Материалы

ЯДЕРНО-МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС (ЯМР), явление резонансного поглощения эл.‑магн. энергии в‑вом с ненулевыми магн. моментами ядер (1Н, 13С, 15N, 19F, 29Si, 31P и др.), обусловленное их переориентацией; метод радиоспектроскопии. В однородном пост. магн. поле при наложении слабого радиочастотного поля возникает прецессия магн. и мех. моментов; возможны ориентации магн. дипольного момента ядра по полю или против (2 уровня энергии). Распределение поглощённой энергии внутри спинов (спин-спиновая) или в окружающую среду (спин-решёточная) приводит к тепловому равновесию (релаксация), характеризуется изменением ядерной намагниченности. Спектры ЯМР регистрируют с помощью радиоспектрометров (напряжённость 1—12 Тл).

Осн. параметры: хим. сдвиг (в миллионных долях; отношение разности частот наблюдаемого и эталонного сигнала к.‑л. стандарта к частоте эталонного сигнала, напр. тетраметилсилана), форма и ширина (для мн. кристаллов спин-спиновое взаимодействие приводит к расщеплению) резонансной линии, времена релаксации (влияние взаимодействия эл. квадрупольного момента ядер с локальным эл. полем в в‑ве), константа спин-спинового взаимодействия (проявляется в виде простых дублетов, триплетов, квадруплетов и сложных мультиплетов). Спектры ЯМР в подвижных жидкостях — узкие линии (ЯМР высокого разрешения) для ядер 1Н, 19F, 13С, 31P и нек‑рых др.; для ядер с химически эквивалентным положением — одиночные линии, для соед. сложного строения — из мн. линий. В многоатомных молекулах ядра одинаковых атомов с химически неэквивалентным положением имеют разл. хим. сдвиги за счёт различия магн. экранирования ядер (анизохронные) электронами. Точные значения параметров спектров получают из квантовомех. расчётов. Модификации: метод спинового эха, фурье-спектроскопия.

Применяют для идентификации промежуточных и др. продуктов хим. р‑ций; структуры соед., кристаллов, биополимеров, конформац. равновесий, диффузии атомов и молекул в тв. телах, внутр. движений, водородных связей и ассоциаций в жидкостях, кето-енольной таутомерии, металлo‑ и прототропии, упорядоченности и распределении звеньев в полимерных цепях, адсорбции в‑в и др. Импульсная фурье-спектроскопия ЯМР позволяет вести анализ по 80 магн. ядрам. На ЯМР основаны приборы для прецизионного измерения и стабилизации магн. поля, диагностики заболеваний (томография), в т.ч. новообразований мозга. 

В Башкортостане первые спектрометры ЯМР появились в кон. 60‑х гг. 20 в. в Уфим. филиале ВНИИХСЗР (Н.А.Никифорова, Р.В.Черезов, Я.Б.Ясман). В 1971 под рук. Е.Е.Заева в Ин‑те химии (см. ИОХ) были начаты работы по использованию методов ЯМР; развитие и техн. оснащение осуществлялось А.А.Еличевым, В.П.Ореховым, Л.В.Спирихиным. В 70—80‑е гг. иссл. с применением ЯМР проводились в БашНИИНП (Ф.Г.Унгер), Всесоюз. НИТИГ (Ю.Е.Сапожников, В.П.Талзи, Ф.Ф.Хизбуллин, В.З.Эстрина), НИИнефтехим (Э.А.Круглов), УНИ (Е.А.Кантор). К кон. 80‑х гг. в ИОХ сформировалось науч. направление по структурным иссл. органич., металлоорганич. и природных соед. (Е.В.Васильева, Р.Р.Муслухов, Спирихин, Т.В.Тюмкина, А.А.Фатыхов, Л.М.Халилов, О.В.Шитикова). С кон. 90‑х гг. в ИНК ведутся иссл. механизмов каталитических реакций методами динамич. спектроскопии ЯМР (Т.В.Берестова, В.З.Габдрахманов, Р.Ф.Габдрахманова, Л.В.Парфёнова, С.В.Печаткина, Халилов).

Л.М.Халилов


СПЕКТРОСКОПИЯ

Яндекс.Метрика