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低場核磁技術(shù)研究水分子運動狀態(tài)

來源:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司   2022年12月14日 19:53  

低場核磁技術(shù)研究水分子運動狀態(tài)

水分子的運動:

水分子是粘在一起、一個挨著一個、振動著的分子。水保持著它的體積;它不會散開,因為它的分子互相吸引。

當(dāng)溫度升高,水分子的運動也加強(qiáng)。如果繼續(xù)加熱,到了分子間的吸引力不足以把它們拉在一起時,分子就會飛走,互相分離。

低場核磁技術(shù)研究水分子運動狀態(tài)

升溫影響水分子的運動:

互相吸引的水分子→加熱(得到外部能量)→分子運動加強(qiáng),能量增加→總能量增加→溫度升高→繼續(xù)加熱→吸引力不足→分子就會飛走,互相分離→蒸發(fā)。

當(dāng)溫度降低,水里的原子、分子的振動逐漸減弱。 原子之間是有吸引力的,在很低的溫度下將發(fā)生的情況:分子被鎖定在一種新的型式中,這就是冰。冰是水分子六角形陣列。雖然是一種剛性的結(jié)晶形態(tài)。

冰的原子并不是靜止不動的,所有的原子仍在原地振動。 提高溫度,它們振動的幅度越來越大,直到把它們自己從所在的位置上搖下來。 叫熔化。固體和液體的差別就在于,固體中的原子是按照某種陣列排列的,叫做晶體陣列。

降溫影響水分子的運動:

降低溫度→能量低了→分子運動減弱→很低的溫度→分子鎖定成六角形結(jié)構(gòu)的冰→原子就地振動→冰的溫度。

低場核磁技術(shù)研究水分子運動狀態(tài)

低場核磁共振技術(shù)可用于研究水分子運動狀態(tài),弛豫時間特征參數(shù)可以反映當(dāng)前溫度下水分子的活性。相同溫度下,水分子活性越大,弛豫時間越長。所以自由水的T2弛豫時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于冰的弛豫時間。

生物體系中,水分子與周圍物質(zhì)發(fā)生作用,從而影響水分子的運動特性。T2弛豫圖譜可區(qū)分樣品中不同運動狀態(tài)的水組分。

多層結(jié)構(gòu)形成機(jī)理:大分子的親水基團(tuán)(—NH2,—OH)與鄰近水分形成氫鍵,由于氫鍵極化,水分子反過來傾向與下一層水分子形成氫鍵,如此反復(fù),最后形成極性的多層結(jié)構(gòu)。這個又是NMR研究水分相態(tài)的基礎(chǔ)依據(jù),由于結(jié)合水直接與大分子基團(tuán)以氫鍵結(jié)合,受到束縛程度較大,水分運動性較弱,衰減速度最快,自由水游離在結(jié)構(gòu)以外,水分運動性較強(qiáng),衰減速度最慢,從而根據(jù)弛豫時間的大小來區(qū)分水分相態(tài)。

低場核磁技術(shù)研究水分子運動狀態(tài)

推薦儀器:紐邁NMI20系列變溫低場核磁共振

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