 8).
ω= γ. Bo
(rad.s-1)
Tần số dài:
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
Tần số larmor của momen từ của hạt nhân tiến ñộng trong từ trường
ngoài, là 1 hàm số γ và Bo, không phụ thuộc vào m và tất cả các hướng spin của
hạt nhân mà ñều tiến ñộng ở cùng tần số trong từ trường cố ñịnh.
vtiến ñộng= ω/2π = γ. Bo/2π
13
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
TP
ẠO
1.4. Sự che chắn và ñộ chuyển dịch hóa hoc
1.4.1. Sự che chắn
.Q
U
Y
Hình 7: Quá trình cộng hưởng từ hạt nhân ñối với proton, từ trường áp
dụng 1,41tesla, sự hấp thụ xảy ra khi v=ω
G
Đ
Hằng số chắn xuất hiện do hai nguyênnhân:
Ư
N
- Hiệu ứng nghịch từ: các ñiện tử bao quanh nguyên tử sinh ra một từ
ẦN
H
trường riêng, ngược chiều với từ trường ngoài nên làm giảm tác dụng của nó
TR
lên hạt nhân nguyên tử. Lớp vỏ ñiện tử càng dày ñặc thì từ trường riêng ngược
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
chiều với từ trường ngoài càng lớn tức hằng số chắn cànglớn.
Hình 8: Tính bất ñẳng hướng nghịch từ
Vì vậy, các proton nằm trong các nhóm có nguyên tử hay nhóm nguyên
tử gây hiệu ứng –I (Cl, Br, I, NO2…) sẽ có hằng số chắn nhỏ, trái lại khi các
14
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
nhóm nguyên tử gây hiệu ứng +I (CH3, C2H5…) sẽ có hằng số chắnlớn.
- Hiệu ứng thuận từ: bao quanh phân tử là lớp vỏ ñiện tử, các ñiện tử
H
này chuyển ñộng sinh ra một dòng ñiện vòng, do ñó xuất diện một từ trường
Đ
H
Tập hợp tất cả các ñiểm trên các ñường sức mà tại ñó tiếp tuyến vuông góc với
ỊN
riêng có hướng thay ñổi ngược hướng hoặc cùng hướng với từ trường ngoài.
BÌ
N
từ trường ngoài sẽ tạo nên một mặt parabon. Phía trong mặt parabon, từ
TỈ
N
H
trường tổng hợp nhỏ hơn B0vì từ trường riêng ngược hướng với từ trường
N
ngoài, còn phía ngoài parabon thì từ trường tổng hợp lớn hơn B0vì từ trường
H
Ơ
riêng cùng hướng với từ trường ngoài. Do ñó hằng số chắn phía ngoài parabon
Y
N
nhỏ còn phía trong thì có hằng số chắn lớn nghĩa là ñộ chuyển dịch học cùng
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
các proton nằm phía ngoài parabon sẽ lớn còn phía trong sẽnhỏ.
00
B
TR
Sơ ñồ hiệu ứng thuận từ ở: a) benzen; b) nhóm C=C; c) nhóm C=O; d) nhóm
C≡C
10
Khi ñặt một hạt nhân nguyên tử vào một từ trường ngoài Bothì các
Ó
A
electron quay quanh hạt nhân cũng sinh ra một từ trường riêng B’ có cường ñộ
H
ngược hướng và tỷ lệ với từ trường ngoài:
Belà từ trường hiệudụng
σ: là hằng số chắn có giá trị khác nhau ñối với mỗi hạt nhân nguyên tử trong
phân tử.Phụ thuộc vào số e, nếu số e càng nhiều thì σ cànglớn.
