核磁共振波谱法学习资料.ppt

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1、9—1概述9—2基本原理9—3化学位移的产生与表示9—4化学位移与分子结构的关系9—5核磁共振装置9—6自旋耦合与自旋系统9—7图谱的简化9—8核磁共振氢谱的解析9—9核磁共振碳谱以及二维谱的简介第九章核磁共振波谱法NuclearMagneticResonanceSpectroscopy●1核磁共振波谱法定义(NMRSpectroscopy)NMR是由处于外磁场中的磁性核受波长10-100m无线电频率区域的电磁波幅射而发生自旋能级跃迁所形成的吸收光谱。研究某些具有磁性的原子核，在静磁场中由于磁矩和磁场相互作用形成一组分裂的能级，在合适频率的射频作用下，能级

2、间发生跃迁而出现的共振现象。利用核磁共振波谱进行结构鉴定、定性以及定量分析的方法称为核磁共振波谱法。c=l=c/l(c=3×1010cms–1)振动频率波长分子受到电磁波照射以后，分子中的电子、原子、或是分子本身处于某一种运动状态中，在从基态向激发态跃迁的过程中，以量子形式吸收固定的能量，产生吸收信号激发态基态图8—19—1概述核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。1、自旋角动量p2、磁矩mg：核磁旋比，核的特征常数，它决定核在核磁共振实验中检测的灵敏度，g值大的

3、核，检测的灵敏度高，共振信号易于被观察。●9—2—1原子核的自旋与核磁矩h：Planck常量，6.6256*10-34J·sI：自旋量子数(0,1/2,1,3/2,2,5/2,3······)9—2基本原理图8—2**原子核是否有自旋现象是由自旋量子数I来决定的。代表核种的性质之一表9—1原子核核自旋量核磁共振活性天然丰度/相对灵敏度磁旋比子数（I）%g[107T-1s-1]1H1/2有99.9851.0026.75192H1有0.0159.65*10-34.106612C0无98.913C1/2有1.1081.59*10-26.728317O5/2有0.

4、0372.91*10-2-3.628016O0无99.9619F1/2有1000.8325.181531P1/2有1006.63*10-210.839414N1有99.631.01*10-31.933815N1/2有0.371.04*10-3-2.7126I与原子核中质子数和中子数有关，质子数与中子数均为偶数（质量数与质子数均为偶数）的原子核I=0，无自旋现象●9—2—2原子核的在外磁场中的行为磁量子数m（magneticquantumnumber)m=I,I-1,I-2···,-I+1,-I自旋取向数（n=2I+1，决定核的裂分、与峰数有关）核自旋角动量

5、在Z轴上的投影PzPz=(h/2p)m核磁矩m在Z轴上的投影mzmz=gPz=g(h/2p)m1自旋核在外磁场中的取向2核在外磁场（H0）中的能量核磁矩与外磁场的相互作用能量E正比于外磁场的强度E=-mzH0=-mg(h/2p)H0(m=+I,···,-I)按+1/2与-1/2态排列图9—3氢核在外磁场中的取向外磁场不存在：核自由热运动，不存在能级差别图9—4氢核在外磁场中的自旋能级分裂-1/2ghH02p+1/2ghH02pm=-1/2E0DE-H0H0H0mmbE=-mzH0=-mg(h/2p)H0(m=+I,···,-I)DE=g(h/2p)H0m=

6、1/2aDE=g(h/2p)H0结论:（1）无外加磁场或磁性核不存在时，无能级分化；（2）外加磁场强度（H0）越大，能级分化越大（DE），效果越好；（3）核磁旋比（g）越大的原子核，能级分化越大，测定灵敏度越高E300MHz600MHz7.04614.092H0(T)m=+1/2(a)m=-1/2(b)DE1DE20氢核在不同外磁场中的磁能级图图9—53自旋核在外磁场中的拉莫尔进动Larmor方程：nL=(g/2p)H0nL:进动频率；H0:外加磁场结论:原子核进动的频率由外加磁场强度和原子核本身性质决定（1）进动频率与外加磁场强度成正比；（2）不同核在同

7、一外加磁场中的进动频率不同。图8—7H0原子核的进动陀螺的进动旋进轨道自旋轴自旋质子图8—6在核磁共振谱学中若干重要原子核的性质原子核核自旋天然丰度/相对灵敏度磁旋比核磁共振频率（I）%g[107T-1s-1]MHz(H0=2.3487T)1H1/299.9851.0026.7519100.002H10.0159.65*10-34.106615.35112C098.913C1/21.1081.59*10-26.728325.14417O5/20.0372.91*10-2-3.628013.57716O099.9619F1/21000.8325.181594

8、.07731P1/21006.63*10-210.839440.4