《核磁共振H谱F》PPT课件

《《核磁共振H谱F》PPT课件》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、核磁共振波谱法(NuclearMagneticResonanceSpectroscopy,NMR)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rf或RF）辐射的物理过程1核磁共振波谱法(NuclearMagneticResonanceSpectroscopy,NMR)1NMR简介2NMR基本原理一.原子核能级的分裂及其描述二.

2、能级分布与弛豫过程三.化学位移与自旋-自旋分裂3NMR仪器及组成一.仪器分类二.仪器组成2NMR简介1.一般认识NMR是研究处于磁场中的原子核对射频辐射(Radio-frequencyRadiation)的吸收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一，亦可进行定量分析。在强磁场中，原子核发生能级分裂(能级极小：在1.41T磁场中，磁能级差约为2510-3J)，当吸收外来电磁辐射(109-1010nm,4-900MHz)时，将发生核能级的跃迁----产生所谓NMR现象。与UV-Vis和红

3、外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目NMRspectra32.发展历史1924年：Pauli预言了NMR的基本理论，即，有些核同时具有自旋和磁量子数，这些核在磁场中会发生分裂1946年：Harvard大学的Purcel和Stanford大学的Bloch各自首次发现并证实NMR现象，并于1952年分享了Nobel奖1953年：Varian开始商用仪器开发，并于同年制作了第一台高分辨NMR仪1956年：Knigh

4、t发现元素所处的化学环境对NMR信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关1970年：Fourier(pulsed)-NMR开始市场化（早期多使用的是连续波NMR仪器）42002年，库尔特·维特里希因“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”而获得诺贝尔化学奖5NMR基本原理一.原子核能级的分裂及其描述1.原子核之量子力学模型带电原子核自旋自旋磁场磁矩(沿自旋轴方向)磁矩的大小与自旋角动量P有关（为磁旋比）：P＝[I(I+1)]1/2h/2p每种核有其固定值（H核为2.68×108T-1s-

5、1)。6当核的质子数Z和中子数N均为偶数时，I=0或P=0，该原子核将没有自旋现象发生。如12C，16O，32S等核没有自旋。当Z和N均为奇数时，I=整数，P0，该类核有自旋，但NMR复杂，通常不用于NMR分析。如2H，14N等当Z和N互为奇偶时，I=半整数，P0，可以用于NMR分析，如1H，13C,15N,19F。7在无外加磁场时，核能级是简并的，各状态的能量相同8NMR基本原理其中h为Planck常数(6.62410-27erg.sec)；m为磁量子数，其大小由自旋量子数I决定，m共有2I+1个取值，即角

6、动量P有2I+1个状态！或者说有2I+1个核磁矩。空间存在静磁场时，原子核自旋角动量在静磁场方向上的投影9对氢核来说，I=1/2，其m值只能有21/2+1=2个取向：+1/2和-1/2。也即表示H核在磁场中，自旋轴只有两种取向：与外加磁场方向相同，m=+1/2，磁能级较低与外加磁场方向相反，m=-1/2，磁能级较高10两个能级的能量分别为：两式相减：又因为，所以，即，B0的单位为特斯拉(T,Kgs-2A-1),1T=104Gauss也就是说，当外来射频辐射的频率满足上式时就会引起能级跃迁并产生吸收。11例：许多现

7、代NMR仪器所使用的磁场强度为4.69T。请问在此磁场中，氢核可吸收多大频率的辐射？122.原子核之经典力学模型带正电荷的、且具有自旋量子数的核会产生磁场，该自旋磁场与外加磁场相互作用，将会产生回旋，称为进动(Procession)。进动频率与自旋核角速度及外加磁场的关系可用Larmor方程表示：此式与量子力学模型导出的式子完全相同。0称为进动频率。在磁场中的进动核有两个相反方向的取向，可通过吸收或发射能量而发生翻转。可见，无论从何种模型看，核在磁场中都将发生分裂，可以吸收一定频率的辐射而发生能级跃迁。13143

8、.几点说明a)并非所有的核都有自旋，或者说，并非所有的核都会在外加磁场中发生能级分裂！b)当核的质子数Z和中子数N均为偶数时，I=0或P=0，该原子核将没有自旋现象发生。如12C，16O，32S等核没有自旋。c)当Z和N均为奇数时，I=整数，P0，该类核有自旋，但NMR复杂，通常不用于NMR分析。如2H，14N等d)当Z和N互为奇偶时，I=半整数，P0，