原子核的自旋讲解.ppt

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; 若原子核存在自旋，产生核磁矩： 自旋角动量：;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; 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。;两种取向不完全与外磁场平行，?＝54°24’ 和 125 °36’; 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。;(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? );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 共振频率 100 MHz 磁场强度H0的单位：1高斯（GS）=10-4 T（特拉斯）; 在1950年，Proctor等人研究发现：质子的共振频率与其结构（化学环境）有关。在高分辨率下，吸收峰产生化学位移和裂分，如右图所示。 由有机化合物的核磁共振图，可获得质子所处化学环境的信息，进一步确定化合物结构。;1．永久磁铁：提供外磁场，要求稳定性好，均匀，不均匀性小于六千万分之一。扫场线圈。 2 ．射频振荡器：线圈垂直于外磁场，发射一定频率的电磁辐射信号。60MHz或100MHz。 3 ．射频信号接受器（检测器）：当质子的进动频率与辐射频率相匹配时，发生能级跃迁，吸收能量，在感应线圈中产生毫伏级信号。;一、核磁共振与化学位移 二、影响化学位移的因素; 理想化的、裸露的氢核；满足共振条件： ?0 = ? H0 / (2? ) 产生单一的吸收峰； 实际上，氢核受周围不断运动着的电子影响。在外磁场作用下，运动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，起到屏蔽作用，使氢核实际受到的外磁场作用减小： H=（1- ? ）H0 ?：屏??常数。 ? 越大，屏蔽效应越大。 ?0 = [? / (2? ) ]（1- ? ）H0 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。; ?0 = [? / (2? ) ]（1- ? ）H0 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。;1．位移的标准 　　没有完全裸露的氢核，没有绝对的标准。; 与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定 ?TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。;常见结构单元化学位移范围;1．电负性 与质子相连元素的电负性越强，吸电子作用越强，价电子偏离质子，屏蔽作用减弱，信号峰在低场出现。; 价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。; 价电子产生诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。; 苯环上的6个?电子产生较强的诱导磁场，质子位于其磁力线上，与外磁场方向一致，去屏蔽。;峰裂分数;一、自旋偶合与自旋裂分 二、峰裂分数与峰面积; 每类氢核不总表现为单峰，有时多重峰。;峰的裂分原因:自旋偶合 相邻两个氢核之间的自旋偶合（自旋干扰）； 多重峰的峰间距：偶合常数（J），用来衡量偶合作用的大小。;自旋偶合;二、峰裂分数与峰面积;峰裂分数;一、谱图中化合物的结构信息 二、谱图解析 三、谱图联合解析; 一、谱图中化合物的结构信息;二、谱图解析;谱图解析（ 2 ）;谱图解析（ 3 ）;谱图解析（ 4 ）;对比;2. 谱图解析与结构确定(1);谱图解析与结构确定(1);谱图解析与结构确定(2);结构确定(2)