Nuclear Magnetic Resonance Spektroskopi (NMR spektroskopi) er en meget anvendelig spektroskopiform i kemisk analyse af stoffer.
Det er en spektroskopiform hvor man fokuserer på bestemte atomkerners reaktion, når man udsætter dem for et magnetfelt. Hvis man udsætter en bestemt kerne for et magnetfelt, så vil det svare igen ved at sende stråling ud igen med samme frekvens. Men da atomkerner også er omgivet af elektroner, så skærmer disse elektroner for den stråling der sendes tilbage, så der sendes mindre tilbage. Det betyder at den stråling der kommer tilbage, kommer til at afhænge af elektronfordelingen og dermed den kemiske opbygning af stoffet. Dette kan man analysere i form af et NMR spektrum.
Chemical shift
Skærmningen fra elektronerne fører til et såkaldt Kemisk skift (chemical shift) af frekvensen. Lokationen af frekvenserne der opnås i et NMR spektrum angives normalt i forhold til en reference, hyppigst TMS. Enheden er parts per million (ppm). TMS får værdien 0 ppm.
Man kan kigge på mange forskellige kerner, som der kan laves NMR spektre udfra. De hyppigste er 1H NMR (også bare kaldet H-NMR) og 13C NMR (også bare kaldet C-NMR). Det betyder at hvis man kigger på H-NMR, så vil man i spektret se alle H-atomer i et molekyle repræsenteret. Det chemical shift det enkelte H-atom har, afhænger af elektronfordelingen omkring, dvs. hvad det er bundet til. Hvis det er bundet til noget meget elektronegativt (f.eks. et O-atom), så vil denne elektronegativitet fortynde elektronskyen omkring H-atomet, hvilket vil føre til en mindre skærmning fra elektronerne og dermed en højere frekvens. Dette vil altså forskyde den top man ser mod venstre i spektret (bemærk at nulpunktet på et NMR spektrum ligger til højre og den positive skala mod venstre). Var den derimod bundet til et mindre elektronegativt atom, f.eks. et C-atom, så ville elektronskyen ikke være så fortyndet, dermed ville man se mere skærmning og en mindre frekvens.
Intensitet
Intensiteterne af de observerede signaler er et direkte mål for hvor mange atomkerner der giver anledning til signalerne. For en prøve bestående af f.eks. ethanol (CH3CH2OH) vil man derfor se tre forskellige signaler i et H-NMR hvis intensitet forholder sig som 3:2:1. På lignende måde vi1 man ud fra intensitets-forholdene kunne bestemme mol-forholdene i en blanding af forskellige stoffer. Intensiteterne skal bestemmes ud fra arealet under signalerne.
For nogle NMR spektre, f.eks. C-NMR, er der ingen simpel sammenhæng mellem intensitet og antallet af atomkerner. Man kan derfor ikke bruge intensiteter til noget i et C-NMR.
Kobling
De forskellige atomkerner påvirker dog også hinanden, og man ser det der hedder kobling eller spin-spin-kobling. Kobling fører til opsplitning af et signal, så én top kan blive til flere toppe. Ved at analysere på koblingsmønsteret kan man altså se hvilke kerner der kobler til hinanden og dermed hvordan forskellige atomkerner sidder nabo til hinanden.
Generelt gælder reglen at en proton der sidder i nærheden af n andre protoner vil splitte op i n + 1 linjer (n+1 reglen). Afstanden mellem linjerne i opslitningerne kaldes spin-spin koblingskonstanten, J. Intensitetsforholdet i opsplitningen vil være bestemt af Pascals trekant.
n+1 reglen gælder kun når der er én koblingskonstant tilstede. Hvis en proton kobler med to andre protoner med forskellige koblingskonstanter bliver spektret noget mere kompliceret. Det samme gælder også hvis de to protoner der kobler med hinanden ligger tæt på hinanden på chemical shift skalaen.
Protoner der er ækvivalente vil ikke vise spin-spin kobling med hinanden.
For nogle NMR spektre, f.eks. C-NMR, anvender man dekobling for at undgå at se koblingsmønster.
Sidst opdateret 19. maj 2023