核磁共振基本原.ppt

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2025/1/29
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
1H
质谱给出分子量为269
分子式为:C17H17N3O
应用实例
NMR方法
logo
（1）在很强的外磁场中，某些磁性原子核可以分裂成两个或更多的量子化能级。
（2）用一个能量恰好等于分裂后相邻能级差的电磁波照射，该核就可以吸收此频率的波，发生能级跃迁，从而产生 NMR 吸收。
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P

P: 原子核的角动量
: 磁矩
o: 拉默尔频率
: 磁旋比
o
原子核
I ≥ 1/2
NMR的形成
一、 原子核的自旋atomic nuclear spin
（1）一些原子核像电子一样存在自旋现象，因而有自旋角动量：

I 为自旋量子数
（2）由于原子核是具有一定质量的带正电的粒子，故在自旋时会产生 核磁矩：
 磁旋比，即核磁矩与自旋角动量的比值，不同的核具有不同的磁旋比，它是磁核 一个特征（固定）值。 N为核磁子。
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（3） m 与P方向平行。
1
可以产生能级分裂的核
若原子核存在自旋，产生核磁矩，这些 核的 行为很象磁棒，在外加磁场下，核磁体可以有（2I+1）种取向。
只有自旋量子数（I）不为零的核才具有磁矩
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讨论:
(1) 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
(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（重要） 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。
2025/1/29
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B0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;
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 E= E2 － E1 = （h/2 ）  B0
自旋核在磁场中的行为
P
m= -1/2
m=+ 1/2
B
0
1H
 E
E1 =－ （h/4 ）  B0
E2 =+ （h/4 ）  B0
磁旋比； B0外磁场强度
发生核磁共振时：  E= h 0
共振频率 0 = （1/2 ）  B0