实验9.1 核磁共振
熊波 121120148（南京大学物理学院2012级）
引言： 在基本实验的基础上，得到三种不同样品的核磁共振谱，并具体计算他们的化学位移与自旋耦合效应。其次，对自旋耦合效应的相互作用与等间距特点进行了一定的调研，可以从理论上直接证明这些特点。
关键词：核磁共振；化学位移；自旋耦合；
§1.引言
1946 年，美国斯坦福大学的 Bloch 等人和哈佛大学的 Purcell 等人独立地采用原子核感应法，即同时将一个恒定磁场和沿垂直于恒定磁场方向上的一个交变磁场同时作用于原子核系统上，然后测定由原子核磁矩进动所感应的电动势，发现了核磁共振现象。后来.Bloch
和 Purcell 因为这一发现而获得了 1952 年度的诺贝尔物理学奖。今天，核磁共振已成为研究物质结构和原子核的磁性、进行各种化合物的分析租鉴定、精密测定各种原子核磁矩以及作为核磁共振成像仪的重要原理和组成部分在医学上进行诊断的有力工具。
§2.实验原理
§2.1 .原子核的基本特性
原子由原子核和核外运动的电子所组成。原子核的电荷、质量、成分、大小、角动量和磁矩构成了它的基本性质。众所周知，原子核带正电，所带电量和核外电子的总电量相等，数值上等于最小电量单位e( 1.602×10−19C)的整倍数，称为电荷数。原子核的质量一般用质量数表示，接近于原子质量单位 u( 1.66055×10−27 kg)的整数倍。原子核由质子和中子所组成。质子和中子的质量大致相等，但每个质子带正电量e，而中子则不带电。因此，元素周期表中的原子序数 z 在数值上等于相应原子核外的电子数、核内质子数和核的电荷数。原子核的半径为10−15m的数量级。
原子核具有本征角动量，通常称为原子核的自旋，等于核内所有轨道和自旋运动的角动量的总和。核自旋可用自旋量子数I来表征。核内的中子和质子都是I=12的粒子。实验证明，如将原子核按其自旋特性来分类，则可分为三类:
(完整版)第三章 核磁共振波谱法
1 第三章 核磁共振波谱法
核磁共振（NMR）现象的发现
1945 年，Stanford 大学F。 Bloch （波塞尔）领导的研究小组和Harvard 大学E. M. Purcell
（布洛赫)领导的研究小组几乎同时发现了核磁共振 （Nuclear Magnetic Resonance， NMR）现象，他们分别观测到水、石蜡中质子的核磁共振信号。
对NMR 作出贡献的12位Nobel得主
他们二人因此获得1952 年诺贝尔物理学奖.
Richard R。 Ernst
唯一一位因为在核磁共振方面的突出贡献获而得Nobel化学奖的科学家。
应用领域广泛
今天,核磁共振已成为鉴定有机化合物结构及研究化学动力学等的极为重要的方法。在有机化学、生物化学、药物化学、物理化学、无机化学及多种工业部门中得到广泛的应用.另外,核磁共振成像技术已经普遍应用于临床。
【基本要求】
理解核磁共振谱的基本原理，基本概念和常用术语
掌握核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系
掌握运用核磁共振谱解析分子结构的方法
【重点难点】
核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系
核磁共振谱解析分子结构的方法
§1 核磁共振的基本原理
1。1 原子核的自旋和自旋磁矩
量子力学和实验都证明原子核的自旋运动与自旋量子数I 有关，而自旋量子数I 取决于原(完整版)第三章 核磁共振波谱法
2 子的质量数(A）和原子序数(Z）：
原子核是由中子与质子组成。质子与中子数为偶数的核,其自旋量子数I=0,没有自旋运动,例如12C、18O、32S等核。质子数与中子数其中之一为奇数I≠0,具有自旋现象,例如1H、13C、19F、31P、14N、35Cl等核.(质子数=核电荷数=原子序数）
自旋量子数I ≠ 0 的原子核都有自旋运动，并且核带有一定的正电荷.这些电荷也围绕着自旋轴旋转，从而产生循环电流，循环电流就会产生磁场.因此凡是I ≠ 0的原子核都会产生磁矩。其自旋磁矩 μ = γ P.μ是一个矢量，其方向与自旋轴重合；γ为磁旋比，代表磁核的性质，是核的特征常数。如,1H核的γ值为26。7519×107 T—1s—1(每秒特斯拉，磁感应强度B的单位为特斯拉（T））；13C核的γ值为6。7283×107 T-1s-1。P为自旋角动量为：
