7.2.1原子核的自旋与磁矩 0月 .泡 8 自旋(Spin)一原子核围绕某个轴自身作旋转运动，这 种自身旋转运动称为自旋。 原子核的自旋运动与自旋量子数相关；=0的 原子核没有自旋运动；>0的原子核才有自旋运动
7.2.1 原子核的自旋与磁矩 自旋(Spin)－原子核围绕某个轴自身作旋转运动，这 种自身旋转运动称为自旋。 原子核的自旋运动与自旋量子数I相关；I＝0 的 原子核没有自旋运动；I＞0 的原子核才有自旋运动
口原子核按I的数值分为以下三类（取决于质量数与原子序数）： 质量数 原子序数 NMR信号 电荷分布 偶数 偶数 0 无 均匀 () 偶数 奇数 1,2,3, 有 不均匀 (2) 1/2 均匀 奇数 有 奇数或偶数 3/2,5/2, 有 不均匀 (3) ■0 (1)类如=0,2C、160、32S等 (2)类如 I=1;H、i、14WN I=2;58C0 I=3;10B (3)类如 I=1/2;1H、13C、15N、19F、31P I=3/2;11B、33S、35CL、37CL、79Br、81Br等 1=5/2;170、27AI等 I=712、9/2等
质量数 原子序数 I NMR信号 电荷分布 偶数 偶数 0 无 均匀 偶数 奇数 1, 2, 3, … 有 不均匀 奇数 奇数或偶数 1/2 3/2, 5/2, … 有 有 均匀 不均匀 原子核按 I 的数值分为以下三类（I取决于质量数与原子序数）： (1) 类如 I=0， 12C、 16O、 32S等 (2) 类如 I＝1；2H、 6Li、 14N I＝2；58Co I＝3；10B (3) 类如 I＝1/2；1H、13C、15N、19F、31P I＝3/2；11B、33S、35CI、37CI、79Br、81Br等 I＝5/2；17O、27AI等 I＝7/2、9/2 等 (1) (2) (3) 质量数 原子序数 I NMR信号 电荷分布 偶数 偶数 0 无 均匀 偶数 奇数 1, 2, 3, … 有 不均匀 奇数 奇数或偶数 1/2 3/2, 5/2, … 有 有 均匀 不均匀 (1) (2) (3) 质量数 原子序数 I NMR信号 电荷分布 偶数 偶数 0 无 均匀 偶数 奇数 1, 2, 3, … 有 不均匀 奇数 奇数或偶数 1/2 3/2, 5/2, … 有 有 均匀 不均匀 (1) (2) (3) 质量数 原子序数 I NMR信号 电荷分布 偶数 偶数 0 无 均匀 偶数 奇数 有 不均匀 (1) (2) (3)
◇NMR研究的对象是具有磁矩的原子核。 只有第(2)、3)类原子核是NMR研究的对象。 ◇第(2)、3)类原子核又分为两种情况： ①I=1/2的原子核，电荷均匀分布于原子核表面，NMR谱 线窄，最宜于NMR检测。 ②I>1/2的原子核，电荷在原子核表面呈非均匀分布，NMR 谱线加宽，不利于NMR检测。 ◇NMR研究的主要是I=1/2的原子核，如H-NMR、13CNMR nuclear charge distribution electric field gradients in molecule Spin-1/2 Nucleus Quadrupolar Nucleus
◇ NMR研究的对象是具有磁矩的原子核。 只有第(2)、(3) 类原子核是NMR研究的对象。 ◇ 第(2)、(3)类原子核又分为两种情况： ① I = 1/2的原子核，电荷均匀分布于原子核表面， NMR谱 线窄，最宜于NMR检测。 ②I >1/2的原子核，电荷在原子核表面呈非均匀分布， NMR 谱线加宽，不利于NMR检测。 ◇ NMR研究的主要是I = 1/2 的原子核， 如: 1H-NMR、 13C-NMR
◆自旋角动量(spin angular momentum):自旋量子数I>0时，原子核 具有自旋运动，产生自旋角动量，用符号P表示 h:普朗克常数6.624*1034JS h P= 2π 上：自旋量子数 ◆磁矩(magnetic moment):具有自旋角动量的原子核也具有磁矩，用 符号μ表示 RYP-Y h μ=YP y一磁旋比(magnetogyric ratio)或旋磁比(gyromagnetic ratio) μ的大小也与自旋量子数I有关，I=0时，H=0,因此没有自旋的核也 没有磁矩，不会产生NMR信号。I>0的核，因为有自旋，有核磁矩，才能产 生NMR信号
自旋角动量( spin angular momentum) ：自旋量子数I > 0时，原子核 具有自旋运动，产生自旋角动量 ，用符号 P 表示 h: 普朗克常数 6.624*10-34 JS I: 自旋量子数 磁矩( magnetic moment)：具有自旋角动量的原子核也具有磁矩，用 符号表示 ＝ P P = －磁旋比(magnetogyric ratio)或旋磁比(gyromagnetic ratio) 的大小也与自旋量子数I有关，I = 0时， 0，因此没有自旋的核也 没有磁矩，不会产生NMR信号。I > 0的核，因为有自旋，有核磁矩，才能产 生NMR信号。 ( 1) 2 I I h P ( 1) 2 I I h
7.2.2核磁共振产生的条件（量子力学观点，能量吸收) 无外磁场时一核自旋取向 任意 有外磁场时一核自旋取向数21+1 一原子核的磁量子数，对应于外磁场作用下核自旋的取向 或能级，其值等于I、I1、2、..,m只能取2+1个值。 如，1=1/2，则m=+1/2,-1/2 在外加磁场H中处于不同自旋状态（即不同取向）的核 具有不同的磁矩μ和能量E
m－原子核的磁量子数，对应于外磁场作用下核自旋的取向 或能级，其值等于 I、I-1、 I-2、 -I，m只能取 2I+1 个值。 如，I=1/2，则m= +1/2, -1/2 在外加磁场H0中处于不同自旋状态(即不同取向)的核 具有不同的磁矩 和能量 E 无外磁场时 — 核自旋取向 任意 有外磁场时 — 核自旋取向数 ２I + 1 7.2.2 核磁共振产生的条件（量子力学观点，能量吸收）