Yadro magnit rezonansi - Namangan davlat universiteti noorganik kimyo kafedrasi analitik kimyo fanidan

|
Namangan davlat universiteti noorganik kimyo kafedrasi analitik kimyo fanidan
|
bet | 4/7 | Sana | 14.05.2024 | Hajmi | 204,5 Kb. | | #231700 |
Bog'liq ATOM SPEKTROSKOPIK ANALIZ USULLARI1.3. Yadro magnit rezonansi
Yadro magnit rezonans usulini 1946 yilda Parsell va Blox bir-biridan xabarsiz holda yaratdilar va shundan so`ng kimyo fanida qo`llana boshladi. Ma`lumki, har qaysi yadro spin kvant soni bir bilan tavsiflanadi va bu spinlar 0,1/2,1, 3/2,2 qiymatga ega bo`ladi. Agar yadroda nuklonlar soni juft bo`lsa - (S12, O16) umumiy spin kvant soni nolga teng bo`ladi. Agar ularning soni toq bo`lsa (F19, S13) umumiy spin kvant soni +1 yoki -1 qiymatga ega bo`ladi. Umumiy spin kvant soni 0 nolga teng bo`lgan yadro magnit maydonida bir energetik holatda bo`ladi (β0+ 1). Bunday yadrolar YaMR-spektroskopiya uchun ob`ekt bo`la olmaydi. Yadroning spini (N1, 2 S13, F19, R31) bo`lsa, yadro tashqi magnit maydonida β ta energetik holatda turadi.
Shunga qarab yadroda musbat zaryad ham turlicha taqsimlanadi. Zaryadli yadro o`z o`qida aylanganda magnit momentiga ega bo`ladi. Bunday yadrolarning xossalarini YaMR usulida tekshirish mumkin. Yadroga radio nurlanish berilganda energiya yutilib, bir magnit-energiya darajadan ikkinchi magnit-energiya darajaga o`tadi. Bor qoidasiga asosan birinchi holatdan ikkinchi holatga o`tish uchun:
energiya talab qilinadi. Bu erda N-maydon kuchlanishi M-Bor magnetoni, ġ– ajralishning spektroskopik omili.
Shunday qilib, moddalarni yadromagnit rezonans usulida tekshirishda tekshiralayotgan moddaga kuchli magnit maydoniga tik ravishda klistron (generator) yordamida ma`lum takrorlikda radio to`lqin beriladi. Yuqoridagi tenglamaga muvofiq,
H- ning ma`lum qiymatida tenglamaning o`ng tamoni v ga teng bo`ladi, ya`ni tenglama sharti bajariladi. Bunda magnitlangan modda tomonidan radioto`lqin (energiya) yutiladi. Bu hol shkalada maksimumlar shaklida namoyon bo`ladi. Shkala x birligida belgilanib, 1 dan to 10 gacha bo`lingan bo`ladi. Shkalaning uzunligi maydon deb hisoblansa, 1 dan to 5 gacha bo`lgan masofa kuchsiz va 5 dan 10 gacha bo`lgan masofa kuchli maydon deb yuritiladi. Kuchsiz maydonda gidroksil - ON, karboksil - COOH, aldegid R-COOH, benzol C6H6, suv H2O dagi protonlar aks etadi. Kuchli maydonda esa metin - CH, metilen - CH2 va metil CH3 protonlari aks etadi. Shu bilan birga protonlarga molekuladagi qo`shni protonlar va boshqa funkstional guruhlar ta`sir etadi, natijada shkalada protonlarning ko`rinishi har xil bo`ladi. Masalan ajratilgan metil guruh bo`lsa, uning uchta protoni shkalada bitta cho`qqili uch protonga teng bo`lgan singletga ega bo`ladi. Agar metil guruhning yonidagi uglerodda bitta proton bo`lsa uning ta`sirida ikkita cho`qqili uch protonga uch protonga teng bo`lgan dublet hosil bo`ladi. Shunday qilib, YaMR usuli molekuladagi vodorod atomlarining sonini va qanday holatda joylashganligini yaqqol ko`rsatib, birikmaning tuzilishini aniqlashda katta yordam beradi (rasm).
1-rasm YaMRning umumiy ko’rinishi
Lekin ana shu kichik miqdor, energiya (∆E) moddaning radio chastotali to`lqin yutishi va uni ko`zatish uchun kifoya. Pog`onalar energiyalarining farqi tashqi maydonning kuchlanganligiga to`g`ri proporstionaldir.