第四章 核磁共振碳谱
一、判断题
[1] 自由衰减信号(FID)是频率域信号。（ ）
[2] 碳谱的化学位移范围范围较宽(0-200)，所以碳谱的灵敏度高于氢谱。（ ）
[3] 在宽带去耦碳谱中，不同类型的碳核产生的裂分峰数目不同。（ ）
[4] 氢质子在二甲基亚砜中的化学位移比在氯仿中要小。（ ）
[5] 在13C NMR谱中，由于13C-13C相连的概率很低，所以通常不考虑13C核只见到耦合。（ ）
[6] 含19F的化合物，可观测到19F对13C核的耦合裂分，且谱带裂分数符合n+1规律。（ ）
[7] 但在固相核磁共振波谱中，分子运动受到限制，由于磁各向异性作用将是谱线带变宽，分辨率大大下降。（ ）
[8] 在碳谱中，13C-1H会发生耦合作用，但是13C-1H的耦合常数远比1H-1H之间的耦合常数小.（ ）
[9] 在135°DEPT试验中，CH、CH2和CH3均出正峰，季碳原子不出现谱峰。（ ）
[10] 在APT实验中，CH和CH3均出正峰，CH2出负峰，季碳原子不出现谱峰。（ ）
二、选择题（单项选择）
[1] 下列原子核没有自旋角动量的是哪一种？（）。
A. 14N7 B. 12C6 C. 31P15 D. 13C6
[2] 在13C NMR波谱中在化学位移125-140产生两个信号的化合物是（）。
A. 1,2,3,-三氯苯； B. 1,2,4,-三氯苯； C. 1,3,5,-三氯苯
[3] 在13C NMR波谱中在化学位移125-140产生六个信号的化合物是（）。
A. 1,2,3,-三氯苯； B. 1,2,4,-三氯苯； C. 1,3,5,-三氯苯
[4] 在13C NMR波谱中在化学位移125-140产生三个信号的化合物是（）。
A. 对二氯苯； B. 邻二氯苯； C. 间二氯苯。
1 第三章 核磁共振波谱法
核磁共振（NMR）现象的发现
1945 年，Stanford 大学F. Bloch （波塞尔）领导的研究小组和Harvard 大学E. M. Purcell （布洛赫）领导的研究小组几乎同时发现了核磁共振 (Nuclear
Magnetic Resonance, NMR)现象，他们分别观测到水、石蜡中质子的核磁共振信号。
对NMR 作出贡献的12位Nobel得主
他们二人因此获得1952 年诺贝尔物理学奖。
Richard R. Ernst
唯一一位因为在核磁共振方面的突出贡献获而得Nobel化学奖的科学家.
应用领域广泛
今天，核磁共振已成为鉴定有机化合物结构及研究化学动力学等的极为重要的方法。在有机化学、生物化学、药物化学、物理化学、无机化学及多种工业部门中得到广泛的应用。另外，核磁共振成像技术已经普遍应用于临床。
【基本要求】
理解核磁共振谱的基本原理，基本概念和常用术语
掌握核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系
掌握运用核磁共振谱解析分子结构的方法
【重点难点】
核磁共振谱与有机化合物分子结构之间的关系
核磁共振谱解析分子结构的方法
§1 核磁共振的基本原理
1.1 原子核的自旋和自旋磁矩
量子力学和实验都证明原子核的自旋运动与自旋量子数I 有关，而自旋量子数I 取决于原子的质量数(A)和原子序数(Z)： 2
原子核是由中子与质子组成。质子与中子数为偶数的核，其自旋量子数I=0，没有自旋运动，例如12C、18O、32S等核。质子数与中子数其中之一为奇数I≠0，具有自旋现象，例如1H、13C、19F、31P、14N、35Cl等核。（质子数=核电荷数=原子序数）
自旋量子数I ≠ 0 的原子核都有自旋运动，并且核带有一定的正电荷。这些电荷也围绕着自旋轴旋转，从而产生循环电流，循环电流就会产生磁场。因此凡是I ≠ 0的原子核都会产生磁矩。其自旋磁矩 μ = γ P。μ是一个矢量，其方向与自旋轴重合；γ为磁旋比，代表磁核的性质，是核的特征常数。如，1H核的γ值为26.7519×107 T-1s-1（每秒特斯拉，磁感应强度B的单位为特斯拉（T））；13C核的γ值为6.7283×107 T-1s-1。P为自旋角动量为：
