Alkalmazott spektroszkópia

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Alkalmazott spektroszkópia"

Norbert Gál
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Alkalmazott spektroszkópia 009 Bányai István

2 MR és a fémionok: koordinációs kémiai alkalmazások Bányai István Debreceni Egyetem TEK Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék

3 A mágnesség A mágneses erő: F pp 1 r pp 1 = C ( F = C ) C = áll r r r A mágneses dipólus momentum: m = pl ( m= pl) Ahol p a póluserősség [Wb] vagy [Vs] A mágneses térerősség: a p elemi mágneses töltésre ható erő mágneses térben arányos annak nagyságával: F = Hp ahol H a mágneses tér erőssége M = mh A mágneses dipólust az M forgatónyomaték f H irányába forgatja φ=0

4 Mágnesség B M = m V A térfogategységre eső mágneses momentum: mágnesezettség vektor v. mágneses polarizáció M=κ H A H mágneses tér képes polarizálni az anyagokat κ = szuszceptibilitás Az áram mágneses tere B= μh B a mágneses indukció vektor μ = mágneses permeábilitás

5 Haladó mozgás: Mozgások 1 1 Etot = Ekin + V = mv + V dp p = mv = F ewton törvényei dt Forgó mozgás: J = Iω d J dt = M

6 Mozgások Ω f = ω f Példák: d H Ψ= EΨ H = + V m dx P Ψ = pψ P = i d dx Impulzus operátor A kvantummechanika nem más mint valamely operátor sajátfüggvényeinek meghatározását célzó erőfeszítés

7 Még példa Egy gömb alakú test forgó mozgása: ( Ψ) ( Ψ) 1 Ψ= + + ΛΨ+V r r r r r = állandó =R 3 Y1, ± 1 = m l 8π 1 l és m l ahol m l = l.-l 1 Ψ 1 ΛΨ= + sinθ φ sin Θ φ sinθ θ θ IEΨ ΛΨ= I = mr im sin e l φ E= l( l+ 1) l = 01,,,... θ I J E = I Degenerált, de nem mágneses térben m Ψ = EΨ J= l( l+ 1) l= 0, 1,,...

8 Az atommag Az atommagnak is van pályája és spinje, sőt töltése is. Ha egy töltött testnek van eredő impulzus momentuma, Akkor ahhoz mágneses momentum is csatlakozik: μ= g e = γ m J J Mivel a J kvantált így a mágneses momentum is μ= g e + = μ + = m I ( I 1) g I ( I 1) I 0, 1/, 1, 3/,... p μ = M M = I, I+ 1, 0,... I 1, I z l l A mágneses momentum soha nem lehet egyenlő saját z komponensével!

9 Atommag Mágneses térben a magspin szerint egy közel parallel es egy közel anti-parallel beállás alakulhat ki, ha I =1/. Az utóbbi energiája nagyobb. E = μ B0 = γjz B0 = γmi B0 MI = I, I + 1,... I 1, I z M l = -1/ ΔE =γ ΔM l B 0 ΔM l = 1 ν = γ / π B0 M l = 1/ B diffúzió ami 1 H magra 100 MHz.3 T téren, Larmor precesszió

10 Atommag 3 ω = γ B 0 z M 0 M y B 0 x B 0

11 A primer adat (FID) B 0 1. Larmor precesszió B 0. incs precesszió B 1 körül mert mágneses momentumnak az értékei kvantáltak.

12 T -relaxáció utáció lenne, de a forgó koordináta-rendszerben ez nem látszik. 1. gerjesztés. Impulzus vége. Az energialeadás nélküli (T ) BLCH klasszikus megközelítése

13 Az MR spektrum egyenlete Bloch-egyenletek d M z ( M0 Mz) = γ Bv 1 + dt T du dt dv dt = ( ω ω ) v o i 1 u T v = ( ω ω ) u + γbm 1 T o i z Forgó koordinátarendszer B 1 x irányú M x = u ; M y = v Megoldása stacionárius állapotokra. Egy jelre on resonace B 1 = 0 esetén a FID!!!!!

