Частота електромагнітних хвиль, які викликають переходи між енергетичними станами при епр та ЯМР, відповідає радіодіапазону і явища епр та ЯМР відноситься до радіоспектроскопії

В спектрах ЯМР розрізняють два типи ліній по їх ширині. Спектри твердих тіл мають болять ширину, і цю область застосування ЯМР називають ЯМР широких ліній. У рідинах спостерігають вузькі лінії, і це називають ЯМР високого дозволу.

Виборче поглинання електромагнітних хвиль певної частоти речовиною в постійному магнітному полі, зумовлене переорієнтацією магнітних моментів ядер, називають ядерним магнітним резонансом (ЯМР).

ЯМР можна спостерігати при виконанні умови (16.10) лише для вільних атомних ядер. Експериментальні значення резонансних частот ядер, що знаходяться в атомів та молекул, не відповідає (16.10). При цьому відбувається «хімічний зсув», який виникає в результаті впливу локального (місцевого) магнітного поля, створюваного всередині атома електронними струмами, індукованих зовнішнім магнітним полем. В результаті такого «діамагнітного ефекту» виникає додаткове магнітне поле, індукція якого пропорційна індукції зовнішнього магнітного поля, але протилежна йому за напрямком. Тому повне ефективне магнітне поле, що діє на ядро, характеризується індукції

В _ЭФ =(1-σ)В, (16.11)

где σ — постійна екранування, по порядку величини рівна 10^-6 і залежить від електронного оточення ядер.

Звідси випливає, що для даного типу ядер, що знаходяться в різних оточення (різні молекули або різні, не еквівалентні місця однієї і тієї ж молекули), резонанс спостерігається при різних частотах. Це і визначає хімічний зсув. Він залежить від природи хімічного зв'язку, електронної будови молекул, концентрації даної речовини, типу розчинника, температури і т.д.

Якщо два або кілька ядер в молекулі екранованих різному, тобто ядра в молекулі займають хімічно не еквівалентні положення, то вони мають різний хімічний зсув. Спектр ЯMP такий молекули містить стільки резонансних ліній, скільки хімічно НЕ еквівалентних груп ядер даного типу в ній є. Інтенсивність кожної лінії пропорційна числу ядер у цій групі.

На рис. 16.12 зображені криві ядерного магнітного резонансу для твердих тіл (а) і рідин (б). Гострота піка в рідинах обумовлена наступним. Кожне ядро взаємодіє зі своїми сусідами. Так як орієнтація ядерних магнітних моментів, які оточують ядро даного типу, змінюється від точки до точки в речовині, то повне магнітне поле, що діє на різні однотипні ядра, також змінюється. Це означає, що для всієї сукупності ядер область резонансу повинна являти собою широку лінію. Однак з-за швидких переміщень молекул в рідині локальні магнітні поля недовговічні. Це призводить до того, що ядра рідини знаходяться під впливом одного і того ж середнього поля, тому лінія резонансу є різкою.

Для хімічних сполук, в яких спостерігається ЯМР ядер, що займають хімічно еквівалентні місця в молекулі, спостерігається одинока лінія. З'єднання більш складного будови дають спектри з багатьох ліній.

За хімічним зрушення, числа і положення спектральних ліній можна встановити структуру молекул.

Хіміки і біохімік широко використовують метод ЯМР для дослідження структури від найпростіших молекул неорганічних речовин до складних молекул живих об'єктів, а також при вирішенні багатьох завдань, пов'язаних з протіканням хімічних реакцій, вивченням структур вихідних речовин і утворюються в результаті реакцій продуктів. Однією з переваг цього аналізу є те, що він не руйнує об'єктів дослідження, як це відбувається, наприклад, при хімічному аналізі.

Дуже цікаві можливості для медицини може дати визначення параметрів спектру ЯМР в багатьох точках зразка. Поступово, пошарової проходячи весь зразок (скануючи), можна отримати повне уявлення про просторового розподілу молекул, що містять, наприклад, атоми водню або фосфору (при магнітному резонанс від протонів або ядер фосфору відповідно).

Все це здійснюється без, руйнування зразка, і тому можна проводити дослідження на живих об'єктах. Такий метод називають ЯМР-інтроскопія (про інтроскопія див. 3), він дозволяє розрізняти кістки, судини, нормальні тканини і тканини з злоякісною патологією. ЯМР-інтроскопія дозволяє розрізняти зображення м'яких тканин, наприклад, відрізняє зображення сірої речовини мозку від білого, пухлинних клітин від здорових, при цьому мінімальні розміри патологічних «включений» можуть становити частки міліметра. Можна очікувати, що ЯМР-інтроскопія стане ефективним методом діагностики захворювань, що пов'язані зі зміною станів органів і тканин.

Дата добавления: 2014-01-04