NMR Spektrometer

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NMR, die sogenannte Kernspinresonanzspektroskopie (im Englischen Nuclear magnetic resonance spektroskopy) lässt sich bei Atomkernen, die über ein magnetisches Moment verfügen, anwenden.

Funktionsweise eines NMR-Spektrometers

Bei einem NMR-Spektrometer treten die Atomkerne während des Einbringens in ein statistisches, homogenes Feld, mit diesem in Wechselwirkung. Anhand eines NMR-Spektrometers kann die elektronische Umgebung einzelner Atome und deren Wechselwirkung mit den Nachbaratomen untersucht werden. Die NMR Spektroskopie kann jedoch nur bei Atomen mit einer ungeraden Nukleonenzahl angewendet werden, da sie sonst in einem magnetischen Feld keine Ablenkung erfahren würden. Hierbei kommt am häufigsten die Untersuchung von Wasserstoff- und Kohlenstoffkernen mittels 1H- und 13C-NMR-Spektroskopie zur Anwendung. Aus den gewonnenen Spektren können Rückschlüsse hinsichtlich der Struktur von Molekülen und der dynamischen Effekte, wie die Reaktionsmechanismen, gezogen werden.

Geschichte der NMR-Spektroskopie

Das Molekularstrahlexperiment von Otto Stern 1933 gilt als erster experimenteller Nachweis des Protonenspins. Anhand dieses Versuchs konnte dargestellt werden, dass ein Protonenstrahl durch ein magnetisches Feld in zwei Hälften geteilt wird. Diese Tatsache kann durch die beiden unterschiedlichen Spinzustände beschrieben werden. Mit einer modifizierten Stern-Gerlach-Anordnung führte Rabi die ersten Kernspinresonanz-Experimente durch, wofür er 1944 den Nobelpreis der Physik erhielt. Im Jahr 1944 wurde zudem von Zavoisky das erste erfolgreiche Magnetresonanzexperiment in kondensierter Materie durchgeführt. Harry Pfeifer führte in Leipzig 1951 die ersten erfolgreichen NMR-Experimente in Europa durch. Ab diesem Zeitpunkt begann sich die NMR-Spektroskopie zu einer der wichtigsten Methoden in der chemischen Strukturaufklärung zu entwickeln. Das erste kommerzielle Kernspinresonanzspektrometer wurde von der Firma Varian 1952 gebaut.  

Anwendungsgebiete eines NMR Spektrometers

Die Kernspinresonanz-Spektroskopie wird vor allem bei Molekülen angewendet, die sich in Lösung befinden und nicht mit paramagnetischen Substanzen in Wechselwirkung treten. Die NMR-Spektroskopie ist ebenfalls an Feststoffen und paramagnetischen Substanzen möglich. Die Aufbereitung ist jedoch deutlich komplexer. Hauptanwendungsgebiete der NMR-Spektroskopie sind der zerstörungsfreie Nachweis von Inhaltsstoffen einer Probe, die Bestimmung von Molekülen sowie die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Molekülen. Die Kernspin-Relaxationszeiten liefern ebenso Informationen über die Struktur eines Stoffes.

Literatur
•http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Kernspinresonanzspektroskopie&oldid=85754585 (Abgerufen: 30.03.11).
•http://buch.nmrguide.info/html.txt/german/index.shtml (Abgerufen: 30.03.11).
•http://www.chemgapedia.de/vsengine/tra/vsc/de/ch/3/anc/kernresonanz_1.tra.html (Abgerufen: 30.03.11).

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