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
B’ =-σBo
Từ trường thực tác dụng lên hạt nhânlà:
Be = Bo – B’ = Bo - σ Bo Be = Bo(1- σ)
15
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
ỊN
BÌ
N
Công thức tính ñộ chuyển dịch hóa học:
TỈ
N
H
Đ ݄݄ܿ ݄ܿ݀ ݊ݕݑóܽ ݄ܿ ݏ ݊ܽݑݍáݐ, ܶ ܵܯሺݖܪሻ
ݒ ሺݖܪሻ െ ்ݒெௌ ሺݖܪሻ
ൌ
ܶ݊ ݉ ܽܿ ݏá ݕሺݖܪܯሻ
்ݒெௌ ሺݖܪܯሻ
H
Ơ
N
ߜൌ
Đ
H
Trên phổ ñồ, tại vị trí mà một hạt nhân hấp thu năng lượng ñể có hiện tượng
cộng hưởng ñược gọi là ñộ dịch chuyển hóa học. ðộ chuyển dịch hóa học tính
theo ñơn vị δ biểu diễn gía trị chuyển dịch cộng hưởng của proton ñã so sánh với
TMS theo phần triệu (ppm)
H
1.4.2. ðộ chuyển dịch hóa học
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
Sự chuyển dịch so với TMS ñối với proton ñã cho phụ thuộc vào cường
ñộ của từ trường áp dụng. Tỉ số các tần số cộng hưởng tương tự tỉ số giữa 2
cường ñộ từ trường, ñiều này có thể gây nhầm lẫn khi so sánh các số liệu phổ ño
ñược ở các cường ñộ từ trường áp dụng khác nhau nên xác ñịnh thông số mới
không phụ thuộc vào từ trường
N
G
Đ
Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñộ chuyển dịch hóa học:
H
Ư
+ ðộ âm ñiện của nguyên tử gắn vào nhân
ẦN
+ Hiệu ứng ñiện tử ( Hiệu ứng cảm và cộng hưởng)
B
TR
+ Hiệu ứng bất ñẳng hướng( nghịch từ và thuận từ và hiệu ứng vòng)
10
00
+ Hiệu ứng ñiện trường
Ó
A
+ Hiệu ứng dung môi
-L
Í-
H
+ Hiệu ứng do sự quay bị giới hạn
ÁN
1.5. Sự phân tách spin- spin. Quy tắc (n+1)
1.5.1. Sự phân tách spin – spin
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
Một thông số khác ta có thể nhận thông qua phổ NMR qua sự phân tách
spin-spin.Sự phân tách spin-spin cho thấy có bao nhiêu Hydro liền kề ở mỗi
dạng hydro, cho pic hấp thụ hay cho 1 multiplet hấp thụ.
• Xét phân tử 1,1,2- tricloetan và phổ cộng hưởng từ nhân proton của nó:
Phân tử này chưa 2 loại hydro, với proton CHCl2 cộng hưởng ở tần số cao
hơn so với các proton CH2Cl do hiệu ứng ñiện trường lớn hơn của 2 liên kết gem
C-Cl. Hai proton CH2Cl có tần số cộng hưởng như nhau do sự quay liên kết C-C
16
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
làm trung bình hóa các môi trường của chúng và làm chúng tương ñương về mặt
hóa học. Do vậy 2 proron này có ñộ chuyển dịch hóa học như nhau. Trong phổ
NMR, sự cộng hưởng CH2Cl bị phân tách thành doublet 1:1 do tương tác với
proron CHCl2. ðồng thời do sự tương tác lẫn nhau, proton CHCl2 bị phân tách
bởi 2 proton CH2Cl, do vậy kiểu phân tách phức tạp hơn.
Đ
ẠO
Hình 9: Phương pháp mũi tên xác ñịnh số lượng tử từ
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Trên sơ ñồ mũi tên, trong 1 số phân tử , cả 2 nhóm spin CH2Cl sẽ ngược
hướng trong trường, có 1 vài phân tử khác, cả 2 nằm cùng hướng với trường,
trong trường hợp còn lại, các spin sẽ ñịnh hướng theo chiều ngược lại. Các
proton CH2Cl trong mẫu có thể trải qua lần lượt 3 lần nhiễu loạn khác nhau, sự
cộng hưởng của chúng sẽ phân tách thành triplet, vì các spin CH2Cl có thể ghép
thành cặp ngược nhau theo hai cách khác nhau, nên sẽ có gấp ñôi số phân tử ở
trạng thái này. Sự cộng hưởng CHCl2 sẽ xuất hiện ở dạng triplet 1:2:1 với
khoảng cách giữa các vạch giống như ở doublet 1:1 của CH2Cl.
