Αποσύζευξη πυρήνων. Πριν την αποσύζευξη. και ν Χ. Ακτινοβολούµε επιλεκτικά τον πυρήνα Χ µε ένα µαγνητικό πεδίο Β 2

Σχετικά έγγραφα
Μεταφορά µαγνήτισης. ιαφορά πληθυσµών 1,2 3,4 1,3 2,4. αντανακλά την αναλογία 1 προς 4. πυρήνων 13 C και 1 H. των ενεργειακών σταθµών

13.6 Η ερμηνεία των φασμάτων NMR πρωτονίου

Σύζευξη σπιν-σπιν J = 0 J 0

Χηµική ισοδυναµία πυρήνων και µοριακή συµµετρία

Ακολουθίες παλµών 1D. υποδηλώνει τη. µαγνήτιση Μ 0 FID. φάση τους, δηλαδή τη θέση του ποµπού (Β 1. ) ως προς τη. παλµούς (x, y, ή φ) Ο δείκτης στους

Αλληλεπίδραση δίπόλο-δίπολο

Ε. Μαλαμίδου Ξενικάκη

Βασικές αρχές της Φασµατοσκοπίας NMR

Ευαισθησία πειράµατος (Signal to noise ratio = S/N) ιάρκεια πειράµατος (signal averaging)) ιάρκεια 1,38 1,11 0,28 5,55. (h) πειράµατος.

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ IR/NMR

ΤΣΟΛΕΡΙ ΗΣΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ. Γιαπερισσότερηύλησχετικάµετη φασµατοσκοπία NMR στον ιστότοπο

Σύζευξη µακράς εµβέλειας

Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο. Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR. Πέτρος Α.

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΦΑΣΜΑΤΑ 1 H-NMR. Επίκουρος καθηγητής Ν. Αλιγιάννης

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗ κ. ΚΟΥΠΠΑΡΗ

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΔΟΜΗΣ. Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού, NMR

Φάσµατα άνθρακα-13 ( 13 C NMR)

ιέγερση πυρήνων να εφαρµόζεται κάθετα προς το Β 0 B 1 = C * cos (ω o

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

Διάλεξη 5: Ατομική Δομή. Σύζευξη Σπιν-Τροχιάς

υναµική ισορροπία Περιορισµένη περιστροφή Αναστροφή δακτυλίου Αναστροφή διάταξης Ταυτοµέρεια

Διατομικά μόρια- Περιστροφική ενέργεια δονητικά - περιστροφικά φάσματα

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

Πυρηνική Επιλογής. Τα νετρόνια κατανέμονται ως εξής;

Σταθερά προστασίας. , αυτά προστατεύουν (αντίθετη κατεύθυνση ως προς το Β 0

Λύσεις 3 ης Γραπτής Εργασίας (Φασματοσκοπία)

Κεφάλαιο 13 Φασματοσκοπία

1. Μετάπτωση Larmor (γενικά)

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR)

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

ΦΑΣΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ

H φασματοσκοπία μάζας: αναλυτική τεχνική αναγνώρισης αγνώστων ενώσεων, ποσοτικοποίησης γνωστών και διευκρίνισης της δομής.

Μοριακός Χαρακτηρισμός

( ) ( ) ( )! r a. Στροφορμή στερεού. ω i. ω j. ω l. ε ijk. ω! e i. ω j ek = I il. ! ω. l = m a. = m a. r i a r j. ra 2 δ ij. I ij. ! l. l i.

Ξ. Ασλάνογλου Τμήμα Φυσικής Ακαδ. Έτος ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ατομική Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 6

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Ατομική και Μοριακή Φυσική

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΣΤΟΥΣ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥΣ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Μάθημα 7 α) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό β) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Μάθημα 7 α) QUIZ β-διάσπαση β) Αλληλεπίδραση νουκλεονίου-νουκλεονίου πυρηνική δύναμη και δυναμικό γ) Πυρηνικό μοντέλο των φλοιών

Προσδιορισμός της Δομής Οργανικών Μορίων

NMR - πορφυρινών v=(γ/2π)(1-σ).ηο σ=σταθερά προστασίας

Ηλεκτρονική φασματοσκοπία ατόμων

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

( J) e 2 ( ) ( ) x e +, (9-14) = (9-16) ω e xe v. De = (9-18) , (9-19)

Από τις σημειώσεις του καθηγητή Stewart McKenzie c.uk/teaching.html. Μοριακά ενεργειακά επίπεδα. τυπικά

ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ ΣΥΛΛΟΓΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΣΕ ΠΥΡΗΝΕΣ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΑΤΟΜΙΚΗΣ (FineStructureA) Ακαδ. Ετος: Ε. Βιτωράτος. Φαινόμενα αλληλεπίδρασης σπιν-τροχιάς στα άτομα με πολλά ηλεκτρόνια.

Φασματοσκοπία Υπερύθρου (IR, FTIR)

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΡΟΠΗ ΠΑΡΑΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΠΡΟΛΟΓΟΣ

2-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2-2 ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

1 ο ΤΕΣΤ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

E π A π π ª π º ÛÈÎÔ ËÌÂ. TfiÌÔ E' º ÛÌ ÙÔÛÎÔapple ºÒÙË NÙ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ & ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Δx

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά ( ) Α. Χημική Θερμοδυναμική

5. Συμμετρία, Πολικότητα και Οπτική Ενεργότητα των μορίων

Ηλεκτρομαγνητισμός. Μαγνητικό πεδίο. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Διάλεξη 7: Μοριακή Δομή

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Η λειτουργία του κινητήρα βασίζεται σε τάσεις και ρεύματα που παράγονται εξ επαγωγής στο δρομέα και οφείλονται στο μαγνητικό πεδίο του στάτη

Φασµατοσκοπία Φωτοηλεκτρονίων

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

EΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ-ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α.

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ενότητα 12 Μοριακά Φάσματα Δημήτρης Κονταρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

Προηγμένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

Ηλεκτρονικά Φαινόμενα

διατήρησης της μάζας.

Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός Υδρογόνου: Απεικόνιση και Διαχωρισμός Νερού και Λιπιδίων

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις

ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Αστροφυσική. Ενότητα # 8: Pulsars. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής

Μαγνητικά φαινόµενα: Σύντοµη ιστορική αναδροµή

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 22 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÓÕÃ ÑÏÍÏ

Κβαντική Μηχανική ΙΙ. Ενότητα 6: Άτομα σε μαγνητικά πεδία Αθανάσιος Λαχανάς Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Κεφάλαιο 27 Μαγνητισµός. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Σχ. 1: Τυπική μορφή μοριακού δυναμικού.

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Βασικά σωματίδια της ύλης

ΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

ΘΕΜΑ Α : α V/m β V/m γ V/m δ V/m

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

Transcript:

Αποσύζευξη πυρήνων Σε προηγούµενες διαλέξεις συζητήσαµε τη σύζευξη σπιν-σπιν και διαπιστώσαµε πως αυτή εκδηλώνεται στα φάσµατα NMR. Η σύζευξη σπιν-σπιν παρέχει σηµαντικές πληροφορίες για τη δοµή ενός µορίου, αλλά πολλές φορές η παρουσία της καθιστά τα φάσµατα πολύπλοκα µε συνέπεια να είναι δύσκολη η ανάλυσή τους. Απλοποίηση του φάσµατος µπορεί να γίνει µε την τεχνική της αποσύζευξης, η οποία ακυρώνει τη σύζευξη µεταξύ των πυρήνων. Επί πλέον, η αποσύζευξη αποκαλύπτει τους πυρήνες µεταξύ των οποίων υπάρχει σύζευξη. Ας υποθέσουµε ότι δύο πυρήνες ΑΧ συζεύγνυνται. Το φάσµα αποτελείται από δύο διπλές κορυφές σε συχνότητες και ν Χ. Ακτινοβολούµε επιλεκτικά τον πυρήνα Χ µε ένα µαγνητικό πεδίο Β, το οποίο εφαρµόζεται κάθετα προς το πεδίο Β 0. Το πεδίο Β έχει συχνότητα ν ίση µε ν Χ. Το αποτέλεσµα της διαταραχής του πυρήνα Α φαίνεται στο διπλανό σχήµα. Πριν την αποσύζευξη Α Χ ν Χ Μετά την αποσύζευξη = ( γ / π ) B ν ν > J X AX ν = ν Χ ν =

