31核磁共振波谱 31.1核磁共振的基本原理 2原子核在外加磁场作用下的行为 (=12) △E=hyo 2 IE=hy=r AH 没有外部磁场外部磁场 外部磁场 图3-3射频波频率与外磁场强度的关系
3.1 核磁共振波谱 ❖ 3.1.1 核磁共振的基本原理 2 原子核在外加磁场作用下的行为 图3-3 射频波频率与外磁场强度的关系 (I=1/2)
31核磁共振波谱 31.1核磁共振的基本原理 3驰豫过程 在常温下,处于低能级的核数目仅比高能级的核 数目多出少许(约为10ppm)。当低能级的核吸收了射 频辐射后,被激发至高能态,同时给出共振吸收信 号。但随实验进行,只占微弱多数的低能级核越来 越少,最后高、低能级上的核数目相等—饱和 从低到高与从高到低能级的跃迁的数目相同 体系净吸收为0—共振信号消失
3.1 核磁共振波谱 ❖ 3.1.1 核磁共振的基本原理 3 驰豫过程 在常温下，处于低能级的核数目仅比高能级的核 数目多出少许(约为10ppm)。当低能级的核吸收了射 频辐射后，被激发至高能态，同时给出共振吸收信 号。但随实验进行，只占微弱多数的低能级核越来 越少，最后高、低能级上的核数目相等——饱和— —从低到高与从高到低能级的跃迁的数目相同—— 体系净吸收为0 —— 共振信号消失！
31核磁共振波谱 31.1核磁共振的基本原理 3驰豫过程 幸运的是,上述“饱和”情况并未发生! 要通过一定的无辐射的途径使高能态的核回复到 低能态的,这一过程称为驰豫 驰豫过程的能量交换不是通过粒子之间的相互碰 撞来完成的,而是通过在电磁场中发生共振完成能 量的交换。有两种类型:
3.1 核磁共振波谱 ❖ 3.1.1 核磁共振的基本原理 3 驰豫过程 幸运的是，上述“饱和”情况并未发生！ 要通过一定的无辐射的途径使高能态的核回复到 低能态的，这一过程称为驰豫。 驰豫过程的能量交换不是通过粒子之间的相互碰 撞来完成的，而是通过在电磁场中发生共振完成能 量的交换。有两种类型：
31核磁共振波谱 31.1核磁共振的基本原理 3驰豫过程 第一种,自旋一晶格驰豫(纵向驰豫)。整个体系能 量降低。所需时间用半衰期T表示。 第二种,自旋一自旋驰豫(横向驰豫)。体系能量不 变,半衰期为T2。 激发和驰豫有一定的联系,但驰豫不是激发的逆 过程。 TT2,驰豫过程的速率会影响谱线的宽度
3.1 核磁共振波谱 ❖ 3.1.1 核磁共振的基本原理 3 驰豫过程 第一种，自旋－晶格驰豫(纵向驰豫)。整个体系能 量降低。所需时间用半衰期T1表示。 第二种，自旋－自旋驰豫(横向驰豫)。体系能量不 变，半衰期为T2。 激发和驰豫有一定的联系，但驰豫不是激发的逆 过程。 T1≥ T2，驰豫过程的速率会影响谱线的宽度
31核磁共振波谱 31.1核磁共振的基本原理 3驰豫过程 驰豫时间越快,状态能量的不确定性△E也就越 大,则△ν的不确定性也就越大,谱线加宽 当样品是固体或粘稠液体时,由于分子运动阻力 大,产生自旋一晶格驰豫的几率减小,而自旋一自 旋驰豫的几率增加,总体驰豫时间短,测得的谱线 加宽。所以在一般核磁共振中,需采用液体样品
3.1 核磁共振波谱 ❖ 3.1.1 核磁共振的基本原理 3 驰豫过程 驰豫时间越快，状态能量的不确定性△E也就越 大，则△v的不确定性也就越大，谱线加宽。 当样品是固体或粘稠液体时，由于分子运动阻力 大，产生自旋－晶格驰豫的几率减小，而自旋－自 旋驰豫的几率增加，总体驰豫时间短，测得的谱线 加宽。所以在一般核磁共振中，需采用液体样品