文档介绍：核磁共振波谱法模板
核磁共振波谱法模板
核磁共振波谱法模板
核磁共振波谱法
一、归纳
早在1924年Pauli就预示某些原子核拥有自旋和磁矩的性质，它们在波谱法模板
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即核绕着某一个轴自己作旋转运动,称为核的自旋运动。
原子核是质子和中子的组合体。质子带有正电荷，核的自旋引起电荷运动，它等价于一个环形导体中的电流，因而会产生磁场，用右手定则可判断磁场的方向。
因此自旋核是一个磁偶极子，拥有核磁矩。原子核中的质子、中子等都
有质量，质量的自旋就产生角动量矩，、的取向是平行的，之间的关系为:
式中为核的磁旋比，是原子核的一种属性，一定核就拥有特定的值。
如:的/特·秒，的/特·秒，等等。
角动量矩可表示为:
式中h为普朗克常数，I为核的自旋量子数，可以取0，，1，
I＞0，P＞0，原子核有自旋角动量和自旋现象；I=0，P=0，原子核没有自旋现象。量子力学理论及实验均证明，I的取值与原子的质量数及该元素在周期中的原子
序数（也是核中的质子数）相关，某些元素I的取值如表12-1所示。
（二）自旋核在磁场中的行为
若将自旋核置于外磁场中，由于磁偶极子与外磁场的相互作用，核磁矩矢量方向
(自旋轴方向)就会有一定的取向，核磁矩与外磁场方向有一定的夹角，亦就是，在外
磁场的作用下，拥有磁矩的核子就拥有一定的能量E，其能量与其取向角度相关。
根据经典的电磁理论，其能量为：
式中
——称为核磁子，常数，焦耳/高斯；
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——以核磁子为单位表示的核的磁矩，对于一定的核，数值一定(如的
，)；
θ——与的夹角，θ＝0时，，同向，能量最低；
——外磁场强度，高斯
在经典力学中θ是连续的，因此能量E也是连续的。
而量子力学的原理证明，在外磁中，核磁矩的取向不是任意连续的，它只能有(2I＋1)种取向，即自旋核在外磁场中分裂为(2I＋1)个能级，这些能级称为塞曼能级，
如:，，则(2I＋1)＝2，表示在外磁场中分裂为2个能级。每个取向用磁量
子数m表示，所以m有(2I＋1)个数值，m的取值为I，I－1，－I。所以的取
值为和。能量E表示为:
一般来说，自旋量子数为I的核，其相邻两能级之差为
H0I
归纳之：在外磁场Ho的作用下，拥有的核磁子发生了能量的分裂，能级分裂
的数目取决于核的自旋电子数I，为(2I+1)，每个能级用磁量子数m表示，m的取值
为I，I－1,，－I。每个能级的能量为。对于，
。
（三）核磁共振
量子力学模型上面已述，根据量子力学原理，核自旋能级的跃迁是吸收射频辐
射的能量引起的，所以，则
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对于
，吸收射频辐射的频率为
2H0。
h
从频率公式可以获得如下几点结论：
■产生核磁共振的条件：
，有
存在，辐射能量需等于核自旋能级差；
■不同的核、I不同，不同，发生共振所必需的不同，即共振条件不
同样；
■
相同的核比值一定，比值也一定，共振吸收频率随而改变。或反之。
所以获得核磁共振谱的方法有两种：
●固定，进行频率扫描，获得在此下的共振吸收频率。这方法叫扫频；
●固定，进行磁强扫描，获得在对此频率产生共振吸收所需要的。这方
法叫扫场。
（四）NMR中的驰豫过程
、处于高、低能态的核数比率听从玻尔兹曼散布（低能态的核数稍多）
2、饱和：数目稍多的低能态的核跃迁至高能态后，核从低能态跃