经济学第二章需求与供给

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1、核磁共振技术及其应用2007.12.06陈志权武汉大学物理科学与技术学院1924年泡利提出核自旋的假设--实验证实。1932年，发现中子后，认识到：核自旋是质子自旋与中子自旋之和。核磁矩：质子数和中子数两者或其一为奇数时，核才有非零的核磁矩——产生核磁共振.核磁共振(nuclearmagneticresonance，NMR)是指自旋磁矩不为零的原子核，在外磁场中，其核能级将发生分裂。若再有一定频率的电磁波作用于它，分裂后的核能级之间将发生共振跃迁的现象。概述第九章核磁共振技术及其应用核磁共振的方法与技术作为分析物质的手段，由于其可深入物质内部而不破坏样品，并具有迅

2、速、准确、分辨率高等优点而得以迅速发展和广泛应用，已经从物理学渗透到化学、生物、地质、医疗以及材料等学科，在科研和生产中发挥了巨大作用。核磁共振是1946年由美国斯坦福大学布洛赫(F.Block)和哈佛大学珀赛尔(E.M.Purcell)各自独立发现的，两人因此获得1952年诺贝尔物理学奖。50多年来，核磁共振已形成为一门有完整理论的新学科。第九章核磁共振技术及其应用12位因对核磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖科学家1944年I.Rabi1952年F.Block1952年E.M.Purcell1955年W.E.Lamb1955年P.Kusch1964年C.H.Tow

3、nes1966年A.Kastler1977年J.H.VanVleck1981年N.Bloembergen1983年H.Taube1989年N.F.Ramsey1991年R.R.Ernst第九章核磁共振技术及其应用核磁共振基本原理原子核带正电荷的粒子当它的质量数和原子序数有一个是奇数时，它就和电子一样有自旋运动，产生磁矩11H，136C，199F和3115P有自旋现象，126C和168O没有自旋现象第九章核磁共振技术及其应用（非自旋的球体）磁矩，具有方向性，是一个矢量=hI/2旋磁比I自旋量子数hPlank常数第九章核磁共振技术及其应用1H自旋量子数(I)

4、1/2没有外磁场时，其自旋磁矩取向是混乱的在外磁场B0中，它的取向分为两种(2I+1=2)一种和磁场方向相反，能量较高(E=B0)一种和磁场方向平行，能量较低(E=B0)I=1/2的原子核在外磁场B0中塞曼分裂图：半数以上的原子核自旋不为0，旋转时产生一小磁场。当加一外磁场，这些原子核的能级将分裂，即塞曼效应。第九章核磁共振技术及其应用两种取向的能量差E可表示为:若外界提供一个电磁波，波的频率适当，能量恰好等于核的两个能量之差，h=E，那么此原子核就可以从低能级跃迁到高能级，产生核磁共振吸收。第九章核磁共振技术及其应用讨论:1．I=0的原子核O(16)

5、；C（12）；S（22）等，无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收。2．I=1或I>1的原子核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。第九章核磁共振技术及其应用第九章核磁共振技术及其应用实现核磁共振的两种方法共振条件：=0=0a．扫场法:改变0b．扫频法:改变核磁共振表第九章核磁共振技术及其应用1H：氢谱，常用1HNMR表示13C：碳谱，常用

6、13CNMR表示化学位移化学环境峰面积质子数核磁共振谱第九章核磁共振技术及其应用在一固定外加磁场(B0)中，有机物的1H核磁共振谱应该只有一个峰，即在乙醇的质子核磁共振谱中有三个峰,原因？=E/h=·(1/2)·B0化学位移或=B0第九章核磁共振技术及其应用氢原子核的外面有电子，它们对磁场的磁力线有排斥作用。对原子核来讲，周围的电子起了屏蔽（Shielding）效应。核周围的电子云密度越大，屏蔽效应就越大，要相应增加磁场强度才能使之发生共振。第九章核磁共振技术及其应用核周围的电子云密度是受所连基团的影响，故不同化学环境的核，它们所受的屏蔽作用各不相同

7、，它们的核磁共振信号亦就出现在不同的地方。H电子环流感应磁场外加磁场第九章核磁共振技术及其应用峰面积与氢原子数目在核磁共振谱图中，每一组吸收峰都代表一种氢，每种共振峰所包含的面积是不同的，其面积之比恰好是各种氢原子数之比。如乙醇中有三种氢其谱图为：TMS故核磁共振谱不仅揭示了各种不同H的化学位移，并且表示了各种不同氢的数目。1个H2个H3个H吸收峰数多少种不同化学环境质子峰的位置质子类型峰的面积每种质子数目第九章核磁共振技术及其应用常用的标准物质是四甲基硅烷(CH3)4Si（Tetramethylsilane，简写TMS）只有一个峰，电负性SiC,屏蔽作用很高，

8、一般质子的