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低场核磁技术研究水分子运动状态
点击次数:109 发布时间:2022-12-14

低场核磁技术研究水分子运动状态

水分子的运动:

水分子是粘在一起、一个挨着一个、振动着的分子。水保持着它的体积;它不会散开,因为它的分子互相吸引。

当温度升高,水分子的运动也加强。如果继续加热,到了分子间的吸引力不足以把它们拉在一起时,分子就会飞走,互相分离。

低场核磁技术研究水分子运动状态

升温影响水分子的运动:

互相吸引的水分子→加热(得到外部能量)→分子运动加强,能量增加→总能量增加→温度升高→继续加热→吸引力不足→分子就会飞走,互相分离→蒸发。

当温度降低,水里的原子、分子的振动逐渐减弱。 原子之间是有吸引力的,在很低的温度下将发生的情况:分子被锁定在一种新的型式中,这就是冰。冰是水分子六角形阵列。虽然是一种刚性的结晶形态。

冰的原子并不是静止不动的,所有的原子仍在原地振动。 提高温度,它们振动的幅度越来越大,直到把它们自己从所在的位置上摇下来。 叫熔化。固体和液体的差别就在于,固体中的原子是按照某种阵列排列的,叫做晶体阵列。

降温影响水分子的运动:

降低温度→能量低了→分子运动减弱→很低的温度→分子锁定成六角形结构的冰→原子就地振动→冰的温度。

低场核磁技术研究水分子运动状态

低场核磁共振技术可用于研究水分子运动状态,弛豫时间特征参数可以反映当前温度下水分子的活性。相同温度下,水分子活性越大,弛豫时间越长。所以自由水的T2弛豫时间要远远大于冰的弛豫时间。

生物体系中,水分子与周围物质发生作用,从而影响水分子的运动特性。T2弛豫图谱可区分样品中不同运动状态的水组分。

多层结构形成机理:大分子的亲水基团(—NH2,—OH)与邻近水分形成氢键,由于氢键极化,水分子反过来倾向与下一层水分子形成氢键,如此反复,最后形成极性的多层结构。这个又是NMR研究水分相态的基础依据,由于结合水直接与大分子基团以氢键结合,受到束缚程度较大,水分运动性较弱,衰减速度最快,自由水游离在结构以外,水分运动性较强,衰减速度最慢,从而根据弛豫时间的大小来区分水分相态。

低场核磁技术研究水分子运动状态

推荐仪器:纽迈NMI20系列变温低场核磁共振

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