Erinevus lehekülje "Tuumamagnetresonantsspektroskoopia" redaktsioonide vahel

Mine navigeerimisribale Mine otsikasti
P
parandasin skripti abil kriipsud + Koondasin skripti abil viited
P (parandasin skripti abil kriipsud + Koondasin skripti abil viited)
 
==Ajalugu==
Tuumamagnetresonantsi kui nähtust kirjeldas esimesena [[1938]]. aastal Isidor Isaac Rabi, kes sai [[1944]]. aastal selle avastuse eest füüsika [[Nobeli preemia|Nobeli auhinna]]. [[1952]]. aastal pälvisid Felix Bloch ja Edward Mills Purcell Nobeli füüsikaauhinna, töötades välja tehnika, mis võimaldab mõõta lahuseid ja tahkiseid. Edasi algas TMR-i hüppeline areng, mille käigus 19[[1950. aastad|50.]] aastatel hakati TMR-i kasutama laialdaselt orgaaniliste ühendite analüüsiks. 19[[1970. aastad|70. aastatel]] arendati välja 2D TMR spektroskoopia. Tänapäeval on TMR leidnud kasutust väga paljudes valdkondades, eelkõige keemias. [[1991]]. aastal sai Richard R. Ernst Nobeli auhinna [[Fourier' teisendus]]te ja mitmedimensioonilise TMR-i arendamise eest. <ref name="Ajalugu">[http://chemwiki.ucdavis.edu/@api/deki/files/9450/history-gif2.gif].http://chemwiki.ucdavis.edu. Kasutatud 05.10.2014</ref>
 
==Olemus==
Tuumamagnetresonantsspektroskoopia on [[aatomspektroskoopia]] liik, mis võimaldab mõõta aatomeid, mille [[spinn]] pole 0. Spinn iseloomustab tuuma asendit magnetväljas. Tuumade võimalike spinnide arvu iseloomustab [[spinni kvantarv|spinnkvantarv]] (I). Vastavalt spinnkvantarvule jagunevad aatomite tuumad: I=(0; 0,5; 1; 1,5; jne). <ref name="Friebolin">H. Friebolin, ''Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy, 4th edition'', Wiley- VCH, Germany, 2004.</ref>
 
===Tuumade mõõdetavus===
 
===Energiatasemete erinevus===
Tavaolekus on tuumad ühel energiatasemel. Viies proovi magnetvälja ja rakendades raadiosagedusliku [[impulss|impulsiga]] kiirgust, ergastatakse tuumad. Selle tulemusena on mõned tuumad mõjuva magnetväljaga samas suunas ja mõned tuumad vastassuunas.[[File:Energianivoode erinevus.jpg|thumb|Kui väline magnetväli on suunatud üles, siis tuumad, mille spinn on +1/2 asuvad madalamal energiatasemel ja spinniga -1−1/2 tuumad asuvad kõrgemal energiatasemel.]] <ref name="Hore" />Osakeste jaotust kõrgema ja madalama energiataseme vahel väljendab valem:
N<sub>k</sub>/N<sub>m</sub>= e<sup>–cγβ<sub>0</sub></sup>=1-cγβ<sub>0</sub>,
 
kus N<sub>k</sub> on osakeste arv kõrgemal energianoovil, N<sub>m</sub> osakeste arv madalamal energiatasemel, c võrdetegur, β<sub>0</sub> välise magnetvälja tugevus ja γ güromagneetiline suhe <ref name="Osakeste energiajaotuse valem">[http://tera.chem.ut.ee/~ivo/ak2/NMR.pdf].http://tera.chem.ut.ee/~ivo/ak2/. Kasutatud 05.10.2014</ref>. Võrdetegur c on avaldatav kui h/k<sub>B</sub>*T, kus h on Planci konstant, k<sub>B</sub> Boltzmanni konstant ning T temperatuur <ref name="Hore" />.
 
