close
تبلیغات در اینترنت
آشنایی با طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای(NMR): مشخصات و کاربرد های آن

تبليغات

ارتباط با مدیر

    http://rozup.ir/view/2527034/2.png

    http://rozup.ir/view/2527035/3.png

آرشيو

درباره ما

    هدف ما به اشتراک گذاشتن مطالب جالب و مفید است، به امید موفقیت روز افزون

امکانات جانبي

تبليغات

    Rozblog.com رز بلاگ - متفاوت ترين سرويس سایت ساز

ورود کاربران

عضويت سريع

    نام کاربری :
    رمز عبور :
    تکرار رمز :
    ایمیل :
    نام اصلی :
    کد امنیتی : * کد امنیتیبارگزاری مجدد

نظرسنجي

    به نظر شما آیا رشته ی شیمی آینده مطلوب تری نسبت به سایر رشته ها دارد ؟


آمار

    آمار مطالب آمار مطالب
    کل مطالب کل مطالب : 26
    کل نظرات کل نظرات : 7
    آمار کاربران آمار کاربران
    افراد آنلاين افراد آنلاين : 2

    آمار بازديدآمار بازديد
    بازديد امروز بازديد امروز : 57
    بازديد ديروز بازديد ديروز : 116
    ورودي امروز گوگل ورودي امروز گوگل : 4
    ورودي گوگل ديروز ورودي گوگل ديروز : 19
    آي پي امروز آي پي امروز : 19
    آي پي ديروز آي پي ديروز : 57
    بازديد هفته بازديد هفته : 297
    بازديد ماه بازديد ماه : 1,620
    بازديد سال بازديد سال : 12,911
    بازديد کلي بازديد کلي : 12,911

    اطلاعات شما اطلاعات شما
    آي پي آي پي : 3.95.131.97
    مرورگر مرورگر :
    سيستم عامل سيستم عامل :
    تاريخ امروز امروز : چهارشنبه 22 آبان 1398

آشنایی با طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای(NMR): مشخصات و کاربرد های آن

آشنایی با طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای(NMR): مشخصات و کاربرد های آن

رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) ، یک روش طیف سنجی برای شیمیدانان آلی از اهمیتی والاتر نسبت به طیف سنجی مادون قرمز برخوردار است. بسیاری از هسته‌ها را می‌توان با فنون NMR مطالعه کرد، ولی هیدروژن و کربن بطور معمول مورد استفاده قرار می‌گیرند. در حالی که طیف سنجی مادون قرمز اطلاعاتی راجع به نوع گروه‌های عاملی موجود در مولکول در اختیار می‌نهد ، تشدید مغناطیسی هسته‌ای ما را از تعداد هیدروژن مطلع می‌سازد. بعلاوه این روش ، اطلاعاتی راجع به طبیعت محیط اطراف اینگونه اتمهای هیدروژن بدست می‌دهد. مجموع اطلاعات داده شده از مادون قرمز و تشدید مغناطیسی هسته‌ای اغلب اوقات برای تشخیص ساختمان یک مولکول مجهول کافی است.

تشدید مغناطیسی هسته‌ای (به انگلیسی: Nuclear magnetic Resonance) یک پدیدهٔ فیزیکی بر اساس مکانیک کوانتمی است.

 

در حضور یک میدان مغناطیسیِ قوی، انرژی هسته‌های عناصر مشخصی به علت خواص مغناطیسی این ذرات به دو یا چند تراز کوانتیده شکافته می‌شوند. الکترون‌ها نیز به طریقی مشابه هسته عمل می‌کنند. انتقالات میان ترازهای انرژیِ القاشدهٔ مغناطیسیِ حاصل می‌تواند با جذب تابش الکترومغناطیسی با بسامد مناسب انجام شود. درست شبیه انتقالات الکترونی که با جذب تابش فرابنفش یا مرئی صورت می‌پذیرد. اختلاف انرژی بین ترازهای کوانتومی مغناطیسی برای هسته‌های اتمی به مقداری است که با تابش در گستره‌ای از ۰٫۱ تا ۱۰۰MHz مطابقت دارد. طیف‌بینی NMR هم به منظور کارهای کمّی و هم به منظور شناسایی کیفی مولکول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر چند که قدرت اصلی این دستگاه در شناسایی کیفی ترکیبات آلی و زیستی بسیار پیچیده‌است.

