NMR - Avancerede koncepter Flashcards
Relaxation, kobling, pulser, magnetisering, spin m.m (30 cards)
Hvad er T₁-relaxation?
T₁ (spin-lattice) relaxation er processen, hvor kernerne afgiver energi til omgivelserne og vender tilbage til ligevægt i z-retningen.
Tager typisk ms til sekunder.
Hvad er T₂-relaxation?
T₂ (spin-spin) relaxation er tabet af fasekoherens mellem kernernes spin i xy-plan.
Giver signalbredden – jo kortere T₂, jo bredere signal.
Hvad er Scalar coupling (J-coupling)?
J-coupling er en indirekte spin-spin interaktion mellem kerner via bindingselektroner (sigma-bindinger).
Det splitter NMR-signaler i multipletter, hvilket giver info om antallet og afstanden til naboatomer.
Hvilke atomer kan lave scalar (J-) kobling?
Atomer med nukleær spin ≠ 0 kan lave J-kobling, især:
- ¹H
- ¹³C
- ¹⁵N
- ¹⁹F
- ³¹P
Hvor langt kobler kerner med scalar (J-) kobling?
J-kobling sker typisk over 1-3 bindinger.
Kobling over mere end 3 bindinger er sjælden og meget svag.
Hvad er coupling constant (J-værdi)?
Coupling constant 𝐽 er afstanden (i Hz) mellem splitte toppe i et multiplet forårsaget af J-kobling.
Den afhænger af antallet af bindinger og den geometriske relation mellem kerner.
Hvad er carbon satellites?
Carbon satellites er små ekstra toppe i ¹H NMR spektrummet, der skyldes kobling mellem ¹H og den sjældne ¹³C (naturlig forekomst ~1,1%).
De optræder som små dupletter omkring hovedsignalerne.
Hvordan forudser man et NMR spektrum?
- Identificer ækvivalente H-atomer og bestem antal signaler
- Estimer kemisk shift
- Bestem J-koblings mønster
Hvad er de-kobling (decoupling) i NMR?
De-kobling er en teknik, hvor man under optagelse fjerner J-koblingen mellem kerner (fx fra H i 13C-NMR), fx ved at irradiere protoner under ¹³C NMR.
Resultat: Signaler bliver til singletter, hvilket gør spektrummet nemmere at tolke.
Hvad er en pulse sequence?
En pulse sequence er en række af radiobølge-pulser og ventetider, som styrer kernernes excitation og afslapning i NMR.
Den bestemmer, hvordan signaler opfanges og hvilke egenskaber (fx T₁, T₂) der måles.
Hvad er relaxation delay?
Relaxation delay er den pause i en NMR-pulse sequence, hvor kernerne får tid til at vende tilbage til deres ligevægtstilstand (T₁-relaxation), før næste pulse påføres.
En korrekt valgt delay sikrer maksimal signalstyrke og kvantitativitet.
Hvad er product operator formalism?
Product operator formalism er en matematisk metode til at beskrive, hvordan spins udvikler sig under NMR-pulssekvenser.
Det bruges især i multidimensionel NMR til at analysere komplekse koblinger og pulsprogrammer, uden at bruge bølgefunktioner eller matrixmekanik.
Hvad gør en 90°-puls i NMR?
En 90°-puls (π/2-puls) vipper kernespin fra z-aksen (langs B₀) ned i xy-planet, hvor de kan detekteres som NMR-signal (FID).
Det skaber maksimal transversel magnetisering → stærkest muligt signal.
Magnetiseringen roteres 90° mod uret, ift hvor pulsen kommer fra (fx 90y laver Mz til Mx)
Hvad gør en 180°-puls i NMR?
En 180°-puls (π-puls) inverterer spins langs z-aksen eller refokuserer spins i xy-planet.
Roterer magetisering 180° (fx Mz -> -Mz)
Hvad gør en puls parallel med magnetiseringen?
Ingenting
Hvad er chemical shift evolution?
Chemical shift evolution er den periode under en pulse sequence (fx i 2D NMR), hvor spin-systemet udvikler sig i takt med forskelle i kemisk skift.
Under Delay
Hvordan påvirkes magnetiseringen under chemical shift evolution?
Under chemical shift evolution roterer magnetiseringen i xy-planet (mod uret omkring z-aksen) med en vinkelhastighed proportional med kernens kemiske skift (δ).
→ Forskellige kerner samler forskellig fase over tid.
Dette fasedrej skaber grundlaget for at skelne signaler i fx 2D NMR.
Hvordan påvirkes skalar kobling under en delay i NMR?
Under delay-tiden (τ) akkumuleres fase pga. skalar kobling (J):
Magnetiseringen “moduleres” af koblingen → signalet opdeles i multipletter (fx dubletter, tripletter).
Hvorfor kan kun single quantum coherences observeres?
De har præcis et x eller y term - fx Ix. z termer ændrer ikke noget.
Hvad er et spin echo?
En pulssekvens.
Et spin echo er et signal, der gendannes efter en 180°-puls “refokuserer” spins, som ellers de-faser pga. inhomogeniteter i magnetfeltet.
Sekvens:
1. 90°-puls → spins i xy-planet
2. De-fasning under delay (τ)
3. 180°-puls → spejlvender spins
4. Refokusering efter endnu en delay (τ) → echo dannes
→ Bruges til at måle T₂-relaxation og fjerne feltinhomogenitetseffekter.
Hvad er INEPT?
NEPT (Insensitive Nuclei Enhanced by Polarization Transfer) er en pulse sequence, der overfører magnetisering fra følsomme kerner (f.eks. ¹H) til mindre følsomme kerner (f.eks. ¹³C eller ¹⁵N) via J-kobling.
Formål: Øge signalstyrken på svage kerner og forkorte måletid.
Bruges typisk til forbedring af ¹³C og ¹⁵N NMR.
Signal af kvarternært carbon øges dog ikke, da dette ikke binder til H
Hvordan kan man lave de-kobling i INEPT?
Ikke lige til pga. antiphase - kræver man bruger refocused INEPT
Hvad er inversion recovery?
Inversion recovery er en NMR-teknik til at måle T₁-relaxationstid.
Sekvens:
- 180°-puls → inverterer magnetisering
- Ventetid (τ) → langsom genopbygning af magnetisering langs B₀
- 90°-puls → måling af signal
Ved at variere τ kan man bestemme, hvor hurtigt spin vender tilbage til ligevægt → T₁.
Hvad er R₁ i NMR?
R₁ er relaxationsraten for T₁-relaxation (longitudinal relaxation rate):
R₁ [Hz] = 1/T₁
Den angiver, hvor hurtigt spin vender tilbage til ligevægt langs B₀ (z-aksen).
→ En høj R₁ betyder hurtig T₁-relaxation.
Bruges i kvantitativ analyse, dynamik og strukturundersøgelser.
