Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) służy do :

• określenia struktury cząsteczek,

• śledzenia procesów termodynamicznych (np. procesu izomeryzacji),

• śledzenia reakcji chemicznych.

Pomiarów dokonuje się na podstawie oddziaływania elektromagnetycznego o częstotliwości fal radiowych z próbką w silnym polu magnetycznym.

Na widmie NMR można obserwować jedynie te jądra atomowe, który posiadają spin jądrowy różny od zera (czyli posiadają moment magnetyczny).

Spin = I = n*1/2, gdzie n = 0, 1, 2, …

Moment magnetyczny:

- współczynnik magnetogiryczny, charakterystyczny dla każdego jądra atomowego, jest miarą oddziaływania danego jądra atomowego w polu magnetycznym.

- moment magnetyczny

Kiedy liczba protonów i neutronów jest taka sama i jest parzysta to spin jądra jest równy zeru. Gdy liczba protonów i neutronów jest taka sama i nieparzysta to spin wynosi 1. Natomiast, gdy liczba protonów i neutronów jest różna to spin jądra wynosi ½.

¹H I = ½

²H I = 1 - deuter używany jest do znakowania rozpuszczalnika

³H I = ½

¹²C I = 0 (6 protonów i 6 neutronów)

¹³C I = ½ (1,1 % izotopu)

¹⁴N I = 1

¹⁵N I = ½ (około 0,4%) mała wartość

³¹P (100% izotopu)

dla I = ½ istnieją dwa poziomy energetyczne związane
z dwoma możliwymi orientacjami spinu jądrowego
w zewnętrznym polu magnetycznym.

N_n - poziom o niższej energii

N_w - poziom o wyższej energii

Im większe B₀ tym większa różnica obsadzeń.

Stosunek obsadzeń jest bardzo bliski jedności ale nie jest równy 1.

- równanie Boltzmana

Częstotliwość elektromagnetyczna musi być dostosowana do różnicy poziomów.

- prędkość kątowa

- częstotliwość

1

ruch precesyjny - oś zatacza okrąg