기기분석실험 NMR예비 리포트

소개

기기분석실험 NMR예비 리포트입니다.

목차

1. NMR의 원리
2. 기기 구성
3. Reference

본문내용

1. NMR의 원리
① 기본원리
- 분자를 구성하고 있는 원자핵들은 소위 핵스핀각운동량(nuclear spin angular mometum)과 그에 수반되는 자기모멘트(magnetic moment)를 지니고 있음이 알려져 있다. 다시 말하면 스핀각운동량을 지닌 원자핵은 작은 자석처럼 행동한다고 생각할 수 있다. 조그만 자석과 같은 원자핵에 자기장을 걸면, 무질서하게 흩어져 있던 핵들이 몇 가지 상태(에너지 상태)로 배열하게 된다. 원자핵은 이들 각 상태들의 에너지 차이에 해당하는 만큼의 전자기파를 흡수하여 낮은 데서 높은 에너지 상태로 옮겨간다. 이것을 공명현상이라고 한다. 에너지를 흡수한 원자핵은 특정 주파수의 신호를 만드는데 이것을 측정하는 장치가 핵자기공명 분광기(NMR spectrometer)이다. 원자핵의 에너지상태는 분자 안에서의 화학결합이나, 다른 원자핵이나 전자와의 상호작용으로 결정되기 때문에 결국, NMR을 통해 분자구조나 운동성, 나아가서 화학반응, 물질특성이나 영상, 등에 대해서 알 수 있게 된다. 여기서 가장 중요한 것은 자기장(magnet)인데, 자기장이 세면 셀수록 분해능(resolution)과 감도(sensitivity)가 좋아 복잡한 물질도 분석이 쉽기 때문에 안정하고 균질하면서도 센 자기장을 얻으려고 애쓰고 있다.
② 이론
- 모든 원자핵은 양성자 때문에 양전하를 가진다. 홀수의 양성자, 홀수의 중성자를 가진 동위원소의 핵에서 이 전하는 핵 축 주위로 자기모멘트를 일으키면서 핵 축을 돈다. 이런 핵은 정수(1, 2, 3) 또는 정수의 반(1/2, 3/2...)개의 핵 스핀양자수 I(nuclear spin quantum number)를 갖고 외부 자기장 안에서 2I +1개의 다른 방식으로서 자신을 재배열한다. 즉 외부 자기장 하에서 전파주파수(1-500MHz) 영역으로부터 전자기 복사광을 핵이 흡수하여 낮은 에너지에서 높은 에너지 배열로 증진하는 분광의 한 형태가 일어나는데 이것이 바로 핵자기공명분광기의 원리이다. 가장 단순한 상황은 I=1/2(예를 들어 1H, 13C, 19F)을 갖는 핵에 대한 것이다. 이때 핵 자기모멘트는 낮은 에너지 상태에서는 핵 자기모멘트에 평행하게 핵이 배열하며 높은 에너지 상태에서는 이와 반대로 배열하기 때문이다. 두 상태간의 에너지 차이는 핵의 magnetogyric ratio(자기회전 비) γ와 외부 자기장의 힘, B0 에 달려있다. 공명주파수 ν는 외부 자기 모멘트로 배열된 상태로부터 그것에 반해서 배열되도록 요구되어지는 주파수로서 다음과 같이 주어진다.

참고자료

· ① www.naver.com
· ② www.ilabguide.co.kr
· ③ www.google.co.kr
· ④ NMR 강의노트