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波普分析笔记__第三章_核磁共振波谱法.
第三章 核磁共振波谱法
分类:
1H-NMR提供化合物中H的位置、化学环境及相对数目
13C-NMR 提供化合物骨架C原子信息
产生:
NMR 原子核核能级跃迁产生的
UV 分子中外层价电子跃迁
I R 分子的振动—转动能级跃迁
NMR产生的3个条件:
1、原子必须是自旋的
2、必须有外加磁场
3、hυ0=ΔE(即:电磁波提供的能量
正好等于相邻级间能量差)
第一节 NMR基本原理
一、原子核的自旋
1、核的自旋运动:大多数原子核都有围绕某个轴
作自身旋转运动的现象。
2、描述:用自旋角动量P
?
h — planck常数h=6.624×10-34J·S
I —自旋量子数,I=0、1/2、1……
(1) I=0的原子核:Z(质子数)是偶数,N(中子数)
是偶数,A=Z+N=偶数,P=0即没有
自旋现象。如12C6 , 16O8 ,32S16 ……核
3、自旋量子数的判断
(3)I=半整数(1/2、3/2…)的原子核:Z奇数(或偶)
N偶数(或奇) A=奇数,P≠0有
核自旋现象,如1H1、13C6、15N7、
19F9…核
(2)I=整数(1、2…)的原子核:Z奇数、N奇数、
A偶数, P≠0原子核有自旋现象,
如:2H1、14N7……核,
I与A(原子质量数)、Z(原子序数)有关,如下:
NMR主要研究对象
二、原子核的磁矩
单位:μ0核磁子 μ0=5.049×10-27J·T-1
核磁距
三、原子核的自旋取向与能量
1、有自旋现象的原子核产生的磁距与外加磁场相互作用,
2、自旋取向数不是任意的,自旋取向数=2I+1
3、各取向可由一个磁量子数m表示,每个自旋取向代表
原子核某个特定的能量状态 m= I ,I-1,I-2……
-(I-2), -(I-1),-I
4、E= -μH0 1H1 m1=+1/2 E1=-μHH0 hν0=2μHH0
m2=-1/2 E2=+
四、拉摩尔进动和NMR方程
自旋核以自旋轴绕一定角度围绕外磁场进行回旋,此现象称~
ν=γH0/2π ν—进动频率
“共振方程”或“共振条件”:
电磁波频率与质子进动频率相同
五、NMR实现方法
hν0=2μH0
ν0(照射的电磁波频率)
H0(磁场强度)
1、固定ν0,改变H0,扫场
2、固定H0,改变ν0,扫频
第二节 化学位移
一、化学位移的产生
1、化学环境:原子核周围的电子云密度及邻近
化学键的排布情况。
2、化学位移:因核化学环境改变引起的共振
频率或外磁场强度变化的现象。
二、化学位移的表示δ
Hx,νx—样品中质子的磁场强度和频率
Hs,νs—标准物质子的磁场强度和频率
H0—外加磁场的强度
ν0—仪器的频率
以TMS (CH3)4Si为标准物,δ=0
1H-NMR 0~20
13C-NMR 0~250
例1 质子放在1.4T外加磁场中,质子的进动频率ν=?
13C放在2.1T外加磁场中,13C的进动频率ν=?
解:
ν=γ1H H0/2π=2.67×108×1.4/(2×3.14)=60MHz
ν=γ13C H0/2π=6.73×107×2.1/(2×3.14)=22.6MHz
1.4T 1H-NMR 60MHz 13C-NMR 15 MHz
2.1 T 1H-NMR 90MHz 13C-NMR 22.6MHz
例2 使用90MHz的NMR仪,若待测质
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