n第十讲--核磁共振(NMR)VIP免费

FelixBloch,USAandEdwardM.Purcell,USATheNobelPrizeinPhysics1952,"fortheirdiscoveryofnewmethodsfornuclearmagneticprecisionmeasurementsanddiscoveriesinconnectiontherewith"RichardR.Ernst,SwitzerlandTheNobelPrizeinChemistry1991,"forhiscontributionstothedevelopmentofthemethodologyofhighresolutionnuclearmagneticresonance(NMR)spectroscopy"KurtWuthrich,SwitzerlandTheNobelPrizeinChemistry2002,"forhisdevelopmentofnuclearmagneticresonancespectroscopyfordeterminingthethree-dimensionalstructureofbiologicalmacromoleculesinsolution"PaulC.Lauterbur,USAandPeterMansfield,UnitedKingdomTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2003,"fortheirdiscoveriesconcerningmagneticresonanceimaging“核磁共振(NMR)I≠0第一页，共十四页。质子(夸克和胶子)+中子原子核自旋量子数I（复合粒子自旋)：核子自旋角动量和轨道角动量总和I：0½>½自旋：基本粒子的内秉性质，内秉角动量或内秉角动量量子数的简称运算规则类似于经典力学的角动量，并因此产生一个磁场。磁矩（表征磁性）：μ=γPγ:旋磁比自旋磁量子数mI=-I,-I+1,……I(2I+1个)原子核的一些基本属性核处于各激发态时，由于核子轨道运动状态不同，因而有不同的核自旋。各激发态的核自旋是核能级的标记之一玻色子遵从玻色-爱因斯坦分布；费米子，遵从费米-狄拉克分布和泡利不相容原理第二页，共十四页。mI:2I+1ΔmI=0,±1第九讲p20第三页，共十四页。(2)I＝1/2的原子核1H，13C，19F，31P核电荷均匀分布的球体，有磁矩，是NMR研究的主要对象(1)I=0:无自旋，无磁矩，无NMR共振吸收16O、12C、22S等(3)I=1或I>0I=1:2H,14NI=3/2:11B,35Cl,79Br,81BrI=5/2:17O,127I核电荷分布可看作一个椭球体，电荷分布不均匀，共振吸收复杂，研究应用较少；第四页，共十四页。无外磁场热平衡状态下物质中核磁矩空间分布Pz=mz(h/2π)z轴投影I＝1/2,mz=-1/2,+1/2能级简并外加稳恒磁场(H0)B0后mz=-1/2,+1/2能级解除简并塞曼效应Zeemansplitting第五页，共十四页。角动量Pz=mz(h/2π)磁矩：μz=γPzI=1/2,mz=-1/2,1/2ΔE=(hγ/2π)B0能级量子化ΔE与外磁场相互作用能E=-μzB0=mzγ(h/2π）用一个能量恰好等于ΔE的电磁波照射，该核就能吸收此频率的电磁波，发生能级跃迁，产生共振吸收。第六页，共十四页。同位素I天然丰度（%）绝对灵敏度共振频率（MHz)B=7.0463T1H1/299.981.003002H10.0151.45*10-646.0513C1/21.111.76*10-475.4314N199.631.01*10-321.6715N1/20.373.85*10-630.4019F1/21000.83282.2331P1/21006.63*10-2121.40ΔEΔE=(hγ/2π)B0第七页，共十四页。外径5mm玻璃管旋转NMR谱仪构造简图被测样品混合一定浓度四甲基硅烷(TMS，结构对称，为单峰，化学惰性，沸点27℃易回收)溶于一定溶剂第八页，共十四页。NMR谱主要信息此时，产生共振吸收的频率偏离v0，不同的化学环境，不同偏离度第九页，共十四页。1950年W.G.Proctor,Y.C.Yu:NH4NO3的14NNMR两条谱线NMR1H氢谱NMR14N谱谱峰位置：化学位移谱峰强度：相同类型原子（核）数目NMR29Si谱参考书p60强度2:1判断配位信息第十页，共十四页。参考书p59第十一页，共十四页。参考书p60第十二页，共十四页。判断固体中原子迁移“Li2N+Li”参考书p61第十三页，共十四页。内容总结FelixBloch,USAandEdwardM.Purcell,USA。原子核自旋量子数I（复合粒子自旋)：核子自旋角动量和轨道角动量总和。自旋：基本粒子的内秉性质，内秉角动量或内秉角动量量子数的简称。磁矩（表征磁性）：μ=γPγ:旋磁比。核处于各激发态时，由于核子轨道运动状态不同，因而有不同的核自旋。各激发态的核自旋是核能级的标记之一。(3)I=1或I>0。基硅烷(TMS，结构对称，为第十四页，共十四页。