تبلیغات
سم شناسی دانشگاه تربیت مدرس - اسپكتروفتومتری تشدید مغناطیسی هسته NMR
چهارشنبه 16 آذر 1390

اسپكتروفتومتری تشدید مغناطیسی هسته NMR

   نوشته شده توسط:    

نوشته شده توسط: عماد جعفرزاده

                                                               

وقتی پروتونی را در میدان مغناطیسی خارجی قرار می دهیم حاصل قرار گرفتن آن ایجاد چرخشی دیگر است. به فركانس چرخش پروتون در میدان مغناطیسی فركانس تقدمی پروتون

ها می گویند و پروتونها به این ترتیب می توانند امواجی هم فركانس با فركانس چرخش را جذب كنند و جذب و نشر انرژی در پروتون ها اتفاق می افتد.

در ساخت دستگاه NMR به دو طریق می توان عمل كرد.

1- تغییر میدان مغناطیسی

2- تغییر فركانس رادیویی

دستگاهی كه در آن فركانس ثابت است و میدان را به میزان مختصر تغییر می دهیم ساده تر است.

دستگاههای NMR  میدان آنها در محدوده كوچكی تغییر می كند و فركانس ثابتی به همه پروتون ها می تابد.

بنابراین این نوع دستگاه یك میدان اولیه ثابت و یك میدان ثانویه متغیر دارد كه sweep generator این كار را انجام می دهد. به این دستگاهها دستگاه continuous wave (c.w) میگویند.

 

دستگاههای جدید FT-NMR یا pulse-NMR

به این دستگاهها pulse NMR system گویند. هر پالس شامل تمام فركانس هایی است كه برای رزونانس رسیدن تمام پروتونها لازم است كه در 0.01 ثانیه فراهم می شود.  میدان در آنها ثابت است و فركانس تغییر می كند Magnet باید همواره روشن باشد تا یكنواختی میدان به هم نخورد در زمان كوتاه پالسی به نمونه فرستاده می شود كه حاوی تمام فركانس هایی است كه برای به رزونانس رسیدن همه پروتون ها لازم است.

1- با این روش می توان تعداد زیادی طیف را در فواصل زمانی كوتاه گرفت

2- همچنین می توان از هسته هایی با فراوانی كم هم می توان طیف گرفت.(افزایش حساسیت)

3- از نمونه، با مقدار كم طیف بگیریم

طیف گیری از نمونه مقدار كم: زیرا با این دستگاهها می توان در زمان كوتاه تعداد Scanها را زیاد كرد كه با جمع كردن پیك ها noise به اندازه پیك اصلی افزایش نمی یابد. افزایش شدت پیك ها با رادیكال تعداد اسكن متناسب است. اما از حدی بیشتر با افزایش تعداد اسكن هم طیف خوبی نمی گیریم و فقط باید مقدار نمونه را زیاد كنیم.

برای یكنواخت (ثابت) بودن میدان لازم است مگنت دائما روشن باشد. روشن بودن دائمی مگنت گرماایجاد می كند با استفاده از chiller آن را خنك می كنیم. مگنت دستگاه ما الكترومگنت فركانس 80HTZ و میدان حدود 2Tesla است. البته از80HTZ  به بالا دیگر از الکترو مگنت استفاده نمی شودو به جای آن  از مواد ابر رسانا superconductive  برای ایجاد میدان استفاده می شود اما این مواد  در دمای زیر صفر این خاصیت را دارند كه برای تامین این دما از ازت یا هلیم مایع استفاده می شود. (عیب آن)

هر چه میدان را قویتر كنیم R(resolution)بیشتر می شود.

