第十一章、原子核的自旋 核磁共振波谱 atomic nuclear spin 二、核磁共振现象 分析法 nuclear magnetic resonance 三、核磁共振条件 nuclear magnetic resonance condition of nuclear spectroscopy; NMR magnetic resonance 第一节 四、核磁共振波谱仪 核磁共振基本原理 nuclear magnetic resonance spectrometer principles of nuclear magnetic resonance 下一页 020520
02:05:20 第十一章 核磁共振波谱 分析法 一、原子核的自旋 atomic nuclear spin 二、核磁共振现象 nuclear magnetic resonance 三、核磁共振条件 condition of nuclear magnetic resonance 四、核磁共振波谱仪 nuclear magnetic resonance spectrometer 第一节 核磁共振基本原理 nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR principles of nuclear magnetic resonance
原子核的自旋 atomic nuclear spin 若原子核存在自旋,产生核磁矩: 自旋角动量:P=2z√(+) 核磁矩 gB√(+1) 1n=2.7927013.=0.70216 核磁子β=eh/2Mc;自旋量子数(Ⅰ)不为零的核都具有磁矩, 质量数(a)原子序数(Z)自旋量子(I) 例子 奇数 奇或偶 13 I B3,3Cl1,I=3,1O3 偶数 偶数 "C6,O3,3S16 偶数 奇数 1,2,3 1=1H1,N7,I-3,B5 020520
02:05:20 质量数（a） 原子序数（Z）自旋量子（I） 例子 奇数 奇或偶 2 5 , 2 3 , 2 1 , , 2 1 1 1 I = H 7 1 5 9 1 9 6 1 3C , F , N 8 1 7 1 7 3 5 5 1 1 , 2 5 , , , 2 3 I = B C l I = O 偶数 偶数 0 1 6 3 2 8 1 6 6 1 2C , O , S 偶数 奇数 1，2，3…… 5 1 0 7 1 4 1 2 I = 1, H , N ,I − 3, B 一、 原子核的自旋 atomic nuclear spin 若原子核存在自旋，产生核磁矩： 自旋角动量： 核磁子=eh/2M c；自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩， ( 1) 2 = I I + h 核 磁 矩： = g I(I +1) 1 = 2.79270 H 13 = 0.70216 C
讨论: 旋进轨道 (1)=0的原子核16O;12C;2s等,无自 旋,没有磁矩,不产生共振吸收 日旋轴 自旋的质子 (2)=1或I>0的原子核 F=1:2H,14N 3/2 IlB, 35C1 79Br,8l Br F5/2:17O,127 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=12的原子核H,13C,19F,3P 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。 020520
02:05:20 讨论: (1) I=0 的原子核 16O； 12 C； 22 S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
n=/2 1 0 E12 mE-1|>m=-2 Ann F 2 m=1/2 E2=+H0 E=E2-Er=2uHo E =-1/2 020520
02:05:20 H0 m=1/2 m=-1/2 m=1 m=-1 m=0 m=2 m=1 m=0 m=-1 m=-2 I=1/2 I=1 I=2 z z z 1 P H0 H E2=+ H0 E= E2 － E1 = 2 H0 E1=－ H0
核磁共振现象 nuclear magnetic resonance N 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, 生磁场,类似一个小磁铁。 当置于外磁场H中时,相对 M= 于外磁场,有(2H+1)种取向: 氢核(l=1/2),两种取向 (两个能级): N (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; 020520
02:05:20 二、 核磁共振现象 nuclear magnetic resonance 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。 当置于外磁场H0中时，相对 于外磁场，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;