17
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
HB → HA
ỊN
N
Bo
2(+1/2)
.Q
U
0
Y
2(-1/2)
N
H
Ơ
HC → HA
Σ
Đ
TỈ
N
H
Do vậy ta sẽ có 3 vạch:
BÌ
N
Σm = +1/2 +1/2 = +1 or Σm = +1/2 -1/2 = 0 or Σm= -1/2 -1/2= -1
H
Cường ñộ của vạch phổ tổng cộng của các vạch thì tỉ lệ với số proton tạo
ra mỗi nhóm ña vạch. Ta có thể dự ñoán về ñộ bội bằng cách xem xét các giá trị
có thể của số lượng tử từ tổng cộng Σm của hai proton CH2Cl. Ta có I= ½, nên
m có thể nhận 2 giá trị +1/2 và -1/2, do ñó ñối với 2 proton này ta có:
H
Hình 10: Phổ NMR của 1,1,2- tricloethan ghi ở 60 MHz
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
Σm = 0 không có sự xáo trộn cộng hưởng, sự ghép cặp này sao cho vạch
trung tâm tương ứng với vị trí ñộ chuyển dịch hóa học
• Xét với ethyl iodide CH3CH2I và ethyl cloroacetat
- CH3CH2I: Các proton methylene ñược phân tách thành quartet (4 pic) và
nhóm methyl ñược phân tách thành triplet (3 pic). ðiều này ñược giải
thích:
18
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
ỊN
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Hình 11. Phổ NMR của ethyl iodid (60 Mhz)
- Ethyl cloroacetat: Proton của nhóm CHCl2( của nhóm acyl) bị che chắn
ít hơn ( bị phản chắn nhiều hơn) so với các proton ở phần CH2 và CH3 và
xuất hiện ở dạng single (1 pic) do chúng không nằm gần hydro nào cả.
Các proton trong 2 nhóm CH2 và CH3 bị phân tách thánh quarter và
triplet tương ứng giống như CH3CH2I.
H
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Đ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
TR
Hình 12. Phổ NMR của Ethyl cloroacetat (CDCl3, 80MHz)
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
• Xét 2-nitropropan
Ở 2-nitropropan có 2 carbon liền kề mang hydro ( 2 C với 3 hydro) tất cả
có 6 hydro này ñều tương ñương nhau và tạo thành 1 nhóm làm phân tách
hydro methin thành septet. Mặt khác, proton methin ( trên Carbon mang
nhóm nitro) có ñộ chuyển dịch hóa học lớn hơn các hydro của 2 nhóm
methyl.
19
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
TP
Hình 13: Phổ NMR của 2-nitropropan
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
Từ ñó ta nhận thấy rằng, số vậy do tương tác với n hạt nhân có I= 1/2 là
n+1, cường ñộ các vạch ñược cho cởi hệt thức Newton (a+1)n hay theo tam giác
Pascan. Tam giác pascan ñược sử dụng ñể ñánh gái cường ñộ các vạch phổ do
tương tác với n hạt nhân tường ñương có I = 1/2 khác nhau ñối với phổ bậc 1.
Các số ở mỗi dòng nhận ñược do cộng các cặp số cạnh nhau ở dòng trên.
D
IỄ
N
Đ
Hình 14: Tam giác pascan
1.5.2. Bản chất của sự phân tách spin- spin
Sự phân tách spin-spin xuất hiện vì các hydro trên nguyên tử carbon liền
kề có thể cảm nhận ñược hướng spin của nguyên tử hydro khác.
20
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
ỊN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Ví dụ nguyên tử hydro trên Carbon A cso thể cảm nhận ñược hướng spin
nguyên tử hydro trên carbon B. Trong một vài phân tử trong dung dịch, nguyên
tử trên carbon B có spin +1/2 ( Các phân tử dạng X), trong các phân tử khác,
hydro trên carbon B lại có spin -1/2 ( Các phân tử dạng Y). ðộ chuyển dịch hoa
shocj của proton A bị ảnh hưởng bơi shuowngs của spin trong proton B. Proton
A ñược gọi là ghép cặp ( hay tương tác) với proton B. Môi trường từ của nó bị
ảnh hưởng bởi proton B có trạng thái spin +1/2 và -1/2. DO vậy proton A có giá
trị ñộ chuyển dịch hóa học khác không ñáng kể trong các phân tử dạng X so với
trong các phân tử dạng Y. ( Hình 15)
H
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Đ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
TR
ẦN
Hình 15: Hai phân tử khác nhau trong dung dịch với các mối quan hệ spin
khác nhua giữa 2 proton HA và HB
Ó
A
10
00
B
+ Trong các phân tử dạng X, proton A bị phản chắn không ñáng kể vì
trường của proton B cùng hướng với từ trường áp dụng và momen từ của nó
ñược cộng thêm vào từ trường
ÁN
-L
Í-
H
+ Trong các phân tử dạng Y: Proton A bị che chán không ñáng kể, nên ñộ
chuyển dịch hóa học của nó không tương tác, trường của proton B làm giảm
hiệu ứng của từ trường áp dụng lên proton A.
