وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته که بطور رایج بنام طیف سنج NMR شناخته شده است، یک تکنیک برای تعیین خواص مغناطیسی هسته های اتمی است. در واقع با استفاده از این دستگاه می توان خواص فیزیکی و شیمیایی اتم ها یا مولکو ل ها را مشخص کرد. این طیف سنجی متکی بر تشدید ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
نویسنده : سارا قیصری
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

دستگاه طیف سنج تشدید مغناطیسی هسته (NMR)

طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته که بطور رایج بنام طیف سنج NMR شناخته شده است، یک تکنیک برای تعیین خواص مغناطیسی هسته‌های اتمی است. در واقع با استفاده از این دستگاه می‌توان خواص فیزیکی و شیمیایی اتم‌ها یا مولکو‌ل‌ها را مشخص کرد. این طیف سنجی متکی بر تشدید مغناطیسی هسته است و می‌تواند اطلاعاتی درباره ساختار، دینامیک، حالت واکنش و محیط شیمیایی مولکول‌ها ارائه دهد. استفاده رایج این دستگاه در شناسایی ساختار ترکیبات آلی یا ویژگی‌های مولکول‌های آلی است.

 

تشدید مغناطیسی هسته بر اساس فیزیک کوانتومی شرح داده می‌شود. تاثیر این دستگاه به دلیل اطلاعات گسترده و تنوع نمونه‌های مورد استفاده شامل محلول‌ها و جامدات اهمیت ویژه‌ای دارد. 

دستگاه طیف سنج تشدید مغناطیسی هسته

نحوه عملکرد دستگاه:

در این دستگاه از یک میدان مغناطیسی قوی برای تشدید هسته‌های مولکولی استفاده می‌شود. این میدان توسط دو پیچه مغناطیسی که به طور موازی بسته شده‌اند، تولید می‌شود. یکای بین ‌المللی میدان مغناطیسی تسلا است. مثلا میدان مغناطیسی زمین تقریبا 4-10 تسلا است.

در دستگاه‌های NMR پیشرفته این میدان حدود 20-1 تسلا است. همان طور که می‌دانیم هسته از پروتون و نوترون تشکیل شده است که هر کدام از این ذرات دارای اسپین هستند یعنی به دور خود می‌چرخند. بنابراین هر هسته حالت اسپینی مشخص خود را دارد. وقتی میدان مغناطیسی قوی به هسته اعمال می‌شود هسته‌ها انرژی الکترومغناطیسی را دریافت می‌کنند و تراز‌های هسته از هم شکافت می‌شوند و در یک فرکانس مشخصی تشدید روی می‌دهد. یعنی هسته شروع به تابش می‌کند همانند الکترون‌ها وقتی تحت تاٌثیر تابش فرابنفش قرار می‌گیرند. به این فرآیند تشدید مغناطیس هسته می‌گویند.

 

تابش الکترومغناطیسی هسته در رنج طول موج رادیویی قرار دارد که این طول موج‌ها توسط یک آشکار ساز دریافت می‌شوند و به صورت یک طیف نمایش داده می‌شوند. که مسلما برای هر ماده با هسته‌های خاص خود متفاوت است.

فرکانس تشدید، انرژی جذب و شدت سیگنال تولید شده بستگی به میدان مغناطیسی اعمالی دارد. مثلا اگر میدان مغناطیسی 21 تسلا باشد، پروتون‌ها در 900 مگاهرتز تشدید می‌شوند. البته هسته‌های مختلف در فرکانس‌های متفاوتی نیز تشدید می‌شوند که بستگی به ماده مورد نظر نیز دارد.

 

شکل زیر یک طرح ساده از عملکرد درونی یک دستگاه H-NMR را نشان می‌دهد.

 

دستگاه طیف سنج تشدید مغناطیسی هسته

همانطور که در این شکل می‌بینید، یک نمونه محلول در یک ظرف شیشه‌ای مخصوص به ضخامت 5 میلیمتر و در یک میدان مغناطیسی ناشی از دو قطب آهنربای قوی قرار گرفته است. به دور محلول یک سیم پیچ دریافت کننده قرار می‌گیرد که به ابزارهای الکترونیکی مخصوص و یک کامپیوتر متصل است تا انرژی امواج رادیوییگسیل شده از هسته‌ها بدین طریق دریافت و آشکارشوند.

 

در شکل زیر می‌توان یک نمونه طیف رسم شده توسط دستگاه NMR را مشاهده کرد که طیف H-NMR است زیرا پیوندهای هیدروژنی را مشخص کرده است. با استفاده از این طیف نوع اتم‌های هیدروژن یک مولکول‌ اتانول مشخص شده است. این شکل نشان می‌دهد که سه نوع متفاوت اتم هیدوژن در اتانول وجود دارد.

دستگاه طیف سنج تشدید مغناطیسی هسته

 

 

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: سارا قیصری

تنظیم: نسرین صادقی

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین