[陽明大一分析化學]NMR核磁共振part1

NMR：核磁共振1

1.      原理：原子核本身自旋，會產生一個小磁場H→當外界有一個大磁場時，會發生兩種情況，第一種順著大磁場方向，稱做αspin；另一種逆著大磁場，稱為βspin。通常αspin為能階較低時的狀態；βspin則為較高能的狀態→所謂的resonance共振，就是從αspin躍遷至βspin的過程。

2.      能夠經由NMR分析的物質：

情況1：質量數為偶數→質子數與中子數皆為偶數→I=0

情況2：質量數為偶數→質子與中子數皆為奇數→I不等於0

情況3：質量數為奇數→I不等於0

I=0：不能由NMR進行分析

3.      兩個能階差：ΔE=hν=γHh/2π

   [註：h：普朗克常數；H：外加磁場；γ：常數，依種類而異gyomagnetic ratio]

   如果外界的磁場改變，共振所需的能量也就越高。

4.      NMR主要是提供一固定的輻射源，隨著磁場的變大，當共振所需的能量剛好fit提供的輻射能，分子吸收能量，就能得到信號。然而，這不就代表所有的氫都會在同一時候發生共振，這樣的NMR有何意義？

5.      實際上，不同環境的氫，需要不同大小的能量進行共振。最主要的因素是考慮到電子雲的『遮蔽效應』，公式須經過修正為ν=γH/2π(1-σ)，核所感受到的磁場其實與外界提供的差了些。

6.      chemical shift化學位移：以標準化合物的質子吸收為參考測定，最常用的參考點為TMS(四甲基甲矽烷)，因為其四個氫的化學環境相同，呈單一信號，加上他們被高度遮蔽(Si的電負度極小)，不易干擾其他訊號，故被選作理想的基準點。

Chemical shift(以δ表示)的計算：

chemical shift ( ppm )：      shift downfield from TMS (Hz)          

                                            

                                               外界提供電磁波頻率(MHz)

shift downfield→Δν=物質的磁場頻率--參考的磁場頻率

δ越大→shielding情況越小