در حالت عادی اختلاف انرژی بین ترازهای اسپین هسته صفر است، اما زمانی که اتم‌ها در حضور میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند بر اساس خصوصیت زیمان، حالت تبهگن سیستم کاهش پیدا می‌کند. با ناپدید شدن میدان اتم تشدید کرده و تابش‌هایی را از خود نشان می‌دهد که به آن تشدید مغناطیس هسته می‌گویند.

 

حالات اسپین هسته

بسیاری از هسته‌های اتمها دارای خصلتی هستند که اسپین خوانده می‌شود. هسته‌ها به گونه‌ای رفتار می‌کنند که گویی در حال چرخش هستند. در حقیقت اتمهایی که عدد جرمی فرد یا هر دو را دارند، دارای گشتاور زاویه اسپین کوانتایی و گشتاور مغناطیسی هستند. معمولترین هسته‌هایی که دارای اسپین هستند عبارتند از:

199F ، 21H ، 136C ، 147N ، 178O ، 11H

توجه کنید که هسته‌های ایزوتوپهای معمولی و فراوانترین ایزوتوپهای کربن و اکسیژن یعنی 126C ، 168O در میان هسته‌های فوق دیده نمی‌شود. هسته اتم هیدروژن معمولی (پروتون) دارای اسپین است. برای هسته‌هایی که اسپین دارند، تعداد حالات اسپین مجاز ، کوانتایی بوده و بوسیله عدد کوانتومی اسپین هسته ، I ، تعیین می‌گردد که این عدد یک ثابت فیزیکی برای یک هسته است. برای یک هسته با عدد کوانتومی I ، تعداد حالات اسپین مجاز 2I + 1 بوده که از I+ تا I– را در بر می‌گیرد.

در غیاب میدان مغناطیسی

در غیاب یک میدان مغناطیسی ، تمام حالات اسپین یک هسته ، ترازهای انرژی برابری را دارد (تبهگن هستند) و در مجموعه‌ای از اتمها ، تمام حالات اسپین باید تقریبا به یک اندازه اشغال شوند تا تعداد یکسانی از اتمها ، هر یک از اسپینهای مجاز را داشته باشند.

گشتاور مغناطیسی هسته

در یک میدان مغناطیسی ، حالات اسپین انرژی یکسانی را نخواهند داشت، زیرا یک هسته ذره‌ای باردار بوده و هر ذره باردار متحرک خود تولید میدان مغناطیسی می‌کند. بنابراین ، یک هسته دارای گشتاور مغناطیسی (μ) است که بوسیله بار و اسپین آن تولید می‌شود. یک هسته هیدروژن می‌تواند اسپینی (چرخشی) موافق جهت عقربه‌های ساعت (2/1+) یا مخالف جهت عقربه‌های ساعت (1/2-) داشته باشد و در این دو حالت ، گشتاورهای مغناطیسی هسته در دو جهت مخالف هستند.

در یک میدان مغناطیسی ، تمام پروتونها گشتاور مغناطیسی خود را یا در جهت میدان و یا در حهت مخالف آن قرار می‌دهند. هسته‌های هیدروژن فقط می‌توانند یکی از دو جهت را نسبت به میدان مغناطیسی اعمال شده قبول کنند. حالت اسپین (2/1+) چون در جهت میدان است، از انرژی کمتری برخوردار است، در حالیکه اسپین (2/1-) بدلیل اینکه در جهت خلاف میدان است، دارای انرژی بالاتری است. بنابراین هنگامی که یک میدان مغناطیسی خارجی بکار برده شود، حالت اسپین دژنره به دو حالت ، با ترازهای انرژی نابرابر شکافته می‌شود.

جذب انرژی

پدیده تشدید مغناطیسی هسته‌ای هنگامی رخ می‌دهد که هسته‌های هم جهت میدان اعمال شده ، انرژی جذب کرده ، جهت اسپین خود را نسبت به آن میدان تغییر دهند. جذب انرژی ، یک فرایند کوانتایی بوده ، انرژی جذب شده برابر اختلاف انرژی بین دو حالت موجود است.