14 FID és spektrum Lineáris egyenletrendszerként LW = 1 π T - Fourier-transzformáció iωt f ( ω) = fte () dt - fázis korrekció

15 A relaxáció oka Mágneses gerjesztés csak mágneses kölcsönhatás útján szűnhet meg.

16 MR jelalak elemzés T skála Koherencia átvitel: A B A B Új relaxációs út Alsó határ: lw Cca. 1 Hz A B Felső határ: Δδ Max Hz A B

17 Bloch-McConnel egyenletek dv = n i obs obs kji vj kij vi d t j= 1 j i ( ) Azt fejezi ki, hogy mindkét esemény ront a fázison, egy jó távozik és egy rossz jön. dv 1 n n i = ( ω0 ωi) ui ( vi + kijvi + kjivj ) + γbm 1 zi ( ) dt Ti j= 1 j= 1 j 1 j 1 dv dt du dt 1 z beillesztés = R v w u +γ B M Az összes v mágnesezettségre = R u + w u Az összes u mágnesezettségre dm dt z = R M + M TP + γbv 1 z Az összes z mágnesezettségre

18 A mátrixok I. dv 1 n n i = ( ω0 ωi) ui ( + kijvi + kjivj) + γbm 1 z( i) dt T i j= 1 j= 1 j 1 j 1 R = T + K T = 1/ T / T 0 i / T w (kémiai eltolódás) w = w ω 0 1 x w ω x w0 ω x

19 A mátrixok II. k CA k AC A k BA k AB K ( k + k ) k k AB AC BA CA = k ( k + k ) k AB BC BA CB k k ( k + k ) AC BC CA CB C k CB k BC B [ ] da dt db [ ] dt dc [ ] dt [ ] [ ] [ ] = ( k + k ) A + k B + k C AB AC BA CA [ A ] ( )[ B] [ C] = k k + k + k AB BA CA CB [ A] [ B ] ( )[ C] = k + k k + k AC BC CA CB

20 Kinetikai alaptörvények Mikroszkópikus reverzíbilitás: A helyesen megszerkesztett kinetikai mátrix oszlopai elemeinek összege zérus. Részletes egyensúlyok (Markov-egyenlet): kc = kc ij i ji j A Bloch-egyenletek megoldása V 1 = Iv = γ BM 1 0 R + wr w P

21 MR jelalak elemzés T skála C HC Koherencia átvitel: A B A B Új relaxációs út Alsó határ: lw Cca. 1 Hz A B Felső határ: Δδ Max Hz A B

22 H H 8 7 H core c c1 1 3 H G ' 6' H G1 7' 8' H H

23 1 H MR of a generation 1 PAMAM dendrimer (terminal group is -H ) (ppm) using a standard instrument setting (ppm)

24 1 H- 1 H- és és C- C- MR MR spektrumok spektrumok (ppm) (ppm) (ppm)

25 Egy Egy kicsit kicsit nagyobb nagyobb dendrimer dendrimer c c H A H B 1 9 C 10 H ' H 13 D H H E H 19 0 H 4 F 1 H G H H

26 Egy Egy kicsit kicsit nagyobb nagyobb dendrimer dendrimer c1-1 1 c'1 1 H: C(H ): C(): 56 A H 3 4 5,9,13 6,10,14 B,C,D 0,1,,3 M = 0 kda ph > 7 18 negatív töltés Tercier nitrogének száma: 60 H 7,11,15 8,1, H E 4 H 0 19 H 4' H F 1 G H H

27 éhány MR aktív mag uclei Rezonancia fr. előford et Spin (MHz/T) Q/(10-30 m ) érz/13c 103 Rh / Al / V / a / Pt / Tl / Ca, / em MR aktív, ha páros a protonok és neutronok száma Ha páratlan a protonok és páros a neutronok száma egész spin Ha páratlan mindkettő, akkor feles spin

28 03 Tl MR (Tóth Imre, Mihail Maliarik)

29 Szimuláció

30 195 Pt MR

31 Szimulált spektrum

32 Az első D 03Tl-MR

33 Szimuláció

34 Al citrát

35 103 Rh MR

36 05 Tl MR: Tl 3+ -Cl, Br rendszer Sebességi egyenletek: w 1 = k 1 [TlX i ][X] i =1,,3 w = k [TlX i ][TlX i+1 ] i = 0,1, w 3 = k 3 [TlX i-1 ][TlX i+1 ] i = 0,1 illesztett paraméterek: δ, lw C(ν 0, k ij )- R, T Tl V = const C = R = R K + + C 1 wr P 1 1/ T* w d[ TlX i ] = dt K[ TlX i ]

Hasonló dokumentumok

Alkalmazott spektroszkópia Serra Bendegúz és Bányai István

Alkalmazott spektroszkópia Serra Bendegúz és Bányai István Alkalmazott spektroszkópia 2014 Serra Bendegúz és Bányai István A mágnesség A mágneses erő: F p1 p2 r p1 p2 C ( F C ) C áll 2 2 r r r A mágneses (dipólus) momentum: m p l ( m p l ) Ahol p a póluserősség