===Relakseerumine===
ϭ= 10<sup>6</sup>*(ν-ν<sub>s</sub>)/ ν<sub>s</sub>,
 
kus ν on signaali sagedus ja ν<sub>s</sub> [[standardtuuma]] signaali sagedus. Kui sageduse ühikuks on [[Hz]], on keemilise nihke ühikuks [[ppm]] ehk miljondik osa. <ref name="Hore">P.J. Hore, ''Nuclear Magnetic Resonance'', Oxford University Press, New York, 1995.</ref>
 
===Millest keemiline nihe sõltub?===
 
===Korrelatsioonitabelid===
Keemilise nihke alusel on enammõõdetavad rühmad jaotatud korrelatsioonitabelitesse, kusjuures tasub jälgida, et keemilise nihke skaala kasvab paremalt vasakule. Samuti on tuumade keemiliste nihete vahemikud vägagi erinevad. Näiteks <sup>1</sup>H keemilised nihked jäävad vahemikku 0…20 ppm, <sup>13</sup>C omad 0…220 ppm, erandjuhtudel 400 ppm, kuid <sup>15</sup>N keemiliste nihete vahemik võib jääda vahemikku –500…1200−500…1200 ppm või 0...1700 ppm, olenevalt referentsainest, mida mõõtmistel kasutatakse. Seega tuleks enne tulemuste võrdlemist veenduda, millise standardaine suhtes andmed on saadud. <sup>1</sup>H ja <sup>13</sup>C TMR-i juures on standardaineks tetrametüülsilaan (TMS). <ref name="Friebolin" />
 
==Spinn-spinn vastasmõju==
kus I<sub>x</sub> on tuuma X spinn.
 
Kui meil on tegemist tuumadega, mille spinn on 0,5, muutub võrrand lühemaks ning spektrisse tekib n+1 joont. <ref name="Friebolin">< /ref>
 
Joonte intensiivsused on sel juhul leitavad [[Pascali kolmnurk|Pascali kolmnurka]] kasutades. Kui naabervesinikud ei lõhesta tuuma, on n väärtus 0 ja spektrisse tekib 1 joon (singlett). Kui lõhestavaid tuumasid on 1 (n on 1), lõheneb signaal kaheks võrdse intensiivsustega piigiks. Kui lõhestavaid tuumasid on 2 (n on 2), lõheneb signaal kolmeks piigiks intensiivsuste suhtega 1:2:1. Pascali kolmnurga koostamiseks tuleb kasutada liitmisvõtet. <ref name="Friebolin">< /ref>
 
Kui lõhestavad tuumad on keemiliselt ekvivalentsed, tekivad esimest järku [[multiplett|multipletid]]. Nende korral on võimalik multipletile anda nimetus, vaadates piigi kuju ja intensiivsust. Kõrgemat järku multiplett tekib siis, kui lõhestavad tuumad ei ole keemiliselt ekvivalentsed. Sel juhul peab lõhenemise mõistmiseks välja joonistama lõhenemiskahvli. Lõhenemiskahvel on skeem, mille põhjal saab määrata spinn-spinn lõhenemiskonstandid ning anda multiplettidele nimetused. <ref name="Friebolin">< /ref>
 
==2D-tuumamagnetresonantsspektroskoopia==
{{vaata|Kahedimensionaalne tuumamagnetresonantsspektroskoopia}}
Kui ühedimensionaalne spekter on vaadeldav x-y [[tasapind|tasapinnas]], kus üks mõõde on sagedus ning teine intensiivsus, siis kahedimensionaalse spektri korral on sagedus kahes mõõtmes (x, y) ning kolmas mõõde on intensiivsus (z). Kahemõõtmeline spekter võimaldab saada parema signaalide lahutuvuse, kuna mõõdetakse korraga mitut vastasmõju ja seeläbi saab teada, millised tuumad üksteist mõjutavad. <ref name="Hore">< /ref>
 
2D-spektri tekitamiseks mõõdetakse mitu 1D-spektrit, kus muudetakse mingit kindlat parameetrit iga mõõtmise ajal ning tulemused esitatakse tavaliselt [[topograafiline kaart|topograafilise kaardina]]. Nendelt kaartidelt on võimalik välja lugeda, millised tuumad üksteist mõjutavad, kuna on teada mitmeid korrelatsioonspektreid. <ref name="Hore">< /ref>
 
[[COSY]] (korrelatsioonspektroskoopia, inglise keeles ''correlation spectroscopy'') on kõige populaarsem 2D [[homonukleaarne]] korrelatsioonspektroskoopia. COSY spektri puhul on mõlemal teljel sama isotoobi spektrid. Kõige levinumad on <sup>1</sup>H- COSY spektrid. Spektri ristpiikide alusel saab tuvastada, millised tuumad üksteist lõhestavad ja millised vesinikud asuvad üksteise naabruses.
[[HETCOR]] (heteronukelaarne korrelatsioonspektroskoopia, inglise keeles ''heteronuclear correlation'') spektrist on võimalik aga välja lugeda, millised süsinikud ja vesinikud on omavahel seotud. <ref name="Friebolin">< /ref>
 
==Spektri mõõtmine ja interpreteerimine==
[[File:Mentooli prootonspekter.jpg|thumb|Mentooli prootonspekri interpreteering]]Kõigepealt tuleb uuritav aine lahustada sobivas [[solvent|solvendis]], kusjuures peab silmas pidama, et [[lahusti]] ei segaks [[analüüt|analüüdi]] piike. Näiteks ei tohiks lahusti sisaldada <sup>1</sup>H tuumasid, kui soovitakse mõõta prootonspektrit. Sel juhul tuleb kasutada lahusteid, kus prooton on asendatud [[deuteerium]]iga, näiteks deutereeritud [[triklorometaan]] (CDCl<sub>3</sub>). Saadava signaali intensiivsus sõltub otseselt ka proovi [[kontsentratsioon]]ist, seega loetava spektri saamiseks ei tohiks kontsentratsioon väga madal olla. <ref name="Hore">< /ref>
 
Proov viiakse spetsiaalse tuubiga [[spektromeeter|spektromeetrisse]], kuhu on eelnevalt paigaldatud mõõtepea. Olenevalt sellest, kui keerulist ühendit uuritakse, tuleb mõelda ka spektromeetri magneti tugevusele, kuna sellest oleneb spektri detailsus. <ref name="Hore">< /ref>
 
Proov pannakse pöörlema, teostatakse ''[[shimmimine]]''. Shimmimine on magnetvälja homogeensemaks muutmine ja vajalik selleks, et tuumadele mõjuv magnetväli oleks võimalikult ühtlane. <ref name="Hore">< /ref>
 
Mõõdetakse magnetvälja tugevuse muutust ajas. Saadud sõltuvusele rakendatakse Fourie teisendust, mille tulemusena saadakse sagedus-signaal spekter. Vajadusel töödeldakse saadud signaali erinevate [[akenfunktsioon]]idega. Vastavalt funktsiooni valikule on võimalik saada peenemaid piike ja tõsta spektri kvaliteeti. <ref name="Hore">< /ref>
Seejärel tuleb määrata piikide asukohad, [[integreerimine|integreerida]] signaali intensiivsused ning interpreteerida spekter, kasutades korrelatsioonitabeleid. <ref name="Hore">< /ref>
 
==Viited==
{{viited|allikad=
<references />
<ref name="Ajalugu">[http://chemwiki.ucdavis.edu/@api/deki/files/9450/history-gif2.gif].http://chemwiki.ucdavis.edu. Kasutatud 05.10.2014</ref>
<ref name="Friebolin">H. Friebolin, ''Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy, 4th edition'', Wiley- VCH, Germany, 2004.</ref>
<ref name="Osakeste energiajaotuse valem">[http://tera.chem.ut.ee/~ivo/ak2/NMR.pdf].http://tera.chem.ut.ee/~ivo/ak2/. Kasutatud 05.10.2014</ref>
<ref name="Hore">P.J. Hore, ''Nuclear Magnetic Resonance'', Oxford University Press, New York, 1995.</ref>
}}
 
==Välislingid==
76 042

muudatust

Navigeerimismenüü