 

قسمت های مختلف دستگاه NMR:

1- میدان اولیه ثابت Magnet

2-میدان ثانویه متغییر sweep generator

3- فرستنده امواج رادیویی

4- گیرنده امواج رادیویی

5- ركوردر

6- لوله محتوی نمونه

تهیه نمونه:

مهمترین حلال بدون پروتون در NMR ،ccl4 است اگر تركیب در آن حل شود ، بعدCDCL3 كلروفرم دو تره و بعد CD3OD متانول دوتره و D2O و در نهایت DMSO دی متیل سولفوكساید استفاده می شود(هر چه تعداد D در حلال بیشتر شود گران تر می شود.)

حلال های دو تریوم صد در صد خالص نیستند و پیك حلال دیده می شود مثلا پیك پروتون كلرفروم مربوط به CDCL3 در 7.22ppm ظاهر می شود معمولا حلال های 99.5% استفاده می شود البته 99.999% هم وجود دارد كه خیلی گران است.

اگر جسم در هیچ كدام از حلال های گفته شده حل نشد در CF3COOH حل می كنیم پروتون اسید پیك می دهد.

اگر در حدود ppm12-11 ببینیم احتمال می دهیم پیك اسید است برای مطمئن شدن بعد از طیف گرفتن یكی دو قطره آب دو دوتره اضافه می كنیم و دوباره پیك می گیریم اگر پیك شدتش خیلی كم شد پروتون اسید بوده كه قابل تبادل بوده است.

برای كالیبراسیون دستگاه NMR از تركیبی استفاده می شود كه پیك های sharp داشته باشد، مثل اتیل بنزن كه سه نوع پروتون و سه پیك دارد.

 

روش كار C.W-NMR:

برای كالیبراسیون دستگاه، نمونه اتیل بنزن را داخل لوله NMR ریخته و داخل Magnet می گذاریم و با 20 دور در ثانیه آن را می چرخانیم .

هر 60HZ=1 ppm

زمان sweep (اسكن)، 50 ثانیه است.

با استفاده ازsweep zero، TMS را روی صفر تنظیم می كنیم.

شدت پیك ها را با Spectrum amplitude تنظیم می كنیم.

هدف از استفاده اتیل بنزن تنظیم دستگاه و اطمینان از تعداد شاخه هایی است که دستگاه می دهد. 

بعد از گرفتن طیف، انتگرال گیری را انجام می دهیم و برای این كار دكمه INT را می زنیم.

سپس دكمه reset را می زنیم برای اینكه مطمئن شویم كه قلم ثبات به بالای كاغذ بر خورد

 نمی كند ابتدا قلم را بالا آورده و انتگرال می گیریم و بعد از اطمینان از مناسب بودن شدت انتگرال انتخاب شده ، قلم را پایین می آوریم و انتگرال می گیریم.

برای در آوردن نمونه spin را قطع كرده و دكمه eject را می زنیم.

با پیچ vertical قلم را پایین می آوریم ،كنترل عمودی و پیك را رسم می كنیم اگر شدت زیاد بود شدت را كم می كنیم تنظیم شدت با spectrum amplitude است.

نمونه: بوتیریك اسید

برای مشاهده پیك اسید عرض صفحه را دو برابر می كنیم و برای اینكه روی پیك های قبلی نیفتاد قلم را بالا می آوریم و برای مشاهده پیك اسید off set  600HZ=5ppm می كنیم و مقدار offset را با محل جذب جمع می كنیم در اینجا 6ppm را off set کردیم.

وقتی پیك ها از هم فاصله كمی داشته باشند. انتگرال پیوسته می گیریم زیرا خط پایه مشخص نیست تا برای پیك بعدی روی آن reset  كنیم.

 

 

روش كار pulse-NMR

در شروع كار باید از یكنواخت بودن میدان مطمئن شویم كه مشخص كننده میدان ثابت، سیگنال دوتریوم است. یعنی اصطلاحا" میدان را روی سیگنالی كه از دوتریوم می آید lock می كنیم. (Lock D2) تا وقتی Lock برقرار باشد میدان هموژن است و می توان طیف گرفت. تا وقتی چراغ روشن باشد و اگر به هر دلیلی lock از دست برود مانند رفتن برق و ... هموژن بودن از بین رفته و حتی روی پیك های گرفته شده نمی توان حساب كرد و باید مجددا طیف گرفت. برای تامین سیگنال دوتریوم در همه حلالها دوتریوم داریم و حتی اگر نمونه تترا كلرید كربن (بهترین حلال) حل شود باز هم مقداری كلروفرم دوتره برای برقراری lock به آن اضافه می كنیم .

