核磁共振原理及实例

H0 = / 2
2 核磁共振原理
用一定频率的电磁波对试样进行照射，使 处于特定化学结构环境的原子核实现共振 跃迁。
通过检测电磁波被吸收的情况，即在照射 扫描过程中，记录发生共振的信号位置和 信号强度就得到了核磁共振谱。
核磁共振条件： (1) 核有自旋 (磁性核) (2)外磁场使能级裂分 (3)照射频率与外磁场的比值 0 / H0 = / 2
三、应用分析
1.1化学位移 （真实状态）
屏蔽效应：核外电子运动产生相对于外 磁场的感应磁场H’ ，起到屏蔽作用，从 而引起吸收峰的位移。 （ H’和H0相反，成正比） 化学位移由核外电子的屏蔽效应产生。
低场
屏蔽效应 ，共振信号移向高场 去屏蔽效应 ，共振信号移向低场
H0 高场
1.2 化学位移的表示方法
3 简单应用实例
某未知物分子式为C5H12O，其核磁共振氢 谱图如图所示，求其化学结构。
CH3
HO
CH2
C
CH3
CH3
12
偶数 偶数
偶数 奇数
0
C 6 ,16 O8 , 32 S16
1，2，3„„ I 1, 2 H 1 ,14N 7 , I 3,10B5
1.2 外磁场下原子核的运动
原子核的自旋运动使 原子核产生磁场，这 时的原子核就像一个 磁棒。
当I=1/2时， 取向数：2I +1
若某些核的磁场与外磁场不完全平行， 外磁场就要使它取向于外磁场方向。 拉摩尔进动：原子核在自旋的同时，又以外 磁场的方向为轴线进行回旋运动。这种回旋 运动称为进度。 拉摩尔频率： 0 /
一、核磁共振波谱仪结构分析 磁铁
射频振荡器
射频接收器
样品管
磁铁：使核自旋体系的磁能级发生分裂。 1、永久磁铁：磁性稳定，但长时间使用发生 磁性变化 2、电磁铁：带扫描线圈，用以改变磁场强度 3、超导磁体:产生稳定的磁场，长年保持不 变，其磁场强度大 (100kG--25kG)
对磁场的要求： 1、磁场强度要尽可能的 大。磁场强度大，分 裂能级差就大，核磁 共振灵敏度就高 2、分辨率尽可能大些。 要求磁场稳定而且均 匀，且能连续变化。


原子核的自旋条件？ 自旋时的性质（带电）？ 如何运动？
I 取值判断表
质量数（a） 原子序数 （Z）自旋量子（I） 奇数 奇或偶
1 3 5 , , 2 2 2
例子
1 I ,1H 1 , 13C 6 ,19 F9 ,15 N 7 2 3 5 I ,11B5 , 35Cl17 , I ,17 O8 2 2
射频振荡器的作用 射频接受器的作用
样品管的状态及对试样的要求
二、原理介绍
基于对“核磁共振”字面的理解： 对象：自旋原子“核”与入射电“磁”波 事件：发生共振 条件：自旋核进动频率=入射电磁波频率
1.1 原子核的磁性质
1.1原子核的自旋 如电子的自旋一样，原子核也在进行自旋。 但不是所有的原子核都自旋。（自旋量子数I）
o
旋进轨道
பைடு நூலகம்
P

自旋轴 H0
3 饱和与驰豫
（1）饱和：低能态的核数目等于高能态的核数目
倘若体系吸收了足够的射频能量，使相邻能级上的 粒子数相等，这时体系不再呈现净吸收，因而无法 测得核磁共振信号，此时称为饱和。
（2）驰豫：高能态的核以非辐射的方式回到低能态
横向驰豫——自旋-自旋驰豫
纵向驰豫——自旋-晶格驰豫
核磁共振基本原理概述及 简单应用分析
张豪枫 201102710125
目录
一、核磁共振波谱仪结构分析 二、原理介绍 1、原子核的磁性质 2、核磁共振 3、驰豫 三、应用分析 1、化学位移 2、自旋偶合和自旋分裂 3、 简单应用实例
NMR技术简介
优点：快速，准确和不破坏样品
通过检测电磁波被吸收的情况，即在照 射扫描过程中，记录发生共振的信号位 置和信号强度就得到了核磁共振谱。
化学位移的差别约为百万分之十，精确测量十分 困难，现采用相对数值。以四甲基硅（TMS）为标准 物质，规定：它的化学位移为零，然后，根据其它吸 收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。
2 自旋耦合与自旋分裂（分子内）
化学位移仅考虑了核外电子对核的屏蔽作 用，忽略了同种分子中磁性核之间的作用。
自旋耦合：磁核之间的相互干扰作用（原因） 自旋分裂：由自旋耦合而引起的谱线峰增多 的现象，用耦合常数J 表示核与核间干扰强 度的大小（结果）