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
Do dung dịch có số phân tử dạng X và dạng Y gần bằng nhau ở bất kỳ thời ñiểm
nào, nên hai sự hấp thụ có cường ñộ gần bằng nhau quan sát thấy ñối với proton
A. Sự cộng hưởng của proton A ñược phân tách bởi proton B ñược gọi là sự
phân tách spin-spin.
1.5.3. Hằng số ghép cặp J
Hằng số ghép cặp là số ño hạt nhân bị ảnh hưởng bởi trạng thái spin của
hạt nhân bên cạnh hay là khoảng cách giữa các pic trong một nhóm ña vạch.
21
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Khoảng cách giữa các pic ña vạch ñược ño cùng thang ñộ với ñộ chuyển dịch
hóa học, và hằng số ghép cặp luôn luôn biểu thị ra hertz (Hz):
ỊN
Đ
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Hằng số ghép cặp không thay ñổi khi thay ñổi tần số của máy. Khi ño phổ NMR
của 1 chất nhất ñịnh, ñộ chuyển dịch hóa học tính theo ñơn vị Hz của các proton
thay ñổi, nhưng ñộ chuyển dịch hóa học tính theo ñơn vị δ (ppm) thì không ñổi,
do khoảng cách giữa các pic trong nhóm ña vạch của các proton tương tác không
thay ñổi.
H
J(Hz)= (δ1 – δ2). vmáy
TR
Hình 16: Xác ñịnh hằng ố ghép cặp J trong kiểu phân tách ở nhóm ethyl
10
00
B
+ ðối với tương tác của hầu hết các proton béo trong các hệ không vòng, ñộ lớn
của hằng số ghép cặp luôn nằm gần giá trị 7,5ppm
-L
Í-
H
Ó
A
+ Các dạng proton khác nhau cho ñộ lớn hằng sô sghesp cặp khác nhau. Ví dụ
proton trans và cisthee streen liên kết ñôi thường có giá trị xấp xỉ Jtrans = 17Hz
và Jcis = 10 Hz
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
ðộ lớn của hằng số ghép cặp cung cấp 1 phần thông tin nào ñó về cấu trúc của
chất nghiên cứu. Một số giá trị gần ñúng của các hắng số ghép cặp ñiển hình:
22
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Ơ
N
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Đ
ỊN
H
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
1.6. Phổ kế cộng hưởng từ hạt nhân
1.6.1. Thiết bị sóng liên tục ( Continuous – Wase- CW)
Sơ ñồ nguyên lý:
N
H
Hình 17: Một số giá trị gần ñúng của các hằng số ghép cặp ñiển hình J( Hz)
Hình 18: Các bộ phận cơ bản của phổ kế cộng hưởng từ hạt nhân cổ ñiển
A. Ống mẫu
B. Cuộn phát C. Cuộn quét D. Cuộn thu nhận E. Nam châm
Mẫu ñược hòa tan trong dung môi không có proton, thường là CCl4 và
CDCl3 và một lượng nhỏ TMS ñược thêm vào với vai trò làm chất chuẩn nội.
Cuvet mẫu là một ống thủy tinh hình trụ nhỏ ñược treo lơ lửng giữa 2 mặt
23
cực của nam châm. Mẫu ñược quay tròn xunh quanh trục của nó ñể ñảm bảo
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
ỊN
TỈ
N
H
BÌ
N
H
rằng tất cả các phần của dung dịch ñều có từ trường tương ñối ñâòng nhất. Ở
giữa các mặt của nam châm cũng ñặt 1 cuộn dây ngắn với máy phát tần số radio
60 MHz (RF). Cuộn dây này ñược cung cấp năng lượng ñiện dùng ñể thay ñổi
hướng spin của các proton. Một cuộn dây ñược ñặt vuông góc với máy dao ñộng
RF là cuộn detector. Khi không có sự hấp thụ năng lượng nào xảy ra thì cuộn
Detector không bắt tín hiệu năng lượng mất ñi bằng cuộn dao ñộng RF. Tuy
nhiên, khi mẫu hấp thụ năng lượng, thì sự ñịnh hướng lại của các spin hạt nhân
tạo ra tín hiệu RF trong mặt phẳng của cuộn detector và thiết bị sẽ ñáp ứng bằng
cách ghi nhận ñiều này như tín hiệu cộng hưởng hay pic.
H
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
Đ
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
Ở cường ñộ từ trường không ñổi, các dạng proton khác nhau trong phân
tử tiến ñộng ở các tần số khác nhau chút ít. Thay vì thay ñổi tần số của bộ dao
ñộng RF ñể cho phép mỗi proton trong phân tử ñi tới sự cộng hưởng, phổ kế RF
NMR sử dụng tín hiệu RF có tần số không ñổi và thay ñổi cường ñộ từ trường.
Khi cường ñộ từ trường tăng lên, các tần số tiến ñộng của tất cả proton cũng
tăng lên. Khi tần số tiến ñộng của dạng proton ñã cho ñạt tới 60Hz thì nó cộng
hưởng.Khi cường ñộ từ trường tăng lên tuyến tính, bút ghi chuyển ñộng dọc
theo giấy, một dạng phổ ñiển hình ñược ghi ra như 1 pic trên giấy
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Một ñặc trưng có thể nhân ra phổ CW là các pic sinh ra bởi thiết bị CW
có sự rung, là chuỗi dao ñộng giảm dần, xảy ra sau khi thiết bị quét qua pic. Sự
rung xảy vì các hạt nhân bị kích thích không có thời gian ñể phục hồi trở lại
trạng thái cân bằng của chúng trước khi trường và bút ghi ở bộ phận ghi phổ,
của thiết bị tiến tới vị trí mới, do ñó chúng vẫn còn phát ra dao ñộng, làm phân
rã nhanh tín hiệu, ñược ghi nhận ở dạng rung. Sự rung luôn có trong các thiết bị
CW và ñược coi là 1 chỉ thị về tính thuần nhất của trường ñược ñiều chỉnh tốt.
Sự rung ñược ñáng ñể ý nhất khi pic là 1 singlet nhọn.
Hình 19.Một pic CW trông giống như sự rung
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
24
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM
WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON
ỊN
Đ
TỈ
N
H
BÌ
N
H
Thiết bị CW hoạt ñộng bằng sự kích thích các hạt nhân của 1 ñồng vị
ñang ñược quan sát ở 1 thời ñiểm. Trong trường hợp các hạt nhân có mỗi dạng
proton khác nhau ñược kích thích 1 cách riêng biết, và pic cộng hưởng của nó
quan sát thấy và ñược ghi 1 cách ñộc lập với tất cả các proton khác. Theo 1 cách
khác, thường cho các thiết bị hiện ñại, tinh vi, là sử dụng 1 năng lương mạnh và
ngắn ñược gọi là xung ñể kích thích tất cả các hạt nhân từ trong phân tử 1 cách
ñồng thời
H
1.6.2. Thiết bị biến ñổi Fourier xung hóa (FT)
-L
Í-
H
Ó
A
10
00
B
TR
ẦN
H
Ư
N
G
Đ
ẠO
TP
.Q
U
Y
N
H
Ơ
N
Ví dụ như trong các phân tử hợp chất hữu cơ, tất cả các hạt 1H ñều cộng
hưởng tại 1 thời ñiểm như nhau. Thiết bị với từ trường 2,1 Tesla sử dụng xung
năng lượng 90 MHz ngắn (1-10 giây) ñể thực hiên, nguồn ñược bật và tắt nhanh,
tạo ra xung như hình a. Theo sự thay ñổi của nguyên lý Heisenberg, ngay cả tần
số của bộ dao ñộng tạo ra xung ñược ñặt tới 90 MHz, nếu khoảng thời gian của
xung ngắn thì tần số của xung không xác ñịnh vì dao dộng không ñủ dài ñể thiết
lập 1 tần số cơ bản thuần nhất. Do ñó, thực thế, xung chứa 1 vùng tần số xung
quanh tần số cơ bản ( hình b). Vùng này ñủ lớn ñể kích thích tất cả các dạng
hydro khác nhau trong phân tử 1 lần với xung năng lượng này.
D
IỄ
N
Đ
ÀN
TO
ÁN
Khi xung bị gián ñoạn, các hạt nhân bị kích thích bắt ñầu mất năng lượng
kích thích của chúng và quay trở lại trạng thái spin ban ñầu của chung, hiện
tượng này gọi là sự phục hồi. Khi mỗi hạt nhân phục hồi, chúng phát ra năng
lượng bức xạ ñiện từ.Vì phân tử chứa nhiều hạt nhân khác nhau, nhiều tần số
khác nhau nên bức xạ ñiện từ ñược phát ra ñồng thời. Sự phát xạ này ñược gọi là
tín hiệu phân rã cảm ứng tự do( free induction decay-FID)
25
Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM
