NMR-spektroskopia
NMR-spektroskopia (Nuclear Magnetic Resonance) on eräänlainen spektroskopia, jonka avulla kemistit voivat nähdä molekyylin rakenteen. Tiettyjen atomien ytimillä on tiettyjä magneettisia ominaisuuksia, kun ne asetetaan voimakkaaseen magneettikenttään. Hiilen, vedyn ja fluorin kaltaiset atomit voidaan havaita tällä tavoin.
Miten NMR toimii
Kemiallinen näyte valmistetaan asettamalla pieni määrä näytettä NMR-putkeen. Se liuotetaan erityiseen liuottimeen, kuten raskaaseen veteen (ks. deuterium) tai kloroformiin, ja putki asetetaan NMR-laitteeseen. Laite on suuri magneetti, kuten magneettikuvauslaite. Jotkin näytteen atomit kiihottuvat, kun näyte on magneetissa, ja kun näyte poistetaan, atomit palaavat alempaan energiatilaan. NMR-laitteeseen kytketty tietokone voi havaita tämän kiihdytyksen muutoksen, jolloin NMR-kaavioon ilmestyy erilaisia piikkejä ja kuoppia. Kemisti voi tulostaa tämän kaavion ja tutkia eri piikkejä.
Useimmat NMR-laitteet pystyvät havaitsemaan vain yhden atomityypin jännityksen. Esimerkiksi1 H NMR-laite "näkee" vain vetyatomit. 13 C NMR-laite näkee vain hiiliatomien aktiivisuuden.
NMR-spektri
NMR-kaavio
NMR-diagrammi näyttää x-akselin, jonka yksikköinä ovat miljoonasosat eli "siirtymä". Kaaviossa kauempana vasemmalla olevat piikit (näitä piikkejä sanotaan alaspäin siirtyneiksi) edustavat vetyatomeja, jotka ovat lähempänä elektronegatiivisia atomeja, kuten happea tai typpeä, tai jotka ovat kytkeytyneet aromaattiseen renkaaseen (bentseeni). Myös muiden vetyatomien vieressä olevat vetyatomit voivat jakaa piikkejä. Jos yhden vetyatomin "vieressä" on n vetyatomia, sen piikki jakautuu n+1 piikiksi. Jos esimerkiksi vetyatomin vieressä on kolme muuta vetyatomia, kyseinen vetyatomi jakautuu neljäksi pienemmäksi piikiksi, joita kutsutaan kvartetiksi. Vetyatomit, jotka ovat osa O-H- tai N-H-sidoksia, eivät jakaannu, mutta ne näkyvät kaaviossa pyöristettynä möykkynä, jota kutsutaan laajaksi piikiksi. Tarkastelemalla kaikkia näitä tekijöitä diagrammissa kemisti voi selvittää, mitä yhdisteitä hänen näytteessään on, ja hän voi määrittää, onko hänen valmistamansa yhdiste puhdas.
