[기기분석실험 A+] 핵자기공명분광실험

소개

"[기기분석실험 A+] 핵자기공명분광실험"에 대한 내용입니다.

Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

목차

1. 이론

2. 시약

3. 실험목표

4. 실험방법

5. 주의사항

6. 실험결과
6-1 시약 (1)
6-1 시약 (2)

7. 고찰

8. 참고문헌

본문내용

핵의 자기적 성질을 설명할 때 핵의 전하가 축 주위를 자전한다고 가정할 필요가 있다. 핵에 자기장이 가해지면 핵은 각진동수로 그 자체의 핵 스핀축 주위를 세차하기 시작한다. 이때 핵의 진동수는 도입된 자기장의 세기에 비례하게 된다. 자기장의 세기가 클수록 세차운동의 속도는 빨라진다. 양성자가 전하를 띠고 있기 때문에 세차운동을 하면서 가튼 진동수로 진동하는 전기장을 형성한다. 만약 이와 동일한 주파수의 라디오파가 세차운동하는 양성자에 공급되면 그 에너지는 흡수될 수 있다. 쪼여주는 복사선의 전기장 성분의 진동수가 세차하는 핵에 의해 생성된 전기장의 진동수와 일치될 때 주 전기장은 상호작용하여 이때 쪼여진 복사선 에너지는 핵으로 전이되며, 이로 인해 핵은 스핀변화를 일으킨다. 이런 상태를 공명이라 부르며, 그 핵은 쪼여진 전자기파로 공명이 일어났다고 한다. 중성자와 양성자수의 수가 홀수인 핵에서는 전하가 비대칭으로 분포되어 있다. 양성자와 중성자의 수가 모두 짝수인 핵에서는 각운동량은 없고, 자기적 성질도 나타내지 않는다. 따라서 양성자와 중성자 수가 짝수인 핵은 자기적으로 비활성이므로 핵자기 공명 측정과는 관계가 없다.
핵은 전하를 띠고 있고, 따라서 원운동하는 전하는 자기장을 발생하게 된다. 이때 발생하는 자기모멘트는 스핀축에 따라 배향하며 입자의 종류에 따라 고유한 값을 갖는다. 입자가 외부 자기장의 영향을 받게 되면 자기모멘트를 가지는 입자는 그 스핀축이 외부 자기장에 평행되게 배향하려 한다. 입자의 이런 행동은 마치 작은 막대자석을 자기장 속에 놓았을 때 막대자석이 나타내는 행동과 같다.
이처럼 핵이 가진 전하와 스핀의 영향으로 자기 모멘트를 가지게 되고, 작은 자석 막대에 의해 생성되는 자기장과 유사한 자기장을 생성시킨다. 외부에서 걸어 준 자기장이 없는 경우에 시료의 핵에 의해 생성되는 자기 모멘트는 무작위로 배향한다. 그러나 강한 자석 극의 사이에 놓였을 때 핵자기 모멘트는 외부 자기장의 방향과 동일하거나 또는 반대 방향으로 정렬한다. 외부 자기장과 같은 방향으로 정렬된 것이 낮은 에너지의 α-스핀 상태이다. 외부 자기장에 반대 방향으로 배향된 것은 더 높은 에너지인 β-스핀 상태이다.

참고자료

· 분석화학‧기기분석, 신광문화사, 2000, p260~282.
· [네이버 지식백과] 제만 효과(제이만 효과) [-效果, Zeeδman effect, Zeemanscher Effekt] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화 편집부)
· 유기화학, 자유아카데미, 2011, p576~602.