核磁共振基本原理(二)

核磁共振基本原理（二）

13.5.1.3饱和与弛豫 1H核在外磁场B0中因为自旋其能级被裂分为两

个能级，两个能级间能量相差△E很小，若将N个质子置于外磁场B0中，按照玻尔兹曼分布逻辑，则相邻两个能级上核数的比值为式中，N1为处于低能态上的核数；N2为高能态上的核数；k为玻尔兹曼常数；T 为热力学温度。普通处于低能态的核总要比高能态的核多一些，在室温下大约一百万个氢核中低能态的核要比高能态的核多十个左右，正由于有这样一点点过剩，若用射频去照耀外磁场B0中的一些核时，低能态的核就会汲取能量由低能态向高能态跃迁，所以就能观看到电磁波的汲取即观看到共振汲取谱。但随着这种能量的汲取，低能态的1H核数目在削减，而高能态的1H核数目在增强，当高能态和低能态的1H核数目相等时，即N1=N2 时，就不再有净汲取，核磁共振信号消逝，这种状态叫作饱和状态。处于高能态的核，可以通过某种途径把多余的能量传递给周围介质而重新返回到低能态，这个过程称为弛豫。弛豫过程可以分为两类。 (1)自旋-晶格弛豫自旋-晶格弛豫又叫作纵向弛豫，是指处于高能态的核把能量以热运动的形式传递出去，由高能级返回低能级，即体系向环境释放能量，本身返回低能态，这个过程称为自旋-晶格弛豫。自旋晶格-弛豫降低了磁性核的总体能量，又称为纵向弛豫。自旋-晶格弛豫的半衰期用T2表示，越小表示弛豫过程的效率越高。 (2)自旋-自旋弛豫自旋-自旋弛豫又叫作横向弛豫，是指两个处在一定距离内，进动频率相同、进动取向不同的核相互作用，交换能量，转变进动方向的过程。自旋-自旋弛豫中，高能级核把能量传递给邻近一个低能级核，在此弛豫过程前后，各种能级核的总数不变，其半衰期用T2表示。对每一种核来说，它在某一较高能级平均的停歇时光只取决于T1和T2中较小者。谱线的宽度与弛豫时光较小者成反比。固体样品的自旋-自旋弛豫的半衰期T2很小，所以谱线很宽。所以，在用NMR分析化合物的结构时，普通将固态样品配成溶液。此外，溶液中的顺磁性物质，如铁、氧气等物质也会使T1缩短而谱线加

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