第十章 一、原子核的自旋 核磁共振波谱 二、核磁共振现象 分析法 三、核磁共振条件 四、核磁共振波谱仪 第一节 核磁共振基本原理 下页 螺助 越热回
第十章 核磁共振波谱 分析法 一、原子核的自旋 二、核磁共振现象 三、核磁共振条件 四、核磁共振波谱仪 第一节 核磁共振基本原理
原子核的自旋 若原子核存在自旋，产生核磁矩： :自旋量子数； 自旋角动量： D= √I(I+1) 2π h:普朗克常数； 核 磁 矩： u=8BI(I+1) 核磁子B=ehl2Mc; 自旋量子数()不为零的核都具有磁矩， 原子的自旋情况可以用()表征： 质量数 原子序数 自旋量子数1 偶数 偶数 0 偶数 奇数 1,2,3. 奇数 奇数或偶数 1/2；3/2；5/2. 页 下页返回
一、 原子核的自旋 若原子核存在自旋，产生核磁矩： 自旋角动量： I：自旋量子数； h：普朗克常数； 核磁子=eh/2M c； 自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩， 原子的自旋情况可以用（I）表征： 质量数 原子序数 自旋量子数I 偶数 偶数 0 偶数 奇数 1，2，3. 奇数 奇数或偶数 1/2；3/2；5/2. ( 1) 2 = I I + h 核 磁 矩： = g I(I +1)
讨论： 复进轨避 (1)=0的原子核O(16):C(12);S(22) 等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。 自旋的质子 (2)=1或I>0的原子核 =1:2H,14N =3/2:11B,35Cl,79Br,81Bm 1=5/2:170,1271 这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布 不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少： (3)I=1/2的原子核 H,13C,19F,31P 原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自 旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C,H也是有 机化合物的主要组成元素。 下页 返回
讨论: (1) I=0 的原子核 O(16)；C（12）；S（22） 等 ，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。 (2) I=1 或 I >0的原子核 I=1 ：2H， 14N I=3/2： 11B， 35Cl， 79Br， 81Br I=5/2：17O， 127I 这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布 不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少； (3)Ｉ＝1/2的原子核 1H， 13C， 19F， 31P 原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自 旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有 机化合物的主要组成元素
核磁共振现象 自旋量子数=1/2的原子核 (氢核)，可当作电荷均匀分 布的球体，绕自旋轴转动时， 产生磁场，类似一个小磁铁。 当置于外加磁场H中时， 相对于外磁场，可以有 M= 2 (2+1)种取向： N 氢核(=1/2)，两种 取向（两个能级）： N S (1)与外磁场平行，能量低， N 磁量子数m=十1/2， (2)与外磁场相反，能量高， M=+ 磁量子数m=一1/2： 下页 返回
二、 核磁共振现象 自旋量子数 I=1/2的原子核 （氢核），可当作电荷均匀分 布的球体，绕自旋轴转动时， 产生磁场，类似一个小磁铁。 当置于外加磁场H0中时， 相对于外磁场，可以有 （2I+1）种取向： 氢核（I=1/2），两种 取向（两个能级）： (1)与外磁场平行，能量低， 磁量子数ｍ＝＋1/2; (2)与外磁场相反，能量高， 磁量子数ｍ＝－1/2;
(核磁共振现象) 两种取向不完全与外磁场平行，0=54°24’和125.36 相互作用，产生进动（拉莫进动 进动频率yo;角速度o; 旋进轨道 0,=2π%=yH0 一自技的 y磁旋比；Ho外磁场强度： 两种进动取向不同的氢核之间 自装的齿子 的能级差：△E=Ho（磁矩) M= N N N M=+ 上页 下页 返回
( 核磁共振现象) 两种取向不完全与外磁场平行，＝54°24’ 和 125 °36’ 相互作用, 产生进动(拉莫进动) 进动频率 0； 角速度0； 0 = 2 0 = H0 磁旋比； H0外磁场强度； 两种进动取向不同的氢核之间 的能级差：E= H0 （磁矩）