KWALIFIKACJA CHM4 - STYCZEŃ 2024

PYTANIE NR 7.
Na rysunku przedstawiono schemat aparatury do
Ilustracja przedstawia schemat aparatury do spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), co jest zgodne z podaną
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Schemat z biegunami magnesu N–S, zaznaczonym wektorem stałego pola magnetycznego B0, próbką w osi pola oraz cewką otaczającą próbkę (z rotacją próbki) odpowiada budowie sondy i magnesu w spektrometrze NMR. ASA, GC i UV-Vis nie wykorzystują silnego pola magnetycznego B0.

Pełne wyjaśnienie:

Na rysunku rozpoznajemy układ typowy dla spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR). Elementem rozstrzygającym jest obecność silnego magnesu z biegunami N i S, a także oznaczenie stałego pola magnetycznego B0. W NMR próbka znajduje się w jednorodnym polu B0, a następnie jest wzbudzana impulsami promieniowania radiowego (RF) i emituje sygnał rezonansowy.

Drugą cechą diagnostyczną jest cewka otaczająca próbkę (w praktyce część sondy NMR), która pełni funkcję nadawczo-odbiorczą: wytwarza pole RF i odbiera sygnał. Zaznaczone wirowanie próbki (obrót rurki z próbką) również pasuje do NMR, bo pomaga uśredniać niejednorodności pola i poprawia jakość widma.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • ASA (atomowa spektroskopia absorpcyjna) wymaga źródła atomizacji (płomień lub piec grafitowy) oraz lampy emisyjnej; nie ma magnesu N–S ani pola B0 jako elementu aparatury.
  • GC (chromatografia gazowa) opiera się na rozdziale mieszaniny w kolumnie i detekcji na wyjściu (np. FID, TCD). Schemat GC przedstawiałby kolumnę, dozownik, gaz nośny i detektor, a nie magnes i cewkę wokół próbki.
  • UV-Vis wykorzystuje źródło promieniowania (lampy), układ optyczny i kuwetę z próbką; również nie stosuje silnego pola magnetycznego B0 ani sondy z cewką RF.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli na schemacie widzisz B0, bieguny magnesu oraz cewkę przy próbce, jest to praktycznie jednoznaczne z NMR.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
NMR (magnetyczny rezonans jądrowy) to metoda analityczna, która bada sygnał jąder atomowych w silnym polu magnetycznym. W przemyśle chemicznym służy m.in. do identyfikacji produktów syntezy, kontroli czystości oraz potwierdzania struktury związków organicznych i nieorganicznych.
Najbardziej charakterystyczne są: magnes z biegunami N–S, oznaczenie stałego pola B0, próbka umieszczona w osi pola oraz cewka otaczająca próbkę (sonda RF). Często spotyka się też zaznaczenie wirowania próbki w rurce, typowe dla pomiarów NMR.
Pole B0 ustawia momenty magnetyczne jąder i rozdziela poziomy energii, dzięki czemu możliwy jest rezonans po wzbudzeniu promieniowaniem radiowym. Bez silnego, stabilnego pola magnetycznego nie uzyska się warunków rezonansu i nie da się zarejestrować widma NMR.
Cewka pełni rolę elementu nadawczo-odbiorczego: generuje impulsy radiowe (RF) pobudzające próbkę oraz odbiera sygnał emitowany przez jądra w trakcie relaksacji. W innych technikach (UV-Vis, GC, ASA) nie występuje taki układ cewka–próbka w polu B0.
Wirowanie próbki (obrót rurki) stosuje się, aby uśrednić drobne niejednorodności pola magnetycznego i poprawić kształt linii widmowych. Dzięki temu widmo jest ostrzejsze i łatwiejsze do interpretacji. Na schematach bywa zaznaczane strzałkami obrotu nad próbką.
W NMR kluczowe są magnes i pole B0 oraz cewka RF przy próbce. W UV-Vis typowe są elementy optyczne: źródło światła (lampy), monochromator oraz kuweta z roztworem i detektor. UV-Vis nie używa biegunów magnesu N–S ani oznaczenia B0 na schematach.
ASA/AAS pokazuje zwykle atomizer (płomień lub piec grafitowy), rozpylacz i palnik oraz lampę (np. z katodą wnękową) i tor optyczny. NMR nie ma płomienia ani toru optycznego; zamiast tego ma magnes N–S, pole B0 i cewkę RF otaczającą próbkę.
GC (chromatografia gazowa) wymaga kolumny (często w piecu), dozownika, gazu nośnego i detektora na wyjściu. Na schematach GC nie ma magnesu i pola B0. NMR natomiast nie rozdziela mieszanin w kolumnie, tylko rejestruje sygnał rezonansowy próbki w polu magnetycznym.
Typowe błędy to: wybór UV-Vis lub ASA "bo to też spektroskopia", pomijanie oznaczenia B0 oraz nierozpoznanie magnesu N–S jako elementu kluczowego. Pomaga zasada: jeśli na schemacie jest magnes i cewka wokół próbki, to praktycznie zawsze NMR.
Najlepiej uczyć się po "cechach rozstrzygających" aparatur: NMR = magnes/B0 + cewka RF; UV-Vis = tor optyczny + kuweta; GC = kolumna + gaz nośny + detektor; ASA = atomizer (płomień/piec) + lampa. Ćwicz rozpoznawanie na schematach.
info

Statystycznie 65% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "ASA, GC i UV-Vis nie wykorzystują silnego pola magnetycznego B0."

Źródła:

  • IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): hasło "nuclear magnetic resonance (NMR)" – https://goldbook.iupac.org/terms/view/N04271 (dostęp: 2026-02-18)
  • Wikipedia: "Nuclear magnetic resonance spectroscopy" – opis elementów spektrometru (magnes, sonda/cewka, próbka, pole B0) https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_magnetic_resonance_spectroscopy (dostęp: 2026-02-18)

Materiały:

  • Podręczniki z analizy instrumentalnej (rozdziały o NMR, UV-Vis, ASA, chromatografii gazowej)
  • Instrukcje BHP i DTR/obsługa laboratoriów zakładowych (sekcje: przygotowanie próbek, identyfikacja aparatury)
  • Materiały dydaktyczne o budowie spektrometru NMR (magnes, sonda/cewka, próbka, pole B0)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego