核磁波谱解析物质结构

核磁波谱解析

揭秘物质结构

核磁波谱作为解析物质结构的强大工具，之前我们了解它的产生原理以及哪些原子可以做核磁。那么，核磁谱图究竟是如何反映物质结构的呢？本期我们结合核磁谱图来一探究竟，深入揭开物质结构的神秘面纱。

核磁谱图介绍

如下图是一张核磁氢谱的谱图，谱图有横纵坐标，横坐标代表化学位移，纵坐标代表信号强度，纵坐标的信号强度很好理解。但是这个横坐标的化学位移是个什么东东？仔细看单位还是ppm？这些又代表着什么呢？

ppm其实代表的是一个数量级，即百万分之一。那这个化学位移呢？

化学位移这个指标量是核磁能解析结构关键，下面我们具体介绍一下化学位移是如何产生的。

化学位移

提及化学位移，那么又要从核磁原理那部分开始了。核磁共振波谱记录是特定原子核在磁场中，发生核磁共振现象的的谱图。核磁共振现象是：特定的原子核在磁场中受到一定频率的射频辐射后产生的现象。即原子核，在磁场中。

举例说明：以最简单的氢原子核为例，如图是一个氢原子核，它要产生核磁共振现象，那么就需要处于磁场中，接受射频。

质子带正电，并且像地球一样会绕自身的轴旋转，这种特性称为“自旋”。带电粒子的旋转会产生一个微小的磁场，因此每一个质子都相当于一个极其微小的条形磁铁，拥有一个磁矩（可以理解为磁性的强度和方向）；当我们把样品放入核磁共振仪强大的超导磁体中时，情况发生了改变这些微小的“质子磁铁”在外加强磁场中，不能再随意排列。它们的磁矩方向只能采取两种特定的能态（量子化）：低能级和高能级；此时我们向磁场中发射特定频率的电磁波，当射频的频率恰好等于低能态质子跃迁到高能态所需能量的对应频率时，就会发生“共振”。而ppm就是样品共振频率与标准品共振频率的差值。

ppm，即百万分之一的差异，而化学位移通常可以精确到0.01ppm，即使对目标原子核的影响非常微弱，也能在核磁谱图上分辨出来。经过大量的实验数据收集与验证，现在已经能够通过化学位移来判断特定原子核产生的化学位移的偏移量与临近原子核的关系。再综合所有产生了核磁共振现象的原子核以及其附近原子核的信息后，就能对该物质进行结构解析。

核磁如何能解析物质结构？

1.特定原子核在特定的条件下会发生核磁共振现象。

2.改变的场强与标准场强之间的偏移量称为化学位移。（一般偏移量的标准参照物为TMS）

3.特定的原子核与其他原子结合为分子之后，因为受到其他原子产生的干扰，产生核磁共振的场强就会不同，即化学位移不同。因为核磁共振谱非常精细，即使百万分之一的不同在得到的谱图上差异性都很大

4.通过分析化学位移，以及其他信息，即可得到该原子附近的其他原子的信息。综合所有原子的信息，即能得到物质的结构信息

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