الرنين النووي المغناطيسي

أسس التحليل الطيفي بالرنين النووي المغناطيسي
The Principle of Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy .
N.M.R
.الرنين النووي المغناطيسي NMR(Nuclear magnetic resonance) مطيافيات الرنين النووي المغناطيسي هي إحدى التقنيات الحديثة التي تساعد في استنباط الصيغ التركيبية والتشكل الفراغي للمركبات العضوية وهي من التقنيات الحديثه والتى تعطي تصور عن الصيغة والشكل الفراغي للمركب يمكن عن طريقها للنواة أن تمتص إشعاعات كهرومغنطيسية لها تردد معين في وجود مجال مغنطيسي شديد. وهي تعتمد مطيافيه الرنين النووي المغناطيسي عى امتصاص اشعه الراديو ببعض نوى الجزيئات عندما توضع الاخيره في مجال مغناطيسي فمثلا اذا اعتبرنا البروتون نجد انه يدور حول نفسه وتعرف حركته هذه بالغزل النووي ولانه مشحون كهربيا فان حركته المغزليه تكون مصحوبه بمجال مغناطيسي ضعيف وبالتالي فان البروتون يشبه مغناطيسيا صغيرا وفي حاله عدم وجود مجال مغناطيسي خارجي يؤثر عليه فإن اتجاه محور غزل البروتون يمكن ان ياخذ اي اتجاه له . وكان أول من اكتشف الرنين المغنطيسي هو إزيدور اسحق رابي (1989- 1988) وهو فيزيائي أمريكي ولد في النمسا وكان هذا الاكتشاف عام 1938. ومنذ ذلك الحين، تم استخدام الرنين المغنطيسي في الكشف عن الذرات الخفيفة (مثل الهيدروجين في الهيدروكربونات) وتم استخدامه كطريقة غير إتلافية لدراسة الجسم البشرى
معنى NMR
رنين Nuclear: تستخدم ظاهرة الرنين لعمل معالجة ذات كفاءة عالية للأنوية باستخدام المجال المغناطيسي .
مغناطيسي Magnetic : يتم التحكم في الحركات النووية عن طريق مجالات مغنطيسية
نووي Resonance : كلمة نووي تعود إلى نواة الذرة ، وهي تتكون من بروتونات ونيوترونات، وفي حالة نواة الهيدروجين، تحتوى على بروتون واحد فقط .



فكرة عمل جهاز الرنين النووي المغناطيسي:-
تختلف أجهزة الرنين النووي المغناطيسي عن أجهزة الطيف الأخرى إلى حد ما .فمستويات الطاقة المغناطيسية التي تحدث بينها عملية الانتقال, يعتمد وجودها على وجود مجال مغناطيسي خارجي قوي . بينما في طرق التحليل الطيفي الأخرى يعتبر وجود مستويات الطاقة الخاصة بهذه التحاليل( مستويات الطاقة الالكترونية و الاهتزازية والدورانيه ) خاصية ذاتية قائمة في الجزيئات. و الأشعة الكهرومغناطيسية المستخدمة ذات طول موجي كبير وثابة من أشعة الراديو بينما نغير شدة المجال المغناطيسي وبذلك يحدث الامتصاص للأشعه عندما تتساوى مع طاقة الأشعة h
تعتمد هذه التقنية على تميز بعض أنوية الذرات مثل (P31, F19, C13, H1) بعدد فردي من البروتونات وبالتالي لها غزلا نوويا مقداره 1/2 لذلك يكون لأنويتها عزما مغناطيسيا أثناء حركتها المغزلية حول نفسها . ومن المعلوم أن أنوية هذه الذرات مشحونة كهربائيا لذلك فإن حركتها المغزلية تكون مصحوبة بمجال مغناطيسي ضعيف أي ما يشبه المغناطيس الصغير جدا ، وفي حالة عدم وجود مجال مغناطيسي يؤثر عليه فإن محور غزله يأخذ أي اتجاه وتكون محصلة هذا الغزل تساوي صفر



تطبيقات الجهاز :-
1-استنباط الصيغ التركيبية والتشكيل الفراغي للمركبات العضوية .
2- دراسة سرعة تفاعلات بعض المركبات الكيميائية .
3- دراسة تأثير درجة الحرارة على المركبات العضوية المختلفة وتفاعلاتها .
4 - دراسة تأثير الأنويه المختلفة وأماكن تواجدها وعلاقتها ببعض


مكونات الجهاز
1- مغناطيس: The magnet توضع العينة بين قطبي مغناطيس قوي وثابت وذلك لفصل مستويات ألطاقه المغناطيسية في أنوية ذرات الهيدروجين أو أنوية الذرات الأخرى التي لها غزل مغناطيسي
2- وحدة تغير شدة المجال المغناطيسي The magnetic field sweep generator
يمكن أن تغير شدة المجال المغناطيسي في منطقه معينة في حدود طفيفة
3- مصدر أنتاج أشعة الراديو : Radiofrequency
تختار وحدة إنتاج الأشعة بناء على تردد الأشعة مطلوب توافقها مع شدة المجال المغناطيسي المستخدم فمثلا عند استخدام مغناطيس 14.09كيلوجاوس يكون تردد الأشعة 60هيرتز , وتكون الأشعة الناتجة مستقطبة وحيدة المستوى .
4- الكاشف :
يمكنه الكشف عن إمتصاص أشعة الراديو Receiver coil ويتم تكبيرها وتسجيلها
5- مكان وضع العينة : Sample holder
تستخدم أنابيب من زجاج قطرها الداخلي خمسة ملمتر وطولها 25 سم يثبت بها تربين يدار بالهواء يمكن بواسطته دوران الأنبوبة العينة حول محورها الرأسي بواسطة ضغط الهواء وهذا الدوران يقلل من التأثير الناتج من عدم التجانس في المجال المغناطيسي الخارجي .