衍射核磁質(zhì)譜ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-03 01:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 自旋角動(dòng)量： I： 自旋量子數(shù)； h： 普朗克常數(shù)； 核磁子 ?=eh/2M c； 自旋量子數(shù)（ I）不為零的核都具有磁矩，原子的自旋情況可以用（ I）表征： 質(zhì)量數(shù) 原子序數(shù) 自旋量子數(shù) I 偶數(shù) 偶數(shù) 0 偶數(shù) 奇數(shù) 1， 2， 3… . 奇數(shù) 奇數(shù)或偶數(shù) 1/2； 3/2； 5/2… . )1(2 ?? IIh??)1( ?? IIg ??核 磁 矩： 核磁矩 ? 核磁矩： ? I:核自旋量子數(shù) 、 因子、 ? ：核的玻爾磁子（常數(shù)） ? 在外磁場(chǎng) Bz下： ? 宏觀物質(zhì)：體磁化強(qiáng)度 ???NiiuM1 IgrJ N?? ??gN?1． I=0 的原子核 O(16)； C（ 12）； S（ 22）等 ， 無(wú)自旋，沒(méi)有磁矩，不產(chǎn)生共振吸收。 2． I=1 或 I 1的原子核 這類(lèi)原子核的核電荷分布可看作一個(gè)橢圓體， 電荷分布不均勻，共振吸收復(fù)雜，研究應(yīng)用較少； 3． Ｉ ＝ 1/2的原子核 1H， 13C， 19F， 31P 原子核可看作核電荷均勻分布的球體，并象陀螺一樣自旋，有磁矩產(chǎn)生，是核磁共振研究的主要對(duì)象， C， H也是有機(jī)化合物的主要組成元素。 核磁矩 在外磁場(chǎng)中，原子核能級(jí)產(chǎn)生裂分，由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，需要吸收能量。 能級(jí)量子化。射頻振蕩線圈產(chǎn)生電磁波。 對(duì)于氫核，能級(jí)差： ?E = ?H0 （ ? 磁矩） 產(chǎn)生共振需吸收的能量： ?E = ?H0 = h ?0 由拉莫進(jìn)動(dòng)方程： ?0 = 2? ?0 = ?H0 。 共振條件： ?0 = ? H0 / (2? ) 共振條件 (1) 核有自旋 (磁性核 ) (2)外磁場(chǎng) ,能級(jí)裂分 。 (3)照射頻率與外磁場(chǎng)的比值 ?0 / H0 = ? / (2? ) I=0 無(wú)自旋現(xiàn)象 I?0 有自旋現(xiàn)象。 核磁共振基本原理 ? 原子核的自旋與磁距 μ = ?（ h/2π)I（ I） ? 自旋核在 H0中的自旋取向： 2I+1 1H： I=1/2 m=+1/2（順磁排列） E=μ H0（低能態(tài)） m=1/2（反磁排列） E=+μ H0（高能態(tài)） ? 兩者能量差： Δ E=2μ H0 N S Bo B1 Detector Frequency Generator Recorder Mag 核磁共振原理圖 核磁共振儀 1．永久磁鐵 ：提供外磁場(chǎng)，要求穩(wěn)定性好，均勻，不均勻性小于六千萬(wàn)分之一。掃場(chǎng)線圈。 2 ．射頻振蕩器 ：線圈垂直于外磁場(chǎng)，發(fā)射一定頻率的電磁輻射信號(hào)。 3 ．射頻信號(hào)接受器 （檢測(cè)器）：當(dāng)質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與輻射頻率相匹配時(shí)，發(fā)生能級(jí)躍遷，吸收能量，在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生毫伏級(jí)信號(hào)。 4．樣品管 ： 外徑 5mm的玻璃管 ,測(cè)量過(guò)程中旋轉(zhuǎn) , 磁場(chǎng)作用均勻。 觀察共振現(xiàn)象通常有兩種方法： 一：調(diào)頻 二：調(diào)場(chǎng) 聚四氟乙烯樣品的共振曲線 ? 水樣品的共振曲線 掃描過(guò)程中的共振吸收?qǐng)D： 核磁共振波譜 所謂核磁共振波譜，實(shí)際上是吸收率（縱坐標(biāo)）對(duì)化學(xué)位移（橫坐標(biāo)）的關(guān)系曲線。 