nmr在无机化学中的应用

《nmr在无机化学中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、这部分的参考书1.核磁共振波谱，裘祖文，裴奉奎编，科学出版社19892.生物无机化学原理，杨頻，高飞编科学出版社2002第一讲:配合物的光谱表征与实践第一节:准备知识一．核磁共振现象二．相关的基本概念三．磁矩与外磁场作用能的计算四．共振吸收的条件五．化学位移的定义一．核磁共振现象核磁共振（NuclearMagneticResonance，简写为NMR），是指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用下，核自旋能级发生塞曼分裂（ZeemanSplitting），共振吸收某一特定频率的射频（radiofrequency简写为

2、rf或RF）辐射的物理过程。核磁矩与磁场的相互作用1H,13C,15N等核自旋量子数I=½,在外磁场中有两种取向核磁能级间的跃迁1.核自旋A是偶数,Z是奇数时，核自旋量子数I=整数,如2D1,14N7:I=1；50V23：I=6。自旋:基本粒子的属性质子，中子，电子都有自旋，自旋量子数I=1/2核自旋量子数符合下面三条基本规律A，Z都是偶数时，核自旋量子数I=0。如16O8，12C6，32S16：I=0；A,Z是奇数时，核自旋量子数I=半整数。如1H1，19F9，31P15，15N7:I=1/2;以及35Cl17

3、,37Cl17：I=3/2;二．相关的基本概念2.角动量角动量:与自旋相关的物理量角动量的空间量子化m称为核的磁量子数,m=I,I-1,…，-I+1,-I,共2I+1个3.核磁矩核磁矩和核角动量P之间存在如下关系＝P是核自旋:旋磁比，不同的核有不同的旋磁比核磁矩也是空间量子化的m称为核的磁量子数,m=I,I-1,…，-I+1,-I,共2I+1个三．磁矩与外磁场作用能计算在外磁场B0中，磁矩与磁场相互作用，E＝－H0=－zH0因为z=m,所以E＝－mH0不同的空间取向导致核能级发生塞曼分裂

4、自旋量子数=I的核有2I+1个能级四.共振吸收的条件以H为例，I＝1/2，m＝1/2,在外磁场H0作用下分裂成为两个能级E＝-H0/2(m=+1/2)E＝H0/2(m=-1/2)ΔE=E-E=H0五．化学位移的定义核磁共振的共振条件是:υ=H0/2。同一种原子核，由于旋磁比相同，因而在相同外磁场下只应有一个共振频率。同一种核在分子中不同化学环境下共振频率的位移称为化学位移化学位移产生的原因原子核处于分子内部，分子中运动的电子受到外磁场的作用，产生感生电流。这一感生电流在核上产生感生磁场，

5、感生磁场与外磁场相互叠加，使核上受到的有效场发生变化。我们把这一现象称为核受到了屏蔽。屏蔽作用的大小可用屏蔽常数来表示：Heff＝H0－H0＝(1－)H0υ=Heff/2υ=(1－)H0/2化学位移的表示方法实际工作中测量的都是相对的化学位移，即以某一参考物的谱线为标准。最常用的参考物是四甲基硅(CH3)4Si，简称TMS因为化学位移的大小与磁场强度成正比，为了比较在不同场强谱仪的化学位移，实际工作中常用一种与磁场强度无关的，无量刚的值，，来表示化学位移的大小×106(ppm)第二节.核磁共振在

6、无机化学中的应用一.顺磁环境中的化学位移1.化学位移的各向异性及魔角(1).溶液中的化学位移υ=(1－)H0/2屏蔽常数是一个二阶张量,有九个分量,是各向异性的!由于液体分子的快速滚动各向异性被平均化,所以液体中显标量性质.(2).固体样的化学位移0固有共振频率.外磁场H0与样品旋转轴的夹角.固体样由于的张量性质导致其化学位移的各向异性.显然固体样的化学位移因各向异性使谱线大幅加宽,因此难于得到象液体样一样的高分辨NMR谱.R偶极耦合常数(3).魔角(magicangle)为了测得固体高分辨谱，

7、人们仿照液体分子的快速滚动方式设计了样品管绕=54.7º轴旋转。这样=0就可以消除各向异性的影响。=54.7º就称为魔角。2.NMR法测磁化率(1)顺磁体系中待测分子感受的有效场强有效场强仪器场强体积磁化率样品管形状因子，圆柱形=2（2）磁化率与化学位移的关系样品体积磁化率样品质量磁化率参比体积磁化率溶剂质量磁化率溶剂体积磁化率m顺磁性物质浓度(g/mL)二.顺磁位移1.顺磁位移：表面上是顺磁配合物本身的化学位移与自由配体化学位移之差，是一个“位置”概念。本质上是未成对电子和磁性核间超精细相互作用的一种测

8、度，是一能量变化问题。2.顺磁体系化学位移与顺磁位移的区别NMR法测磁化率是根据顺磁体系与非顺磁体系中同一分子化学位移的差别设计的！这种差别是由体系中带单电子的物质改变了体系整体磁化率引起的，其结果无一例外是向高场位移，它属于分子间作用。而顺磁位移是顺磁配合物分子内能量变化的表象，是分子内作用。位移方向与配合物结构紧密相关。3.顺磁配合物NMR能级图顺磁位移对研究稀土配合