Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 28 - Kärnresonansspektroskopi, av Halvar Johansson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
koret endast av en del av provets kärnor
varför maximet breddas. I ett gott instrument bör
homogeniteten över provspolen vara en del på
107—108. Motsvarande fordran gäller för
frekvensens stabilitet.
Högupplösande NMR studeras vanligen på
flytande prov (vätskor eller lösningar) av
diamagnetiska material. Sådana ger nämligen inga
resulterande magnetfält från angränsande
magnetiska dipoler. Vätskor (och gaser) ger
därför mycket smalare absorptionsmaxima än
fasta kroppar. Vid arbete med gaser är det dock
svårt att få tillräckligt koncentrerade prover.
Fordringarna på magnetfältets homogenitet
medför nämligen att mängden prov måste vara
liten, ca 0,5 ml. Dagens instrument har stor
känslighet; det räcker om provet innehåller ca
1017 protoner.
NMR-spektrum och struktur
Om man i en NMR-spektrometer ändrar
magnetfältet med konstant hastighet, ritar
skrivaren i fig. 1 en kurva i ett diagram, där den
horisontella axeln anger magnetfältets styrka och
därmed skillnaden i energi mellan olika
absorptionsmaxima. Den vertikala axeln anger
absorptionens intensitet. Vid undersökningar
av organiska ämnens struktur anger man i
regel absorptionsmaximas lägen i förhållande till
motsvarande data för en referenssubstans, t.ex.
tetrametylsilan Si(CH3)4 som vanligen
betecknas TMS.
Kemisk förskjutning
Om man får resonans från referenssubstansen
och från provet vid fältstyrkorna Hr respektive
H, anges vanligen separationen i delar på
miljonen dvs. som 10° (tf—Hr)/Hr.
Det i resonansvillkoret, hv = 2\iH, med H
betecknade fältet är det som råder vid
atomkärnan. I diamagnetiska material sammansätts H
av spektrometermagnetens fält H0 och av
inducerade magnetiska fält Hm från det
omgivande elektronhöljet. De inducerade fälten är
proportionella mot H0, och man skriver
vanligen Hind = —oH0, där a är en dimensionslös
skärmningskonstant. Denna är vanligen olika
för olika icke ekvivalenta kärnor. Protonerna
i en metylengrupp och protonerna i en
metylgrupp har sålunda olika skärmningskonstanter.
Den relativa separationen av två
absorptionsmaximas tyngdpunkter är lika med skillnaden
i skärmningskonstanter för de icke ekvivalenta
kärnorna. Denna storhet benämnes kemisk
förskjutning ("chemical shift"). Den betecknas
med S och anges i delar på miljonen eller i
hertz.
För att kunna använda de kemiska
förskjutningarna behöver man en tabell över kända
dylika. I tidskriftslitteraturen har hittills få
omfattande tabeller publicerats. En
systematisk dokumentation är dock under arbete,
under överinseende av bl.a. American Petroleum
Institute.
Signa/ens intensitet
Fig. 2. NMR-spektrum av etanol vid låg spektral
upplösning. Siffrorna under de kemiska
beteckningarna änger uppmätta, relativa intensiteter.
Band
Om de tänkbara strukturerna för den
undersökta substansen endast skiljer sig i fråga om
antalet likvärda väteatomer, kan man träffa ett
avgörande genom att mäta de olika
absorp-tionsbandens relativa intensiteter, dvs. ytorna
under kurvan. Med moderna instrument kan
integrationen utföras på elektronisk väg, och
integralen ritas då på samma diagram som
absorptionskurva^ I detta fall är
NMR-meto-den utomordentligt snabb och tillförlitlig.
Om man undersöker etylklorid vid relativt låg
spektral upplösning, får man ett spektrum,
bestående av två band vilkas relativa intensiteter
förhåller sig som 2:3. Randet för det svagare
fältet härrör från metylengruppens protoner
och bandet för det starkare fältet från
metylgruppens protoner. De relativa intensiteterna
förhåller sig som antalet likvärda protoner i de
båda grupperna, dvs. som 2:3.
Undersöker man etanol vid samma låga
upplösning får man ett spektrum bestående av tre
band, vilkas intensiteter förhåller sig som 1:2:3
(fig. 2). Bandet vid den lägsta fältstyrkan med
den relativa intensiteten 1 härrör från
hydr-oxylgruppen. Den relativa
intensitetsfördelningen motsvarar antalet likvärda väteatomer
i hydroxyl-, metylen- och metylgrupperna.
Multipletter
Undersöks etylklorid vid högre upplösning
(fig. 3) visar sig metylengruppens band bestå
av fyra toppar med de relativa intensiteterna
1:3:3:1 och metylgruppens band av tre toppar
med intensitetsfördelningen 1:2:1. Uppkomsten
av flera toppar, "multipletter", inom ett
ab-sorptionsband beror på att kärnornas
magnetiska tillstånd i en viss funktionell grupp inte
är oberoende av kärnornas tillstånd i angrän-
Signotens intensitet
CH1
hr
Maqnetfätters styrka
Fig. 3. NMR-spektrum av etylgruppen i etylklorid
vid måttligt hög upplösning; Ö betecknar kemisk
förskjutning och J kopplingskonstant.
teknisk tidskrift 1962 h. 154 (jq3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