乙醇中三個(gè)核磁共振吸收譜 屏蔽效應(yīng)和化學(xué)位移 : 核外電子在外磁場(chǎng)作用下 , 在與外磁場(chǎng)垂直的平面上繞 核環(huán)流 , 形成環(huán)電流同時(shí)產(chǎn)生與外加磁場(chǎng)相對(duì)抗的感應(yīng)磁 場(chǎng) . 感應(yīng)磁場(chǎng)減弱外磁場(chǎng)對(duì)磁核的作用。 1H有效 =H0(1?)=H0H0?=H0H感應(yīng) 處于不同化學(xué)環(huán)境的質(zhì)子 , 核外電子云分布不同 , ?值不同。 ? 1H氫譜 (PMR)提供的 結(jié)構(gòu)信息： 化學(xué)位移 、 峰的裂分情況 與 偶合常數(shù) 、 峰面積(積分曲線 ) 1. 屏蔽效應(yīng) (shielding effect) ? = —————— ? 106 = ———— ? 106 核H o磁力線環(huán) 電 流.... 2. 化學(xué)位移 高電子密度區(qū)域的核 , 屏蔽效應(yīng)增強(qiáng) : H=Ho+H感應(yīng) 低電子密度區(qū)域的核 , 屏蔽效應(yīng)降低 : H=HoH感應(yīng) 不同化學(xué)環(huán)境中的氫核，受到的屏蔽或去屏蔽作用不同， 它們的共振吸收出現(xiàn)在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下。 表示 ： ?/ppm。 ?樣品 ?標(biāo)準(zhǔn) ?儀器 Δ?(HZ) ?儀器 (MHZ) 核磁共振技術(shù)應(yīng)用 ? 核磁共振方法適合于液體、固體。如今的高分辨技術(shù)，還將核磁用于了半固體及微量樣品的研究。核磁譜圖已經(jīng)從過(guò)去的一維譜圖（ 1D）發(fā)展到如今的二維（ 2D）、三維（ 3D）甚至四維（ 4D）譜圖，陳舊的實(shí)驗(yàn)方法被放棄，新的實(shí)驗(yàn)方法迅速發(fā)展，它們將分子結(jié)構(gòu)和分子間的關(guān)系表現(xiàn)得更加清晰。 ? 在世界的許多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)集團(tuán)，都可以聽(tīng)到核磁共振這個(gè)名詞。而且它在化工、石油、建材、食品、冶金、地質(zhì)、國(guó)防、環(huán)保及其它工業(yè)部門(mén)用途日益廣泛。 ? 在我國(guó)，其主要應(yīng)用在基礎(chǔ)研究，企業(yè)和商業(yè)應(yīng)用普及率不高，主要原因是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不夠、使用成本較高。但在石油化工、醫(yī)療診斷方法應(yīng)用較多。 （ ? 增大 ） 標(biāo)準(zhǔn)物 : 四甲基硅烷 (CH3)4 Si， TMS ?=0（ 單峰） CHCl3： ? =437Hz/60MHz ? 106 = ppm 低 場(chǎng) 向 左 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 向 右 高 場(chǎng)（ ? 減 小） 電負(fù)性大的原子（或基團(tuán)）與 1H鄰接時(shí)，其吸電子作用 使氫核周?chē)娮釉泼芏冉档?，屏蔽作用減少，共振吸收 在較低場(chǎng)， 即質(zhì)子的化學(xué)位移向低場(chǎng)移動(dòng)， ?值增大； C H 3 C O C H 2 C H 3O2 . 0 3 4 . 1 2 1 . 2 5?H/ppm ?值小，屏蔽作用大； ?值大，屏蔽作用??； 影響化學(xué)位移的主要因素 : 1. 誘導(dǎo)效應(yīng)的影響 給電子基團(tuán)則增加了氫核周?chē)碾娮釉泼芏龋蛊帘涡? 應(yīng)增加，共振吸收在較高場(chǎng)，即質(zhì)子的化學(xué)位移向高場(chǎng) 移動(dòng)， ?值減小。 ? /ppm ? /ppm C H 3 F C H 3 O H C H 3 C l C H 3 B r C H 3 I C H 3 H 4 . 2 6 3 . 4 0 3 . 0 5 2 . 6 8
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