ЯМР зразок поміщається в тонкостінну скляну трубку. Коли її поміщають в магнітне поле, ЯМР активні ядра (такі як 1 H або 13 C) поглинають електромагнітну енергію. Резонансна частота, енергія абсорбції та інтенсивність испущенного сигналу пропорційні силі магнітного поля. Так в поле в 21 Тесла, протон резонує при частоті 900 МГц.
Хімічний зсув
Залежно від місцевого електронного оточення, різні протони в молекулі резонують на злегка відрізняються частотах. Так як і це зміщення частоти і основна резонансна частота прямо пропорційні силі магнітного поля, то це зміщення перетвориться в незалежну від магнітного поля безрозмірну величину відому як хімічний зсув. Хімічний зсув визначається як відносна зміна щодо деяких еталонних зразків. Частотний зсув екстремально малий в порівнянні з основною ЯМР частотою. Типовий зсув частоти дорівнює 100 Гц, тоді як базова ЯМР частота має порядок 100 МГц. Таким чином хімічний зсув часто виражається в частинах на мільйон (ppm). Для того що виявити таке маленьке відмінність частоти, прикладена магнітне поле повинне бути постійним всередині об'єму зразка.
|
|
Так як хімічний зсув залежить від хімічної будови речовини, він застосовується для отримання структурної інформації про молекулах в зразку. Приміром, спектр для етанолу (CH 3 CH 2 OH) дає 3 відмінних сигналу, тобто 3 хімічних зсуву: один для групи CH 3, другий для СН 2-групи і останній для OH. Типовий зрушення для CH 3-групи приблизно дорівнює 1 ppm, для CH 2-групи приєднаної до OH-4 ppm і OH приблизно 2-3 ppm.
Через молекулярного руху при кімнатній температурі 3 метилових протона вилітають в середньому протягом ЯМР процесу, який триває лише кілька мілісекунд. Ці протони вироджуються і формують піки при тому ж хімічному зсуві. Програмне забезпечення дозволяє проаналізувати розмір піків для того, щоб зрозуміти як багато протонів дає внесок в ці піки.
Спін-спінова взаємодія
Найбільш корисну інформацію для визначення структури в одновимірному ЯМР-спектрі дає так зване спін-спінова взаємодія між активними ЯМР ядрами. Ця взаємодія виникає в результаті переходів між різними спіновими станами ядер в хімічних молекулах, що призводить до розщеплення сигналів ЯМР. Це розщеплення може бути простим і складним і, як наслідок, його або просто інтерпретувати, або воно може заплутати експериментатора.
Це зв'язування забезпечує детальну інформацію про зв'язки атомів в молекулі.