Ядра — чистый изумруд, особенно когда они в магнитном поле
Всё вещество, все молекулы состоят из атомов. Когда мы имеем дело с молекулами, в которых атомов совсем немного, для их описания вполне можно обойтись простыми химическими формулами вроде H2O или CH4. Но с каждым дополнительным атомом число возможных способов их организации в молекулу растёт с чудовищной скоростью. Поэтому только общая информация о количестве и соотношении атомов в молекуле в большинстве случаев не даст нам никакого понимания о том, как она устроена, а значит, и какие у неё химические и биологические свойства. Например, учёные как-то в шутку подсчитали «формулу» человека — из каких атомов он состоит, но для биохимии это знание бесполезно на все 100%.
Существует целый набор экспериментальных методов, позволяющих «посмотреть» на внутреннее устройство молекул и установить их структуру. Однако проблема в том, что пока нет одного универсального прибора, в который можно было бы положить пробирку с неизвестным веществом, нажать кнопку и через 5 минут получить на экране красиво нарисованную структурную формулу. Какие-то методы вроде рентгеноструктурного анализа работают только с твёрдыми кристаллическими веществами. А далеко не каждое вещество (как, например, многие белки) можно закристаллизовать. Другие методы, например инфракрасная спектроскопия, подскажут опытному экспериментатору, какие в молекуле есть функциональные группы, помогут отличить, скажем, кислоту от спирта, но тоже не дадут исчерпывающего ответа о внутреннем строении молекулы интересующего вещества. Особняком стоят такие физико-химические методы, как микроволновая спектроскопия и совсем уж «экзотическая» газовая электронография — они расскажут вам точную длину каждой связи между атомами в молекуле, но, увы, только если вы уже знаете, как эта молекула устроена.
Огромным подспорьем для современной органической химии стал метод спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который, несмотря на своё немного «страшное» ядерное название, даёт ценную и довольно простую для понимания информацию о структуре молекул. Попробуем кратко рассказать, в чём его суть.