Company logo
Avance Beginners GuideSzukajIndeksSłowniczekSpis treści Strona główna
 
 
Analiza NMR chloroformu
Jak pokazano na rysunku poniżej, można przeprowadzić trzy odrębne eksperymenty odpowiadające trzem możliwym jądrom rejestrowanym: 1H, 13C i 35Cl.
W stronę próbki kierowane są trzy impulsy wzbudzające (E1, E2, E3) mające odpowiednią częstotliwość nośną. E1, odpowiada częstotliwości rezonansowej 1H, E2 częstotliwości 13C, zaś E3 częstotliwości 35Cl. Zakładając, że nastąpiło wzbudzenie trzech izotopów, próbka wyemituje sygnały o trzech częstotliwościach f1, f2 i f3, które zostają zarejestrowane na trzech odrębnych widmach. Jeśli wyemitowane sygnały zostaną pokazane na pojedynczym wykresie, użytkownik może oczekiwać widma podobnego do przedstawionego na rysunku poniżej (należy pamiętać, że podane częstotliwości sygnałów dotyczą magnesu o indukcji 11,7 T oraz że wszystkie sygnały wykreślono jako  , czyli piki pojedyncze).
 
 
To sztuczne widmo przedstawia trzy piki odpowiadające trzem izotopom. Jeśli uwzględni się względną liczbę trzech izotopów, można spodziewać się, że natężenie pików chloru, wodoru i węgla będzie pozostawać w stosunku 3:1:1. Należy jednak także  uwzględnić naturalną zawartość trzech izotopów, przez co stosunek wynosi 227:100:1. Użytkownik może sprawdzić, że wyznaczone eksperymentalnie stosunki natężenia pików nie zgadzają się z tymi wartościami. Przyczyna tego stanu jest następująca: każdy izotop charakteryzuje się naturalną  czułością w metodzie NMR. Czułość 1H jest 63 razy większa w metodzie NMR niż w przypadku 13C. Oznacza to, że nawet jeśli próbka zawiera dokładnie tę samą liczbę jąder 1H co 13C, natężenie sygnałów 1H jest 63 razy większe niż sygnałów 13C.
W przypadku wykresu przedstawionego na rysunku powyżej wszelkie informacje szczegółowe zostają utracone i dokładne określenie konkretnej częstotliwości jest niemożliwe. Mówi się wtedy, że widmo ma niską rozdzielczość (rozdzielczość pozioma widma jest miarą stopnia rozróżniania dwóch  sygnałów o zbliżonej częstotliwości na widmie).
Kolejną komplikacją jest ogromny zakres skali na osi pionowej. Zmienność naturalnej czułości w metodzie NMR w połączeniu ze zmianami naturalnej zawartości często powoduje, że wykreślanie sygnałów różnych izotopów na jednym widmie jest niewykonalne. W takim wypadku rozdzielczość pionowa widma byłaby bardzo niska (rozdzielczość pionowa, czyli stosunek sygnału do szumu widma jest miarą czułości).
Okazuje się, że analiza chloroformu jest dość skomplikowana, jednak wynika to z tego, że próbujemy porównać sygnały trzech odmiennych jąder rejestrowanych na pojedynczym widmie (ponadto pomijane są wszelkie ograniczenia dotyczące elementów sprzętowych i elektroniki). W związku z tym w praktyce eksperymenty NMR przeprowadza się w taki sposób, że tylko jedno jądro jest rejestrowane. Jakkolwiek może nastąpić jednoczesne wzbudzenie więcej niż jednego izotopu dzięki zastosowaniu więcej niż jednej częstotliwości (np. eksperymenty z rozprzęganiem), rejestruje się zawsze sygnały jednego izotopu. Dzięki temu znacznie upraszcza się analizę widma.
Już wcześniej wspomniano o tym, że zmiany podstawowej częstotliwości rezonansowej wskutek lokalnego otoczenia atomowego są zazwyczaj stosunkowo małe. Oznacza to, że nie występują znaczne zakresy widmowe. Ponadto naturalna zawartość oraz naturalna czułość dla danego izotopu zawsze pozostają identyczne. W związku z tym względne natężenie na przykład dwóch sygnałów emitowanych przez izotopy 1H w danym widmie zależy jedynie od liczby atomów składających się na sygnał. W ten sposób znacznie upraszcza się analiza widm i uzyskiwanie informacji ilościowych. Zanim przejdziemy do bardziej szczegółowego omówienia metody NMR, czytelnik powinien zapoznać się z koncepcją pomiaru sygnałów w ppm ( częściach na milion) względem sygnału odniesienia.
Pozycja w słowniczku: ppm
części na milion