12. MÁGNESES MAGREZONANCIA I. rész

12. MÁGNESES MAGREZONANCIA

I. rész

12. 1. Az atommagok abszorpciója mágneses térben

Mágneses tér távollétében: csak I-től függ, M

szerint degenerált

Mágneses térben: a degenerált szintek M

szerint felhasadnak.

Mössbauer effektus

Mágneses magrezonancia

A mágneses magrezonancia jelensége

Az M_I kvantumszám

megváltozásával járó átmenet, I nem változik.

Mágneses térben észlelhető

Az abszorpció rádióhullámú tartományba esik.

Az energiaszintek a mágneses térben történő felhasadásának oka

Ha I nem 0,

a magnak impulzusmomentuma van,

amihez mágneses momentum társul,

és a mágneses momentum kölcsönhatásba lép a mágneses térrel.

Az atommag impulzusmomentuma és mágneses momentuma

Impulzusmomentum abszolút értéke:

Mágneses momentum abszolút értéke:

Mágneses momentum z irányú vetülete:

Impulzusmomentum z irányú vetülete:

 

1) I(I

L

 



I z

n

M

L 

N n

n

g I(I 1) μ

M   

N I

n z

n

g M μ

M 

_N : mag-magneton, term. állandó, az

atommagok mágneses momentumának egysége proton

N

2m

μ  e 

Mágneses momentummal rendelkező részecske potenciális energiája mágneses térben

Klasszikus fizika:

Ha a mágneses tér iránya z,

Az atommag esetében a kvantummechanika szerint

B M

V  





 B 

: mágneses indukció

B M

V







  ^{M g M μ B}

E B

M

V

















N I

n z

n

g M μ

M 

Az atommagnak a spinből származó energiája mágneses térben

Az NMR spektroszkópiában legtöbbet vizsgált magok: ¹ H, ¹³ C

1

H

Rendszám Tömegszám I (alapáll.) M

Páratlan Páratlan 1/2 +1/2, -1/2

13

C

Rendszám Tömegszám I (alapáll.) M

Páros Páratlan 1/2 +1/2, -1/2

M

= +1/2 szint energiája:

M

= -1/2 szint energiája:

B μ

2 g

E

1







B μ

2 g

E

1







M _I -szerinti felhasadás függése a mágneses tértől

 h B μ g

ΔE  _{n N}  

B

M_I = -1/2

M_I = +1/2 E

1

H és

C NMR-spektrumokban észlelhető átmenet

M

= +1/2 M

= -1/2

Az átmenet megengedett!

Az elnyelt foton energiája:

h

B μ

g h

ΔE





 

 h B

μ g

ΔE 

 

Atommagok NMR abszorpciós frekvenciája

T 1 B  

mágneses térben

mag Természetes

gyakoriság (%) I (alapáll.)  (MHz)

1

H 99,98 1/2 42,58

11

B 81,17 3/2 13,66

13

C 1,11 1/2 10,70

19

F 100,0 1/2 40,06

h

B μ

g h

ΔE





 

Mag I g_n  = g_n _NB/h [ 10⁶ Hz], B = 1T

természetes gyakoriság %

1H 1/2 5.586 42.6 99.989

13C 1/2 1.405 10.7 1.07

14N 1 0.4038 3.08 99.63

15N 1/2 0.566 4.3 0.368

17O 5/2 0.757 5.77 0.038

19F 1/2 5.254 40.1 100

23Na 3/2 2.218 11.3 100

31P 1/2 1.132 17.2 100

_N = 5.05110^-27 J/T h = 6.62610^-34 Js

Magok NMR frekvenciája B = 1T indukciójú mágnesben

NMR spektrométer mágnese

h B μ

500 g





 MHz



T 7 . J/T 11

10 5.051

5.586

Hz 10

00 5 Js 10

6.626 μ

g

B h

6 -34

N n

 







 

 