Αποσύζευξη πυρήνων (συνέχεια) Το προηγούµενο σχηµατικό παράδειγµα αφορά την επιλεκτική αποσύζευξη, δηλαδή την ακτινοβόλιση ενός µόνον πυρήνα κάθε φορά µε το πεδίο Β. Όταν η αποσύζευξη γίνεται µεταξύ οµοίων πυρήνων (π.χ. 1 Η) ονοµάζεται οµοπυρηνική αποσύζευξη, ενώ όταν γίνεται µεταξύ ανόµοιων πυρήνων (π.χ. 1 Η και 13 C) ονοµάζεται ετεροπυρηνική αποσύζευξη. Επιλεκτική οµοπυρηνική αποσύζευξη 1 { 1 } Επιλεκτική ετεροπυρηνική αποσύζευξη 13 C{ 1 } 4 3 1 C 3 C C COO α β γ

Μετατόπιση Bloch-Siegert Στην επιλεκτική αποσύζευξη θα πρέπει η συχνότητα του πεδίου Β να είναι πολύ µικρότερη από τη χηµική µετατόπιση ( ν Χ ) των δύο πυρήνων. Σε αντίθετη περίπτωση εµφανίζεται η λεγόµενη µετατόπιση Bloch - Siegert. Α Χ Α Χ Μ ν Χ ν Χ ν Μ Α Μ ν obs ν = ν Χ ν ν obs = ( γ / π ) B = ν A ~ ( ν ( γb + 8π ( ν A A ) ν ν X ) X ) ν obs ν A ν ν = ν Χ Μ ν obs << ( ν Α -ν Χ ) και ν ~ ( ν Χ -ν Μ ) ν obs ν

Μη επιλεκτική αποσύζευξη πυρήνων Συνήθως, στην ετεροπυρηνική αποσύζευξη επιθυµούµε να ακτινοβολήσουµε µια ευρύτερη περιοχή του φάσµατος. Επειδή υπάρχει κάποιο όριο στην αύξηση της έντασης του πεδίου Β, χρησιµοποιούµε τεχνικές διαµόρφωσης, οι οποίες δηµιουργούν µια ευρεία ζώνη συχνοτήτων. Σύµφωνα µε αυτή την τεχνική της µης επιλεκτικής αποσύζευξης, τοποθετούµε τον αποσυζευκτή στο µέσον της περιοχής του αντίστοιχου φάσµατος του πρωτονίου και µε µια συσκευή δηµιουργίας λευκού θορύβου (noise generator) δηµιουργούµε µια ευρεία ζώνη συχνοτήτων, η οποία ακτινοβολεί ταυτόχρονα όλα τα πρωτόνια της περιοχής και, έτσι ακυρώνει τη σύζευξή τους µε τους άνθρακες. Φάσµα 1 NMR Φάσµα 13 C NMR Επιλεκτική αποσύζευξη Α Χ Μ C Α C Χ C Μ Αποσύζευξη ευρείας ζώνης Α Χ Μ C Α C Χ C Μ

Μη επιλεκτική αποσύζευξη πυρήνων (συνέχεια) Η αποσύζευξη ευρείας ζώνης (broadband decoupling) βρίσκει εφαρµογή στη λήψη φασµάτων NMR των πυρήνων 31 P, 19 F, 13 C µε αποσύζευξητων πρωτονίων. Tα αποσυζευγµένα φάσµατα 13 C παρoυσιάζουν αύξηση της έντασης των κορυφών, η οποία προέρχεται από δύο πηγές: (α) Τη συσσώρευση της έντασης σε µία και µόνο κορυφή. (β) Στην εµφάνιση του φαινοµένου ΝΟΕ, το οποίο αυξάνει την ένταση κατά 00%.

