第11章 核磁共振波谱分析法(g).ppt

第十一章 核磁共振波谱分析法
Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy; NMR
第一节 核磁共振基本原理
第二节 核磁共振与化学位移
第三节 自旋偶合与自旋裂分
第四节 谱图解析与结构确定
第五节 13C核磁共振波谱
Instrumental Analysis
第一节 核磁共振基本原理
一、 原子核的自旋 atomic nuclear spin
依据量子力学基本原理
若原子核存在自旋，则产生核磁矩：
核磁子=eh/2M c；自旋量子数（I）
I 不为零的核都将具有磁矩
I=0 的原子核 16 O； 12 C； 22 S等 ，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收；
I=1 或 I >0的原子核，有磁矩，能产生共振吸收；
I=1 ： 2H，14N
I=3/2：11B，35Cl，79Br，81Br
I=5/2：17O，127 I
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；
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。
Instrumental Analysis
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;
Instrumental Analysis
Instrumental Analysis
按照经典电磁学理论，这两种取向不完全与外磁场平行，而是存在一定的夹角（＝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）
Instrumental Analysis
三、核磁共振条件
量子力学基本原理：
能级量子化
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
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 )
射频振荡线圈产生电磁波
Instrumental Analysis