ＮＭＲについて

質問

ＮＭＲについていくつかの疑問があるので、質問したいと思います。
（１）原子核の周りには電子が周っていますよね？？この電子はＮＭＲの測定において無視できるのでしょうか？
（２）スピン量子数が０とは、どういったことなのでしょうか？？核がスピンしていないということでいいのでしょうか？
（３）核磁気モーメントを静磁場中におくと、なぜラーモアの歳差運動をするのでしょうか？また静磁場でなかった場合は歳差運動はしないのでしょうか？
（４）外部磁場とはどのようにして当てるのでしょうか？やはり、コイルに交流電流を流して振動磁場を発生させ、この振動磁場が外部磁場のことなのでしょうか？
（５）ＮＭＲでは有機化合物ではなく、無機化合物も測定できます（スピン量子数によりますが・・・）が、実際に無機で測定されている化合物はあるのでしょうか？
（６）最終的にν＝ω/2π＝γB/2πまたはω＝γB（ω：角速度 B：外部磁場の強さ γ:核磁気回転比）といった式がでますが、何を言いたいのでしょうか？　

質問が多くて誠に申し訳ございませんが・・・１つでもわかる方がいらっしゃいましたら、よろしくお願い致します。

回答No.2

maka20 · ベストアンサー

私は文才能力が相当低いです。なので分かり難いかもしれませんが、ご納得のほどよろしくお願いします。あとNO.1の方とかぶる内容がありますが、その点もご了承を。

１）無視できません。化学シフトと呼ばれる現象でして、実際の理論計算値よりも共鳴位置がズレてしまいます。このことにより、電子と原子核の相互作用が理解できるようになります。もちろんそれだけではなく、色々なことが分かるのですが・・・まあ長くなるので省略しますね。
２）NO.1さんと一緒なので省略させて頂きます。
３）すいません、私の文才ではご説明不可能です。NMRの本でしたらまず載っていますから、こちらで勉強されてください。
４）NMRに使用する磁場は静磁場です。基本的にはコイルに電流を流して定常磁場を与えます。振動磁場は私の知る限りでは無いと思いますが・・・あるのでしょうか？すいません、勉強不足です。
５）世間ではNMR＝化学と認識されがち（そうでもない？）ですが、そんなことはありません。物理でも最先端の測定が行われている一般的な技術です。もちろん無機化合物でも数え切れない程の物質が測定可能です。まあ原子核のスピン量子数が０でなければ、固体でも液体でも、金属非金属に関わらず、基本的になんでも測定できる便利かつ強い武器になる手法です。
６）NO.1さんの＞なにが聞きたいのですか?
には笑わせて頂きました（笑）。
えっと、１）でお答えした理論計算式がこれに当てはまります。ω＝γBの式でご説明しますね。
γとは物質固有の値をもちます。ωとBは測定機器から任意に決められますよね。この式が成り立つからこそ、NMRができるのです。
私は物理系に所属しているから化学のことはよく分かりませんが、スペクトルをとる場合は使用可能な磁場範囲に欲しい信号が検出されるようにωを計算してから、固定するωを決めて測定します。
・・・う～ん。我ながら分かりにくい説明ですね。

少しでも参考になれば幸いです。
ただ、あまりNMRに詳しくない学生さんだと思いますが、NO.1さんがおっしゃってるように教科書を読んだほうが良いかと思いますよ。

回答No.1

c80s3xxx

なんか立て続けに NMR ですね．．．
ちゃんとした本を通読した方がいいのではないですか？？

> （１）原子核の周りには電子が周っていますよね？？この電子はＮＭＲの測定において無視できるのでしょうか？

できません．化学シフトがなぜおこるか，またスピン-スピンカップリングとはなぜおこるのか，調べてください．

> （２）スピン量子数が０とは、どういったことなのでしょうか？？核がスピンしていないということでいいのでしょうか？

陽子，中性子自体はスピンは 0 ではありません．核全体としてスピンが打ち消されているとき，スピン量子数が 0 になります．なお，スピンは自転ではありません．電荷とかと同じようにスピンという属性があるというだけです．素粒子の磁気モーメントを記述するための量子数と思った方がいいかもしれません．

> （３）核磁気モーメントを静磁場中におくと、なぜラーモアの歳差運動をするのでしょうか？また静磁場でなかった場合は歳差運動はしないのでしょうか？

力学の問題です．コマの歳差運動がなぜおこるのかを調べた方がいいでしょう．

> （４）外部磁場とはどのようにして当てるのでしょうか？やはり、コイルに交流電流を流して振動磁場を発生させ、この振動磁場が外部磁場のことなのでしょうか？

ふつうは強力な電磁石 （最近の高分解能 NMR では超電導磁石まで使う) で静磁場を与えます．振動磁場を使うことはふつうの NMR ではないのでは?

> （５）ＮＭＲでは有機化合物ではなく、無機化合物も測定できます（スピン量子数によりますが・・・）が、実際に無機で測定されている化合物はあるのでしょうか？

リンやフッ素を見るのは錯体なんかの解析では見かけますが．

> （６）最終的にν＝ω/2π＝γB/2πまたはω＝γB（ω：角速度 B：外部磁場の強さ γ:核磁気回転比）といった式がでますが、何を言いたいのでしょうか？　

なにが聞きたいのですか?