Peruskäsitteet
Periaate
Ydinmagneettinen resonanssispektrometria (NMR, nuclear magnetic
resonance spectrometry) perustuu siihen, että tietyt atomiytimet
käyttäytyvät kuin pienet magneetit. Näiden
magneettien momentit suuntautuvat ulkoisessa
magneettikentässä joko kentän suuntaisesti tai
kenttää vastaan. Kentän suuntaisilla ydinmagneeteilla on
jonkin verran alempi energia kuin vastakkaisesti suuntautuneilla
ydinmagneeteilla. Energiaero vastaa tietyn radiotaajuuden suuruista
energiakvanttia. Kun tutkittavan näytteen atomiytimien joukko
absorboi tämän kvantin suuruisen
energiamäärän, ytimiä siirtyy sekä alemmalta
energiatasolta ylemmälle että ylemmältä alemmalle
energiatasolle. Tällöin yhdisteen magneettisten momenttien
summassa tapahtuu muutos, joka havaitaan NMR-spektrissä
piikkinä.
Soveltuvuus
NMR-spektrometria on tehokas menetelmä tutkittaessa
molekyylirakenteita. Sitä käytetään hyväksi
esimerkiksi selvitettäessä vetyatomien paikkoja orgaanisten
yhdisteiden molekyyleissä. Täten se täydentää
infrapunaspektrometriaa, joka ei sovellu tähän tarkoitukseen.
Rajoitukset
Näytemäärän pitää olla suhteellisen suuri
verrattuna esimerkiksi massaspektrometriassa tarvittavaan
näytemäärään.
|
NMR-spektrometria
Rakennetutkimuksessa käytetään hyväksi esimerkiksi
vetyatomien ytimien magneettista resonanssia. Vetyatomien sitoutuminen
ja ympäristö molekyylissä vaikuttavat sen ytimien
magneettikentän suuruuteen. Tästä johtuen esimerkiksi
metaanin NMR-spektrissä on vain yksi piikki, koska metaanin CH4
kaikki vetyatomit ovat keskenään samanarvoisia. Etanolin
spektrissä on kolme piikkiä, koska etanolimolekyylissä CH3CH2OH on kolmenlaisia vetyatomeja. Etanolimolekyylissä on CH3-, CH2- ja OH-ryhmä.
Kuva 1. Kaavio NMR-spektrometristä
Kirjallisuus
- Harris, D.H. 2002: Quantitative chemical analysis. 6. painos. W.H. Freeman and company, New York.
- Jeffery, G.H., Bassett, J., Mendham, J. & Denney, R.C. 1989: Vogel’s textbook of quantitative chemical analysis. 5. painos. Long man Scientific & Technical, London.
- Kenkel, J. 2003: Analytical chemistry for technicians. 3. painos. Lewis publishers, A CRC Press Company, New York.
- Laukkanen, R., Nykänen R. Ja Vuokila, O. 1987: Analyysit. Ammattikasvatushallitus, Valtion painatuskeskus, Helsinki.
- Lehtonen, P. ja Sihvonen, M-L.; Laboratorioalan analyyttinen kemia, Opetushallitus, Edita Prima Oy, Helsinki, 2004.
- Wiksten, P. ja Rouvinen, P. 1990: Analyyttinen kemia – Kvantitatiivinen analyysi ja vesianalyysi. Ammattikasvatushallitus, VAPK-kustannus, Helsinki.
- Saarinen, H. ja Lajunen, L.H.J. 1993: Analyyttisen kemian perusteet. Kemian kustannus Oy, Helsinki.
- Lehtiniemi, K., Turpeenoja, L. ja Vaskuri, J. 2001: Mooli 1- Lukion kemia. Otava, Helsinki.
- Kanerva, K. ja Karkela, L. 1997: Katalyytti – Työkurssin käsikirja. WSOY, Porvoo.
|
