文档介绍：第6章核磁共振波谱
第一节核磁共振概论
第二节核磁共振波谱仪
第三节核磁共振氢谱
第四节核磁共振碳谱
第五节二维核磁共振图
第六节测试
第一节核磁共振概论
1、核磁共振基本原理
①原子核的磁矩和能级的能量
原子核是带正电荷的粒子,其自旋运动产生小磁场,磁矩μ
μ=rp r磁旋比 p自旋角动量
I:自旋量子数;h:普朗克常数
I=0 原子核没有自旋运动:12C、16O、32S
I=1/2 1H 13C 15N 19F 31P 等
I=1 2H 6Li 14N等
当此核置于外磁场B0中,则沿着磁场方向的角动量分量为
m:磁量子数, m=I,I-1,I-2,……-I
每一种取向相对应一定的能级,其能量为:
②核磁共振的产生
原子核不同能级之间的能量差为:
能级间跃迁,必须满足选律:
所以核磁共振产生的条件为:
原子核产生共振时电磁波的频率:
1H氢核的γ=×10-8 rad·T-1·S-1
13C核的γ=×10-8 rad·T-1·S-1
,这时1H在60兆周射频照射下发生共振,同一台仪器用来做13C的核磁共振实验,则需用15兆周射频,使13C发生共振。
仪器的型号用60(MHz),300(MHz),500(MHz),700(MHz)表示,频率越大,表示磁感强度越大。
H0 /G
9400
14092
21100
23490
70500
140000
/MHz
40
60
90
100
300
600
2、化学位移
①屏蔽常数σ
核外电子对原子核有一定的屏蔽作用。由于核所处的化学环境不同,其共振频率亦会有变化。
在外场B0存在时,核外的电子运动产生第二种磁场,它的方向与外场B0相反,因而削弱了外场B0,这样实际作用于原子核的磁感强度不是B0,而是B0(1-σ)。
σ:屏蔽常数,反映核外电子对核的屏蔽作用的大小,也就是反映了核所处的化学环境。
②化学位移δ
由屏蔽常数可知,某种同位素原子核因处于不同的化学环境,不同,产生核磁共振的频率不同。因频率与外场B0成比例关系,因此,测其绝对频率无实际意义。
以某一标准物质为基准,以基准物质的谱峰位置作为核磁谱图的坐标原点。不同官能团的原子核的谱峰位置相对于原点的距离,称为化学位移δ。
化学位移δ
δ:相对值,与磁感强度无关,用不同的磁感强度的仪器所测的δ数值相同。化学位移反映了核所处的化学环境,表示的是距原点的相对距离。单位:ppm