Τετραπολικοί πυρήνες σφαιρικός προµήκης πεπλατυσµένος Ι = ½ Ι > ½ q > 0 q < 0 << 14 N < 35 Cl, 35 Cl < 79 Br, 81 Br < 17 q 17 I Οι τετραπολικούς πυρήνες έχουν Ι > ½ και χαρακτηρίζονται από µη σφαιρική κατανοµή του πυρηνικού φορτίου. Μέτρο αυτής της µη σφαιρικής κατανοµής του πυρηνικού φορτίου είναι η ηλεκτρική τετραπολική ροπή, q, η τιµή και το πρόσηµο της οποίας καθορίζει το σχήµα του πυρήνα. Σε στερεά κατάσταση, οι τετραπολικοί πυρήνες αλληλεπιδρούν (συζεύγνυνται) µε ηλεκτροστατικά πεδία µεταβλητής έντασης, τα οποία δηµιουργούνται στο περιβάλλον των πυρήνων, µε αποτέλεσµα να διαφοροποιούνται οι ενεργειακές στάθµες τους. Οι επιτρεπτές µεταπτώσεις µεταξύ των ενεργειακών σταθµών δίνουν φάσµατα µε πολλαπλές κορυφές. Στην υγρή κατάσταση δεν παρατηρείται τετραπολική σύζευξη (ισοτροπική) λόγω της γρήγορης περιστροφής των µορίων.

Φυσική αποσύζευξη πυρήνων Εκείνο που ενδιαφέρει τη φασµατοσκοπία NMR στην υγρή κατάσταση, είναι η απουσία σύζευξης πυρήνων µε Ι = ½, όταν συνδέονται µε τετραπολικούς πυρήνες. Για παράδειγµα, γιατί το πρωτόνιο στο µόριο CCl 3 δεν παρουσιάζει σύζευξη µε τα τρία χλώρια; B 0 35 Cl 1 α m I = - 3/ m I = - 1/ m I = - 1/ m I = + 1/ m I = + 3/ m I = + 1/ β Εξαιρετικά γρήγορες µεταπτώσεις (>> 10 3 /s) Αργές µεταπτώσεις (10-10 3 /s) α. Φανταστική σύζευξη β. Τετραπολική διαπλάτυνση γ. Φυσική αποσύζευξη γ

Φυσική αποσύζευξη πυρήνων (συνέχεια) C N + C N Τα τρία πρωτόνιά N- σχάζουν την κορυφή του 14 Ν σε µια τριπλή κορυφή µε J N- ~ 50 z. Σχετική ένταση κορυφών 1:1:1. Τα τρία µεθυλικά πρωτόνιά σχάζουν κάθε κορυφή του 14 N σε µια τετραπλή µε J N- ~ 5 z.

N

Αποσύζευξη πυρήνων στο Π.Σ.Α. z z β α A 1 A J AX x B 1 y 90 o y x A 1 A z t z z M x A 1 A ω Α - J/ y ω Α + J/ x B B y x A 1 + A y Με την εφαρµογή του πεδίου Β, η µαγνήτιση των πρωτονίων, Μ Η, αρχίζει να περιστρέφεται γύρω από αυτό, µε συνέπεια τα πρωτόνια να αλλάζουν συνεχώς και πολύ γρήγορα τους προσανατολισµούς α και β. ηλαδή, επέρχεται κορεσµός.