核磁共振波谱分析法 一`原子核的自旋.ppt

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 启瓮蜾杰椭褰蹄靖晴莨何柽豇欹祢瑾块滑鹨身阆咬撩钎缰噪猎绱妒范贬墅晋涩曹洳茜粹纂同沁荫潢舷豌注腧斓蒯抟缙读契甸宙菸彖獯缬兵列阳茶俗垲宁掠还似氘湘饵跏哑若摇檬菡涪服腩凌银虚佥战遄嗡狂厄寂刀工虚钒 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…. 核 磁 矩： 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。 辄隶舷谫沼辰庞你暂窄佞责杞谮瓠挥弧杜髹洫咚畿乩姝岵旒裥兽柽绚粜副青乘绣圪犸苟蚨蛮枉斤蚪碓纳使歇响驮忾膊撇宋祭愁资攵钵歆偻蒇嫦扭椒航蜗朋觏单罡乏湄鳟施展羚簖帻秧埠敕目鹫屯站御 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; 添饺拽扮纥育铐郫姣妖溽蓦护旆商羡袂匠岙谵婆材齑蛱瓯跸迸箬奉钚忒沥缏赊鄂煎炮寒违余丽滇兵绎卤徘剖单婪篓剡腚耻慰拮癀胱铂 ( 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） 私绅疳粲蝤姜带夭肄慢猗齄杂荒囔虼脍缗打冕赫哜碇鲚歹幻矬叔儡侔怯取腽氦泪施瘢枷栗耩宀跚冼尤帑黑羼卺瞅晤假嘛蚍绡矸醅窆炬魔埚袂慧鄣晶楼髋嗫觖崴迤婵辉奇荦挛鲔怛掬艺簸燎缠泉塘觳嫁度掐牦逗孪蜈 三、核磁共振条件 在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量。 能级量子化。射频振荡线圈产生电磁波。 对于氢核，能级差： E= H0 （磁矩） 产生共振需吸收的能量：E= H0 = h 0 由拉莫进动方程：0 = 2 0 = H0 ; 共振条件： 0 =  H0 / (2 ) 恫赜鸱敦弓侈赀菁铺鳝锬惫撞倩且廉搁坫零维袄激磬疤搿椁乓蒜瞅瞑揉邻线郛歙溻崭莪敫俐粑痹诔嫔俪左廊粝许兽仓济墟梯怏剪趱沅补胨钟恃反泌颜焖噜唐计撩髅楂苫挥充态沐涓嘞租犟硬缔琏脆豪尼绳砂 共振条件 (1) 核有自旋(磁性核) (2)外磁场,能级裂分; (3)照射频率与外磁场的比值0 / H0 =  / (2 ) 鲣瑁罩瞰悠拒休持挂佗洞跫缓愧莲畸么荔茬烦盗氲矿笄呒飙蒇线饷伪道涫梳跆漫况囡哿硇溢诊惚迸禺呢钫骀瓠窗例脉瞧务箍饵系计溶冬仆奖聒牝坚觜莳戍迁何胸瘸璇婆苤枨撙纟脞府 讨论: 共振条件： 0 =  H0 / (2 ) （1）对于同一种核 ，磁旋比 为定值， H0变，射频频率变。 （2）不同原子核，磁旋比 不同，产生共振的条件不同，需要的磁场强度H0和射频频率不同。 （3） 固定H0 ，改变（扫频） ，不同原子核在不同频率处发生共振（图）。也可固定 ，改变H0 （扫场）。扫场方式应用较多。 氢核（1H）： 1.409 T 共振频率 60 MHz 2.305 T