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核磁共振波谱分析验证手机自动送彩金59的原理及应用(一)
【来源/作者】周世红 【更新日期】2018-09-25

一、核磁共振波谱分析验证手机自动送彩金59的基本原理

核磁共振波谱法(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一种极其重要的现代仪器分析方法。该法基于原子核在外磁场中受到磁化,可产生某种频率的振动。当外加能量与原子核振动频率相同时,原子核吸收能量发生能级跃迁,产生共振吸收信号,这就是核磁共振的基本原理。

核磁共振波谱分析法是1945年由F.Bloch和E.M.Purcell发现的,他们因此获得1952年的诺贝尔物理奖。如今核磁共振方法的灵敏度已实现了μg级样品的分析,可满足绝大多数有机样品的分析需要。

在有机结构分析的各种谱学方法中,核磁共振方法给出的结构信息最为准确和严格。在一张已知结构的核磁共振波谱图上,物质的每个官能团和结构单元均可找到确切对应的吸收峰。结构比较简单的小分子物质,在获取核磁共振波谱信息后,适当参考其他谱学信息后,即可推测和排列出化学结构式,且有较为准确的结果。

原子核在磁场中发生共振吸收的现象是一种纯物理过程,这个过程的描述涉及许多量子力学和波动力学的原理,以及微波脉冲验证手机自动送彩金59和傅里叶变换的数学方法。核磁共振波谱分析法应用于物质分析,主要研究分子中不同原子之间的相互联结,由此引起共振频率的位移——化学位移;各原子核之间相互作用产生的偶合裂分;另外产生共振吸收的原子核数目,决定共振吸收峰的强度和峰的积分面积,由此得出分子中各原子以及组成的官能团数目,此即定量分析的依据。这些是通过积分线来反映的。因此化学位移、偶合裂分和积分线是核磁共振波谱分析方法中最重要的三个参数。

二、质子核磁共振谱

质子核磁共振(1H—NMR)谱,又称为核磁共振氢谱,是研究最多,应用最为广泛的一种核磁共振波谱。

由于氢原子外围仅有一个电子,与其他所有核相比,在自然界中丰度较大,达99.9%以上,且其灵敏度最高。在有机化合物中,氢原子是分布最广的原子之一,几乎所有官能团都直接或间接与氢原子密切相关,因此通过对氢原子的测定,即可表达各种官能团之间的联系。

(一)化学位移

由于分子中各原子核周围都有电子绕核旋转,形成一定的电子云密度,这种电子云对磁场中的原子核具有一定的屏蔽作用。同一种原子在分子中与不同原子连接形成了不同的化学微环境,原子周围的电子云密度就会产生一定的差异,由此导致NMR共振吸收的频率产生的位移称为化学位移,常用碳原子的位移来表示。一些主要含氢基团的化学位移如图10—1所示。

测定和表述化学位移的绝对数值是比较麻烦的,通常选择一种标准物,设其共振吸收值为零,其他原子的化学位移与其进行比较,得到化学位移的相对值。核磁共振分析中,通常用四甲基硅烷(TMS)中的氢或碳的化学位移作为零,有机化合物中的绝大部分原子的化学位移与标准物四甲基硅烷(TMS)相比,均出现在低磁场一端,即6值一般为正值。

分子中各种氢原子的化学位移都是取决于氢原子周围的化学环境,若原子或基团使氢原子核外的电子密度降低,则使氢原子的屏蔽减小,产生去屏蔽作用,由此导致氢原子的化学位移向低磁场方向,即化学位移数值增加;反之,若原子或基团使氢原子核外的电子密度增加,则产生屏蔽作用,并导致氢原子的化学位移向高磁场方向。

影响氢化学位移的因素主要包括:①取代基的电负性,取代基电负性越强,与取代基连接于同一碳原子上的氢原子的共振吸收峰越向低磁场方向位移;②共轭体系中环电流的影响,共轭分子内产生环电流,这种环电流产生的磁力线在环的上下方与外磁场方向相反,即在磁场中某些化学键与官能团出现磁的空间方向性;③分子周围介质的影响,不同溶剂有不同的磁化率,样品分子在不同的溶剂中受到的磁场强度也各不相同。亦即核磁共振结果必须注明溶剂的种类,其化学位移的数值才有意义。此外,通过选用不同的溶剂系统,可使某些相互重叠的峰彼此分开。

(二)原子自旋偶合裂分与偶合常数

分子中的质子在磁场中以其固有的频率做自旋运动。若两组磁不等价质子之间的距离足够近时,两者即会产生自旋偶合并分裂成两个峰。相互偶合作用程度的大小以偶合常数表示。

偶合常数不受仪器、溶剂等外界因素的影响,是和分子结构有关的一个参数;偶合裂分的数目、裂分后各谱线的强度以及各峰的裂距(偶合常数),是核磁共振波谱中重要的结构参数。

(1)偶合裂分峰的数目

分析核磁共振图谱,每一个质子裂分的数目受到质子周围存在的相互偶合作用的质子数目影响。一个质子在磁场中有顺、反两个取向,两种取向能级不同,对周围质子就会产生两种不同的偶合作用,因此被偶合的质子裂分为双重峰。两个质子存在时,则产生三种不同的取向:两个质子平行于外磁场方向、两个质子反平行方向或一个质子平行而另一个质子反平行。这三种不同的取向,使被偶合的质子产生三重裂分;依此类推,若n个质子存在,就会出现(n+1)重裂分峰。

若与质子偶合的不是质子,而是其他磁性核,核的自旋量子数为I,核的数目为n,此时产生的质子裂分数目为(2nI+1)重峰。若在质子周围存在磁不等价的质子,其化学位移和偶合常数不同,两类质子的数目分别为n和n’,其裂分数目为(n+1)·(n’+1)。裂分遵循(n+1)或(n+1)·(n’+1)规律的核磁共振波谱称为一级谱;偶合裂分不遵循(n+1)或(n+1)·(n’+1)规律的核磁共振波谱称为二级谱。

参考资料:现代食品检测验证手机自动送彩金59


【关键词】核磁共振波谱,食品检测国家标准物质网 

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