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( 核磁共振现象)
两种取向不完全与外磁场平行，＝54°24’ 和 125 °36’相互作用, 产生进动(拉莫进 动)进动频率 0； 角速度0；
0 = 20 = B0 磁旋比； B0磁感强度；
两种进动取向不同的氢核之 间的能级差：
E = B0 （磁矩）
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z
z
z
m=1/2 m=1
可以产生能级分裂的核
若原子核存在自旋，产生核磁矩，这些 核的 行为很象
磁棒，在外加磁场下，核磁体可以有（2I+1）种取向。
只有自旋量子数（I）不为零的核才具有磁矩
质量数（a） 原子序数（Z） 自旋量子（I）
例子
奇数 偶数
奇或偶 偶数
1,3,5 222
0
I
1 2
,1H
1
,
13C6 ,19 F9 ,15N 7
质谱给出分子量为269 分子式为:C17H17N3O
1H
应用实例
NMR方法
（1）在很强的外磁场中，某些磁 性原子核可以分裂成两个或更多
的量子化能级。
（2）用一个能量恰好等于分裂后相 邻能级差的电磁波照射，该核就可以
吸收此频率的波，发生能级跃迁，从
而产生 NMR 吸收。
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NMR的形成
原子核
o P
I ≥ 1/2
P: 原子核的角动量 : 磁矩 o: 拉默尔频率 : 磁旋比
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一、 原子核的自旋
atomic nuclear spin
（1）一些原子核像电子一样存在自旋 现象，因而有自旋角动量：
P I (I 1) h I (I 1)
2
I 为自旋量子数
（2）由于原子核是具有一定质量的带正电的粒子，故 在自旋时会产生 核磁矩：
m=2
B0
m=1
m=0
mm==0-1
m=-1/2 m= -1
m= -2
I=1/2 I=1
I=2
1H
E2 =+ B0
B0
r
P
E = E2－E1 = 2 B0 E1 =－ B0
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静磁场(B0)
E
NMR的形成
1H splitting 13C splitting E
B0
E = hB0/2
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总结
（1）在相同 B0 下，不同的核，因磁旋比不同，发生共振的 频率不同，据此可以鉴别各种元素及同位素。
例如，在 2.3 T 的磁场中，1H 的共振频率为100 MHz ， 13C 的为 25 MHz 只是氢核的1/4，而 133Cs 的仅仅是氢核的 1/8 左右。 （2）对同一种核， 一定，当B0 不变时，共振频率不变； 当B0 改变时，共振频率也随之而变。
子数ｍ＝＋1/2;
(2)与外磁场相反，能量高，磁量
子数ｍ＝－1/2;
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自旋核在磁场中的行为
B0
P
1H E2 =+ （h/4 ） B0
E
E1 =－ （h/4 ） B0
磁旋比； B0外磁场强度 E= E2 － E1 = （h/2 ） B0 发生核磁共振时： E= h 0 共振频率 0 = （1/2 ） B0
这类原子核的核电荷分布可看作一个椭圆体，电荷分布 不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；
(3)Ｉ＝1/2的原子核（重要） 1H，13C，19F，31P
原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋， 有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，C，H也是有机化 合物的主要组成元素。
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二、 核磁共振现象
I
3 2
,11B5
,
35
Cl17
,
I
5 2
,17
O8
12C6 ,16O8 ,32S16
偶数
奇数
1，2，3……
I 1, 2H1 ,14N 7 , I 3,10B5
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讨论:
(1) I=0 的原子核 16 O； 12 C； 22 S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
year 1961 1965 1969 1978 1978 1985 1988 1994 1995 1996 2000
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Frequency(MHz)
60
100 220 200 360 500 600 750 500b 800 80
300 800 3600 6000 9000 30000 30000
第六章
一、原子核的自旋
核磁共振波谱
atomic nuclear spin 二、核磁共振现象
分析法
nuclear magnetic resonance
三、核磁共振条件
nuclear magnetic resonance
spectroscopy; NMR
condition of nuclear magnetic resonance
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1.00 1.08 1.05
1.05 1.08 1.09
6.02
3.34 1.13
1.13 2.29 1.13 1.12 1.11
8.74
8.34 8.29 8.27
7.52 7.51 7.36 7.35 7.33 7.30 7.28 7.27
4.93
3.94 3.79 3.33 3.33 3.33 3.08 3.06 3.05 3.03 2.92 2.91 2.89 2.88 2.86 2.82 2.78 2.33 2.31 2.08 2.07 2.07
第一节
四、核磁共振波谱仪
核磁共振基本原理
principles of nuclear
nuclear magnetic resonance spectrometer
magnetic resonance
02:12:38
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9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 ppm
P I (I 1) gN N ; N e 2mP 5.05081027 J T 1
磁旋比，即核磁矩与自旋角动量的比值，不同的核具有不同的 磁旋比，它是磁核 一个特征（固定）值。 N为核磁子。
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（3） 与P方向平行。
1H 2.7927013C 0.70216 4:1
nuclear magnetic resonance
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。
于外磁当场置，于有外（磁场2I+B10）中种时取，向相：对 氢核（I=1/2），两种取向
（两个能级）：
(1)与外磁场平行，能量低，磁量