NMR을 통한 미지의 샘플 분석(예비)

목차

1. 실험목적
2. 실험이론
3. 실험방법
4. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
핵자기공명 현상의 원리와 구조를 이해하고 이를 응용하여 미지시료의 배열상태(분자구조) 및 원자핵의 움직임과 유기화합물의 정성분석 등 여러 가지 지식을 얻는다.

2. 실험이론
① NMR의 원리
- 핵의 성질
원자핵은 빠른 속도로 회전하고 있는 중성자와 양성자로 구성되어 있는데 이들은 일정한 질량을 가지고 있으므로 각운동량을 갖게 되며 양성자는 전기적으로 양전하를 띠고 있으므로 회전하면 자기 쌍극자 모멘트를 갖게 된다. 그리고 중성자는 전기적으로 중성이지만 전하가 중성자 내부에서 균일하게 분포하지 않기 때문에 회전하면 양성자와 마찬가지로 자기모멘트를 갖게 된다. 원자핵내부에서 서로 쌍을 이루는 양성자나 중성자는 자기모멘트를 서로 상실하게 되므로 짝수의 양성자와 중성자를 갖는 자기모멘트를 잃게 되며 NMR현상을 볼 수 없게 된다. 수소원자핵은 양성자 하나만 있으므로 자기모멘트현상이 가장 뚜렷하므로 NMR에서 대표적으로 이용되는 원자핵이다. 자기모멘트 현상을 갖는 원자핵들 외부자기장이 걸리지 않은 상태에서는 불규칙하게 그 자기 쌍극자의 방향이 배열해 있어 전체적인 자기 모멘트의 합 벡터 0이 된다.

- NMR(Nuclear Magnetic Resorance 핵 자기공명법)의 정의
시료를 구성하는 핵스핀을 갖는 원자핵에 자기장을 걸어 공명하는 주파수를 측정해 시료의 분자구조를 알아내는 분석법이다. 1H-NMR은 핵스핀을 갖는 원자핵들 중 수소핵을 이용한 것이다.

- 1H-NMR 원리
많은 원자핵들은 지구가 매일 자전을 하듯 축을 중심으로 회전하는 것처럼 행동하는데, 핵들은 양전하를 갖고 있어 회전하는 핵은 작은 자석과 같이 행동하며 자신의 자기장을 가진다. 모든 핵들이 이런 스핀을 갖는 것은 아니지만, 1H핵은 스핀을 가진다.
이 수소핵의 시료를 강한 자석의 극 사이에 두게 되면 회전하는 핵들은 강한 외부자기장을 받게 되고, 이 때 핵들은 자신의 작은 자기장이 외부 자기장에 대해 같은 방향으로 배향하거나 반대 방향으로만 배향하는 특정한 배향을 갖게 된다.

참고 자료

Janice Gorzynski Smith, 스미스의 유기화학, 카오스북(publisher)
Janice Gorzynski Smith, 스미스의 유기화학, 사이플러스(publisher)
김준, EBS 유기화학의 이해 (유기화학 기본과정), 자연과과학(publisher)
John E. Mcmurry, 맥머리의 유기화학, 사이플러스(publisher)
2015년 발표자료
[네이버 지식백과] 핵자기 공명법 [Nuclear magnetic resonance spectroscopy] (화장품 생물신소재, 2009. 2. 25., 광문각)
NMR (Nuclear magnetic resonance) 핵자기공명분광학 기초부터 최신 2D NMR Spectroscopy까지 , 이석근, 자유아카데미
Introduction to Spectroscopy 분광학의 이해 3판 문석식, 이석우, 홍인석 옮김, 사이플러스
맥머리의 유기화학, 사이플러스