Tenglama yadro magnit rezonansi (YaMR) ning asosiy tenglamasidir. Yadro magnit rezonansini kuzatish uchun modda ampulaga solinib, yuqori kuchlanishli doimiy magnit maydoniga kiritiladi. Ampulaga galtak o`ralgan bo`lib, undan radio chastotali o`zgaruvchan tok o`tkaziladi. Tokning chastotasini generatordan o`zgartirib turish mumkin. Ampulaga o`ralgan g`altakdan o`tgan tok o`zgaruvchan magnit maydoni hosil qiladi, Energiya modda tomonidan ana shu maydon ko`rinishida yutiladi. Generatordan berilayotgan chastota (v) ni oshira borib uni shunday qiymatga etkazish mumkinki, bu qiymat tenglamani qanoatlantiradi. Ana shu paytda modda energiya yutadi. Odatda bunda rezonans vujudga keldi deyiladi. Modda energiya yutganda zanjirdagi tok kamayib ketadi. Energiya yutilishi tugagandan keyin, zanjirdagi tok asli holiga qaytadi. Endi chastotaning har qanday o`zgartirilish moddaga ta`sir qilmaydi. Spektrdagi cho`qqi (cho`qqi) signal deyiladi. Chastota (v) doimiy qoldirilib, magnit maydoni kuchlanganligi (N0) o`zgartiriladi. (N0) qiymati tenglamani qanoatlantirganda rezonans kuzatiladi. Hozir 40,60,100 Mgst (megagerst 106 gerst) chastotada ishlaydigan spektrometrlar mavjud.
Yadro magnit rezonansi (YaMR)-spektrlar odatda eritmalarda (modda suyuq bo`lsa, shu holicha) olinadi. Eritmaning konsentrasiyasi 5-20 % atrofida bo`ladi. Spektr olish uchun zarur bo`lgan modda miqdori β5-30 mg. Erituvchi sifatida YaMR-spektr bermaydigan (SS14CSi) yoki boshqa organik birikmalar (rezonans bermaydigan sohada energiya yutuvchi moddalar (CDC13- deyteroxloroform) ishlatiladi. Yadro magnit rezonansi (YaMR)-spektr to`rtta kattalik bilan tavsiflanadi:
Signallar (cho`qqi) cho`qqilarning o`rni.
Signallar soni
Signallar jadalligi.
Signallarning ajralib ketishi.
Yadro magnit rezonansi spektrlardagi signal (cho`qqi) cho`qqilar soni turlicha bo`ladi. Spektrdagi cho`qqilar sonini turlicha o`rab olingan protonlar belgilaydi. Boshqacha aytganda, bir xil tipdagi protonlar bitta cho`qqi beradi. Masalan, spektrda beshta bo`lsa, shu modda molekulasidagi vodorod atomlari besh xil deymiz. Bir xil o`rab olingan protonlar (ya`ni beshta chastotada rezonans beruvchi) ekvivalent protonlar deyiladi. Har xil o`rab olinganlari esa (turli chastotali energiyalar yutuvchi) noekvivalent protonlardir:
(1) da metil guruhidagi uchta proton (a), metilen guruhidagi ikkita proton (b) ekvivalentdir. Shuningdek, (β) da oltita proton (a, a) o`zaro ekvivalent va hokazo.
Yadro magnit rezonansi spektroskopiyasida (YaMR) signallar jadalligi. Magnit ekvivalent protonlar bitta cho`qqi berishini ko`rib o`tdik. Xo`sh, unda ekvivalent protonlar sonini nima belgilaydi? Har qaysi signal jadallikligi cho`qqining soniga proporstionaldir. Lekin cho`qqilar balandligini o`lchash ishonchli emas, chunki bu jadalliklik boshqa omillarga ham bog`liq, bo`lishi mumkin. Shuning uchun ham odatda cho`qqi balandligini uning kengligiga ko`paytmasidan, ya`ni cho`qqi maydonini o`lchash usulida foydalaniladi. Bu usul protonlar sonini aniq, topishga imkon beradi, YaMR-spektrometrlarga maxsus elektron qurilmalar o`rnatilgan bo`ladi. Uni integrator deyiladi. Bu usulda topilgan protonlar jadalligiga integral jadalliklik deyiladi. Integrator xuddi zinapoyaga o`xshash egri chiziq chizadi. Sodda qilib bu «zina» balandligi cho`qqining kengligi bilan balandligi hisobga olingan holdagi balandligidir. Zinalarning balandligi protonlar soniga proporstional. Agar moddaning formulasi bo`lmasa, integral jadallikliklaridan foydalanib protonlar soni quyidagicha topiladi. Noma`lum modda spektri integrator yordamida olinadi, ya`ni unda cho`qqilarning integral jadallikliklari keltirilgan bo`lsin. Aytaylik, modda molekulasi o`ziga xos signallar beruvchi funkstional guruh (-C=O –H, -SOON, SN3-SO-) ga ega. Odatda, guruhlar kuchsiz maydonda signal beradi. Masalan, molekulada metoksi guruh bo`lsa uning qaerda rezonans berishi bizga ma`lum. Shu signalning integral jadallikligi 1,5 katakka teng deylik. U holda integral jadallikligi 9,0 bo`lgan cho`qqika 6 ta proton to`g`ri keladi, Boshqa cho`qqilar uchun ham shunday hisoblashlarni bajarish kiyin emas.
|
| |