Übungen zur Vorlesung „Physikalische Chemie II“ Blatt 11

Übungen zur Vorlesung „Physikalische Chemie II“
Blatt 11
Prof. Dr. Norbert Hampp
Jens Träger
Wintersemester 2006 / 2007
05.02.2007
1. Frühe Kernresonanzapparaturen arbeiteten mit einem magnetischen Feld von 0,3 Tesla. Heute
übliche Geräte arbeiten mit einem Magnetfeld von etwa 7 Tesla. Einige Forschungsgeräte verwenden sogar Magnete deren Feldstärke über 21 Tesla beträgt.
a) Bestimmen Sie die Resonanzfrequenzen der nachfolgenden Kerne bei den drei Feldstärken.
1
gI
H
D
5,5857
0,85745
13
C
1,4046
19
F
5,2567
31
P
2,2634
B = 0,3 T
B=7T
B = 21 T
b) Geben Sie die Besetzungszahlunterschiede Nα/Nβ von 1H bei den jeweiligen Feldstärken aus
Aufgabenteil a) und einer Temperatur von 298 K an (unter der Annahme, dass die BoltzmannVerteilung gilt).
2.
35
Cl-Kerne (I = 3/2, gI = 0,5479) sollen in einem NMR-Experiment untersucht werden.
a) Bei der Detektion des NMR-Spektrum wird zunächst ein 60 MHz-Spektrometer verwendet.
Wie groß ist die korrespondierende magnetische Flussdichte?
b) Berechnen Sie die möglichen Energieeigenwerte eines 35Cl-Kerns in einem Magnetfeld von
7 Tesla.
c) Bei welcher Frequenz kann das NMR-Spektrum von 35Cl bei der magnetischen Feldstärke von
7 Tesla beobachtet werden?
d) Warum werden in der NMR-Abteilung keine 35Cl-NMR-Spektren gemessen?
3. Ein Wissenschaftler möchte in einem kommerziellen 300 MHz-NMR-Spektrometer die Möglichkeit einer Neutronenspinresonanz untersuchen.
a) Welche Magnetfeldstärke würde er benötigen damit die Resonanz der Neutronen eintritt?
b) Wie groß ist der relative Unterschied der Besetzungszahlen bei Zimmertemperatur?
c) Welcher Spin des Neutrons entspricht dem energetisch niedrigeren Zustand?
Die dritte Klausur findet am Mittwoch, den 14. Februar von 9:00 Uhr bis 11:00 Uhr in Hörsaal A statt.
Die Nachklausur findet am Dienstag, den 20. März von 9:00 Uhr bis 13:00 Uhr ebenfalls in Hörsaal A statt.
Dieses Aufgabenblatt wird in der Woche vom 05.02.2007 bis 09.02.2007 in den jeweiligen Übungsgruppen besprochen.