的原子核还能绕核轴自旋。 自旋量子数I与质量数、原子序数有关 质量数 偶 偶 奇 原子序数 偶 奇 奇偶 自旋量子数 0 正整数 正半整数 核电荷的旋转产生一个沿核轴方向的小磁场， 就是自旋的原子核本身如一个小磁铁
3
I≠0的原子核称为磁性核
如1H的自旋量子数I=1/2，是磁性核。在外
1000
6000
3000
0
7.042 7.064 3.93
7.133
7.265
7.525 1.01
7.616
7.716
7.801 7.823 7.846
7.50 ppm (t1)
2.06 2.12 12.02
7.00
4.10
17
计算：
18
b-g
4000
a,h
3000
2000
i,j
1000
0
8.00 ppm (f1)
材料分析与检测
核磁共振谱
1
定义：
用频率为兆赫数量级，波长为1~1000m的
电磁波照射分子，这种电磁波能够与处于 强磁场中的磁性原子核作用，引起磁性原 子核发生磁能级的共振跃迁，记录原子核 对射频区电磁波的吸收，就得到核磁共振 谱，简称NMR.
2
简单原理：
所有原子核都带正电荷，自旋量子数I不为零


甲基取代基 影响表
9
-CH2和-CH取代基影响表
10
烯烃取代基影响表
11
苯环取代基影响表
12
苯环取代基影响表
13

谱图解析
6000
12.23
2.07
1.00
2.03
4.06
7.830 7.847 7.865
7.724
7.615
7.530
7.167
5000
4000
3000
2000
7
常见1H的化学位移
烷基中氢δ在0～5.5，与吸电子基团连接，δ值增 加，如甲苯δ＝2.35，甲醇δ＝3.99，可以查表。 甲基查表 -CH2计算：δ＝1.25＋∑σ i -CH计算：δ＝1.5＋∑σ i 烯烃中氢δ在4～6，计算 δ＝5.25＋Z同＋Z顺＋Z反，可以查表 苯环中氢δ在7左右，计算 δ＝7.26＋ ∑Si ，可以查表。
磁场H0中，1H有两种方式的取向：小磁场 与外磁场方向相同，能量较低；小磁场与 外磁场方向相反，能量较高 两种方式取向的能量差为△E
E

2
H 0
为旋磁比，与原子核有关 当外界电磁波提供的能量正好等于△E，原 子核就能够吸收能量，发生共振，从低能 级跃迁到高能级
4
检测能量被吸收的情况就能够得到原子的核磁共振 信号 △E与旋磁比、外磁场强度有关，H0越大，则△E 越大，核磁共振信号越强，仪器灵敏度越高 如1H-NMR,其γ＝26.75×107，则共振条件为： H0＝1.4×104G,在60MHz共振，称为60MHz核磁 H0＝2.3×104G,在100MHz共振，100MHz核磁 H0＝7.0×104G,在300MHz共振，300MHz核磁 I≠0的原子核都有核磁共振现象，其中I=1/2的原子 核最适合核磁共振研究。 1H、13C、31P和19F等最适合核磁共振 12C、16O和32S不能做核磁共振 5
7.50
7.00
19

化学位移
由核磁原理，如果不考虑电子屏蔽，则氢原子的 共振能量相同，无法对其进行分别 由于各种氢核在分子中位置不同，所受电子的屏 蔽程度不同，氢核磁共振将受到影响，谱图上谱 峰位置发生移动，称为化学位移 当外磁场H0的磁力线通过原子核周围时，外围电 子产生与H0相反的对抗磁场H’=H0δ,使原子核受到 的磁场强度降低，共振能量也降低 通常δ称为屏蔽常数，表示电子云对核屏蔽作用的 大小，因此氢核所处位置不同，δ值（化学位移值） 不同
15
b-d
计算值 a=7.13 b=7.73 c=7.89 d=7.87 e=7.74 f=7.42 g=7.50
6000
7.830 7.847 7.865
7.724
7.615
7.530
7.167
5000
4000
a
3000
2000
e
g
f
1000
0
7.50 ppm (t1)
16
5000
4000
2000
1000
0
14
7.50 ppm (t1)

如：
a=7.26+0.13-0.26=7.13 c=7.26+0.47+0.16=7.89 e=7.26+0.48=7.74 g=7.26+0.24=7.50
b=7.26+0.47+0=7.73 d=7.26+0.48+0.13=7.87 f=7.26+0.16=7.42

6
化学位移的表示方法
由于电子云屏蔽引起的磁场强度变化很小，
其绝对值难以精确测定，因此通常用标准物 质与样品比较，测定其吸收频率差 TMS，四甲基硅烷做内标物质 TMS稳定，12个氢，单峰，Si电负性大， TMS中氢受屏蔽较大，不与有机物中质子信 号重叠 样品 － 标准 6 定义化学位移δ ＝ 10 标准