E= (E-1/2 – E+1/2) = hv


هرقدر میدان مغناطیسی اعمال شده شدت یابد، اختلاف انرژی بین دو حالت اسپین افزایش می‌یابد. میزان اختلاف ترازهای انرژی بستگی به نوع هسته نیز دارد. هر هسته (هیدروژن ، کلر و ...) دارای نسبت گشتاور مغناطیسی به گشتاور زاویه‌ای ویژه‌ای است، چون هر هسته دارای جرم و بار متفاوتی است. این نسبت را نسبت گردش مغناطیسی گویند که برای هر هسته مقدار ثابتی است و تابعیت انرژی از میدان مغناطیسی را تعیین می‌کند:

E=hv=γ (h/2π) B0 → V= (γ/2π) B0

 

تشدید پروتون

اگر مقدار صحیح گاما برای پروتون قرار داده شود، می‌توان دریافت که یک پروتون ناپوشیده باید در میدانی با قدرت 1 تسلا ، تابشی با فرکانس 42.6 مگا هرتز را جذب کند. یا در میدانی با قدرت 1.41 تسلا فرکانس تابشی 60MHz را جذب نماید. گرچه تعداد زیادی از هسته‌ها دارای تشدید مغناطیسی هستند ، اما در شیمی آلی تشدید پروتون بیشتر مورد توجه است.

اگر برای پروتون ، میدان مغناطیسی اعمال شده دارای قدرت تقریبی 1.41 تسلا باشد، اختلاف انرژی بین دو حالت اسپین حدود 2.39x105-Kj/mol خواهد بود. تابشی با فرکانس 60MHz که در ناحیه فرکانس رادیو طیف الکترومغناطیسی قرار دارد، چنین اختلاف انرژی‌ای را در بر می‌گیرد. اختلاف انرژی بین حالات اسپین در هسته‌های دیگر بیشتر یا کمتر از آنچه در هیدروژن مشاهده می‌شود، می‌باشد.

دستگاههای طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته

بسیاری از طیف سنجهای تشدید مغناطیسی هسته از یک میدان مغناطیسی متغیر با قدرتی حدود 1.41 تسلا و تابش فرکانس رادیو ثابت 60MHz استفاده می‌کنند. این طیف سنجها فقط انتقالات میان حالات اسپین پروتون یک مولکول را انجام می‌دهند، ولی قادر به انجام چنین عملی برای هسته‌های دیگر نیستند عموما دستگاههای جداگانه‌ای برای مشاهده تشدید هسته‌ای هسته‌های دیگر نظیر کربن و فسفر کاربرد دارد.

دستگاههای جدیدتر و گرانبهاتر تبدیل فوریه که امروزه بطور عادی از آنها استفاده می‌شود، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در یک دستگاه می‌توان هسته‌های چندین عنصر گوناگون را مشاهده نمود. دستگاههای 200MHz و 300MHz بطور روزمره و معمولی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و دستگاههایی با فرکانس 60MHz را می‌توان در مراکز تحقیقاتی و دانشگاههای بزرگ یافت.

 

کاربرد

از جمله تکنیک‌های جدید NMR Gyro Frequency مورد استفاده در صنایع غذایی است این تکنیک بطور کلی در سال ۱۹۴۶ کشف شد و اولین کاربرد آن درصنایع غذایی که مربوط به تشخیص ترکیبات موجود در مواد غذایی است در سال ۱۹۷۰ گزارش شده‌است NMR قادر است در سطح مولکولی خواص فیزیکوشیمیایی سیستم‌های مختلف را تجزیه و تحلیل نمایند اساس کار NMR تجزیه و تحلیل هسته اتمهایی است که به صورت ذاتی دارای خاصیت مغناطیسی هستندو می‌توانند همانند آهن‌رباهای بسیار کوچکی عمل نمایند خواص فیزیکی مواد غذایی مانند نقطه ذوب بیاتی نان میزان اتصال و تحرک آب تعیین نوع آب تعیین درجه رسیدگی میوه‌ها و … توسط NMR می‌تواند مورد بررسی قرارگیرد همچنین NMR تحت شرایط مطلوب می‌تواند اثر میکروب کشی داشته باشد و در فرایندهای مختلف مواد غذایی به کارگرفته شود در این سمینار سعی می‌شود مکانیسم NMR و برخی از کاربردهای آن درصنایع غذایی ارائه گردد.


تاريخ ارسال پست: پنجشنبه 26 ارديبهشت 1398 ساعت: 16:58
برچسب ها : ,,,

مطالب مرتبط

بخش نظرات اين مطلب


نام
ایمیل (منتشر نمی‌شود) (لازم)
وبسایت
:) :( ;) :D ;)) :X :? :P :* =(( :O @};- :B /:) :S
نظر خصوصی
مشخصات شما ذخیره شود ؟ [حذف مشخصات] [شکلک ها]
کد امنیتیرفرش کد امنیتی