رزونانس مغناطیسی هسته‌ای: تفاوت میان نسخه‌ها

در حالت عادی اختلاف انرژی بین ترازهای اسپین هسته صفر است، اما زمانی که اتم‌ها در حضور میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند بر اساس خصوصیت Zeeman[[اثر زیمان|زیمان]]، [[حالت تبهگن]] سیستم کاهش پیدا می‌کند. با ناپدید شدن میدان اتم تشدید کرده و تابش‌هایی را از خود نشان می‌دهد که به آن ''تشدید مغناطیس هسته'' می‌گویند.

طیف بینی رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) بر اساس اندازه‌گیری تابش الکترومغناطیسی در ناحیهٔ فرکانس رادیوئی تقریباً ۴ تا ۶۰۰MHz بنا شده‌است. برخلاف جذب فرابنفش، مرئی و زیر قرمز، هستهٔ اتم‌ها به جای الکترون‌های بیرونی در فرایند جذب درگیرند. به علاوه برای آن‌که هسته حالت‌های انرژی مورد نیاز جهت جذب را پیدا کند، لازم است نمونه در یک میدان مغناطیسی شدید قرار گیرد. هدف عمده از به کار بردن طیف‌سنجی NMR٬NMR، تعیین و تشخیص ساختار مولکول‌ها است. اطلاعات مورد نیاز برای این کار از طریق اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و تفسیر طیف NMR با قدرت تفکیک بالا حاصل می‌گردد. همان‌طور که می‌دانیم در طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته؛ در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، تمام هسته‌های مغناطیسی دارای انرژی برابر هستند. هنگامی که میدان خارجی اعمال می‌شود، جهت‌گیری‌های همسو و ناهمسو به انرژی‌های متفاوتی مربوط خواهند شد. تفاوت انرژی ΔE، دارای ابعاد hυ است. هستهٔ برخی از اتم‌ها دارای اسپین هسته‌ای (I) هستند. در عدم حضور میدان مغناطیسی، تمام حالات اسپین یک هسته، سطح انرژی یک‌سانی دارند اما، در حضور میدان مغناطیسی، حالات اسپسنی یکسان نخواهد بود. از جمله هسته‌های مهم که دارای اسپین می‌باشند، به هیدروژن (2/1I=) و کربن ¹³C (2/1I=) می‌توان اشاره کرد.

پدیدهٔ رزونانس مغناطیسی هسته‌ای هنگامی رخ می‌دهد که هسته‌های هم جهت میدان اعمال شده انرژی جذب کرده و جهت اسپین خود را نسبت به آن میدان تغییر دهند، یعنی هنگامی که فرکانس میدان الکتریکی نوسانی تابش ورودی که در محدودهٔ امواج رادیوئی است، کاملاً با فرکانس میدان الکتریکی تولید شده از هسته برابری کند، دو میدان جفت (ادغام) شده و انرژی تابش ورودی به هسته منتقل می‌گردد و موجب تغییر اسپین می‌شود. این عمل به [[رزونانس]] موسوم است و در این هنگام گفته می‌شود که آن هسته با موج الکترومغناطیس ورودی در رزونانس است. جذب انرژی یک فرایند کوانتایی بوده و انرژی جذب شده برابر اختلاف انرژی بین دو حالت موجود است:

از جمله تکنیک‌های جدید NMR NMR Gyro Frequency مورد استفاده در صنایع غذایی است این تکنیک بطور کلی درسال 1946۱۹۴۶ کشف شد و اولین کاربرد آن درصنایع غذایی که مربوط به تشخیص ترکیبات موجود در مواد غذایی است درسال 1970۱۹۷۰ گزارش شده‌است NMR قادر است در سطح مولکولی خواص فیزیکوشیمیایی سیستم‌های مختلف را تجزیه و تحلیل نمایند اساس کار NMR تجزیه و تحلیل هسته اتمهایی است که به صورت ذاتی دارای خاصیت مغناطیسی هستندو می‌توانند همانند آهن رباهایآهن‌رباهای بسیار کوچکی عمل نمایند خواص فیزیکی مواد غذایی مانندنقطه ذوب بیاتی نان میزان اتصال و تحرک آب تعیین نوع آب تعیین درجه رسیدگی میوه‌ها و ...… توسط NMR می‌تواند مورد بررسی قرارگیرد همچنین NMR تحت شرایط مطلوب می‌تواند اثر میکروب کشی داشته باشد و درفرایندهای مختلف مواد غذایی به کارگرفته شودد در این سمینار سعی می‌شود مکانیسم NMR و برخی از کاربردهای آن درصنایع غذایی ارائه گردد. === محاسبات ===

نه تنها طیف NMR تعداد انواع گوناگون پروتون‌های یک مولکول را مشخص می‌کند، بلکه همچنین قادر است تعداد پروتون‌های هر یک از انواع را نیز مشخص کند. در طیف NMR مساحت زیر هر قله متناسب با تعداد هیدروژن‌هایی است که آن قله را ایجاد کرده‌‌اندکرده‌اند. دستگاه به راحتی قادر به اندازه‌گیری مساحت سطح زیر پیک می‌باشد.

اسپین‌های یک مجموعه از هسته‌ها بر رفتار رزونانسی مجموعهٔ دیگر تأثیر می‌گذارند. به این معنی که بین دو گروه از پروتون‌ها یک برهم کنش یا جفت شدگی کوچک وجود دارد و باث می‌شود هر نوع پروتون، تعداد پروتون‌های معادل (n) بر روی اتم (اتم‌های) کربن مجاور آن کربنی که خود به آن متصل است را احساس کند و قله رزنانس آن به (1n+) جزء تقسیم گردد. شکافت پیک‌های جابجایی شیمیایی در اثر برهم کنش گشتاور مغناطیسی یک هسته با گشتاور هسته‌های مجاور تحقق می‌یابد. میدان مغناطیسی به وجود آمده به وسیلهٔ یک هسته‌ی، بر توزیع الکترون‌های پیوند‌هایپیوندهای آن به هسته‌های دیگر تأثیر می‌گذارد. سپس این تغییر در توزیع الکترون، تغییراتی در هسته‌های مجاور تولید می‌کند و باعث شکافت ترازهای انرژی و از این رو گذارهای چند گانه می‌شود. به‌طور مثال طیف NMR مولکول ۱٬۱٬۲-تری‌کلرواتان در شکل ۱۲–۲۳ ارائه شده‌است. هیدروژن متینی در نزدیکی کربنی است که دو پروتون متیلنی را حمل می‌کند. بر طبق این قاعده، ان هیدروژن (متینی) دو همسایهٔ معادل داشته (2n=) و به سه قله (سه شاخه) منشعب می‌شود. پروتون‌های متیلن در مجاورت کربنی قرار دارند که یک هیدروژن متینی را حمل می‌کند و بر طبق این قاعده ان پروتون‌ها با یک همسایه (1n=) به دو قله (دو شاخه) منشعب می‌شوند.