طیف گیری از هسته های با فراوانی كمتر: 13C در این مورد مهم است زیرا با فراوانی1.1% دارای اسپین 2/1 است. استفاده از طیف 13C وقتی اهمیت دارد كه مثلا آلكان داریم زیرا تمام آلكان ها در PNMR پیك مشابه در ناحیه ppm 101-0.9 می دهند. اما محل جذب آلكانها در 13CNMR در محدوده بیشتر 15-35ppm است بنابراین در طیف 13C هر كربنی یك پیك می دهد مگر دو كربن كه شرایط كاملا یكسان داشته باشند، یعنی محدوده وسیع طیف 13C سبب می شود كربن ها با اختلاف جزئی نیز با فواصل مناسب ppm 6-5 از هم جدا شوند.

محدوده جذب در PNMR ، 0-15ppm ولی در 13CNMR ، O-200ppm است كه سبب ایجاد پیك های مستقل می شود.

مثلا در طیف PNMR اتیل بنزن 3 پیك زیر را دیدیم.

1-      شاخه ppm 1

2-      4 شاخه 2ppm

3-      پیك آروماتیك 7ppm

ولی در طیف 13CNMR اتیل بنزن 6 پیك می بینیم.

در طیف 13C ، splitting شاخه شاخه شدن نداریم. زیرا اثر پروتونها بر C را خودمان با عمل decoupling از بین می بریم تا طیف ساده تر شود و در مورد اثر 13C بر 13C هم احتمال كنار هم قرار گرفتن و مزدوج شدن دو 13C حدود صفر است پس در طیف 13CNMR پیك ها یك شاخه است و سطح زیر پیك نداریم.

بعلاوه ارتفاع پیك ها كه نشان دهنده تعداد 13C در یک موقعیت خاص می باشد، هیچ اطلاعی در مورد ساختمان جسم نمی دهد، چون وجود 13C در مولكول، اتفاقی است و حتی ممكن است وقتی طیف كربن های همسان روی هم افتاده پیك كوچكتری ببنیم.

بنابراین در 13CNMR تنها محل شیفت شیمیایی است كه اطلاعاتی در مورد ساختمان جسم می دهد.

 

كار با دستگاه pulse-NMR :

 گرفتن طیف هیدروژن اتیل بنزن و طیف كربن اتیل بنزن: در دستگاه یك مخزن آب برای خنك كردن مگنت وجود دارد. نمونه می چرخد تا تحت تاثیر یكنواخت میدان قرار گیرد.

همانند دستگاه قبل ارتفاع نمونه ها را تنظیم كرده و در مگنت قرار می دهیم. سپس Spin را روشن می كنیم. نمونه شروع به چرخش می كند. سیگنال دوتریوم را پیدا كرده و در وسط صفحه تنظیم می كنیم سپس دكمه lock را می زنیم تا lock D2 برقرار شود و چراغ روشن شود و میدان یكنواخت گردد. برای كالیبره كردن دستگاه NMR از اتیل بنزن طیف می گیریم دستگاه وقتی تنظیم است كه با یك scan طیف خوبی از اتیل بنزن بگیریم. برای طیف كربن وقتی تنظیم است كه با یک Scan طیف خوبی را


وحید سوفی
دوشنبه 16 بهمن 1391 04:07 ب.ظ
باسلام من دانشجوی کارشناسی ارشد هستم خواستم بدونم من برای انجام کارهای پایان نامه احتیاج به استفاده از دستگاه FT NMR دارم برای استفاده از دستگاه باید چکار کنم هزینه ای دارد؟
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر