三、核磁共振谱分析法简介
核磁共振谱法
核磁共振谱法（ Nuclear（Magnetic（Resonance（Spectroscopy，NMR）是一种常用的分析技术，用于确定物质的分子结构和化学环境。
它利用核自旋的量子态之间的能级差异，以及核自旋与外加磁场之间的相互作用，来获得物质的结构和信息。
核磁共振谱法主要用于有机化合物和生物大分子的分析，如有机化合物的结构确定、化学反应的监测以及生物大分子的结构研究等。
下面是关于核磁共振谱法的详细分析：1.（核磁共振现象：核磁共振现象是指物质中具有核自旋的原子在外加磁场作用下，能量级的分裂和跃迁现象。
在外加磁场下，具有核自旋的原子核会分裂成多个能级，其能级差与外加磁场的强度成正比。
2.（化学位移（Chemical（shift）：核磁共振谱法中的一个重要参数是化学位移，用来描述不同原子核在磁场中的化学环境。
化学位移通常用δ值表示，以标准物质（ 如TMS，甲基硅烷）作为参考物质，其化学位移被定义为0。
3.（峰的积分关系：核磁共振谱中的峰通常对应于不同的核。
峰的积分面积与相应核的数量成正比，可以用来确定化合物中不同核的相对数量关系。
4.（倍频峰 Multiplet）：对于具有多个等效核的化合物，峰展宽并分裂成多个子峰，称为倍频峰。
倍频峰的分裂模式与化合物中其他核之间的相互作用有关，可以提供化合物内部结构的信息。
5.（耦合常数 Coupling（constant）：耦合常数用于描述倍频峰的分裂情况，表示分裂峰之间的距离。
它提供了有关邻近核之间的相互作用强度和距离的信息，用于推断化合物的结构。
6.（异常峰：在核磁共振谱中，有时会观察到异常峰，它们来自于特殊的核环境或结构。
异常峰可以提供有关物质中特殊官能团的存在和位置的信息。
通过分析核磁共振谱，可以确定物质的分子结构、官能团、取代基、化学环境等信息，从而帮助化学家和生物学家深入研究物质的性质和反应过程。
《三核磁共振谱》课件
应用内容 纳米粒子的合成与表征 聚合物的结构和性能分析
纤维方向、排列和纺织结构的控 制
优点 高分辨率、非破坏性、定量化 成分分析、交联度、晶型、熔融 性 纺织品性能的优化和改良
三核磁共振在环境科学中的应用
1
土壤检测
核磁共振技术可用于土壤重金属、污染物和有机物检测，实现了对土壤体系中模 态与分布的描述
分离技术
核磁共振技术可用于表征分离的化 合物，可检测含有特定结构的分子
定量分析
核磁共振技术可用于定量分析序列 质，例如定量评估含有重要元素的 化学试剂和生物标本
腐蚀研究
核磁共振技术可用于腐蚀过程动态 监测，也可用于研究腐蚀产物和腐 蚀机制
核磁共振在化学合成中的应用
反应监测
核磁共振技术可用于实时监测化 学反应进度，也可用于确定化学 反应的产物和反应路径
三核磁共振在生命科学中的应用
结构生物学
核磁共振技术可用于研究生物大分 子（如蛋白质和核酸）的结构、动 力学和相互作用
神经科学
核磁共振成像（fMRI）可用于研究 大脑的结构、功能和神经网络
代谢组学
核磁共振技术பைடு நூலகம்用于研究细胞代谢 途径的变化，特别适用于癌症的诊 断和治疗
三核磁共振在材料科学中的应用
应用领域 纳米技术 聚合物材料
组元分析法
组元分析法用于将复杂的核磁共 振谱图分解成多个组分，以便于 对特定组分进行研究
核磁共振谱的解读规则
化学位移
化学位移是指分子中某个原子核的 吸收峰位置，与附近原子的电性命 相应
峰整合
耦合常数
每个吸收峰对应着一个原子核类型， 其峰面积与该类型原子核的比例成 正比，称为峰整合
耦合常数是不同核之间的相互作用 的物理量，可用于确定核之间的化 学键
核磁共振波谱法
核磁共振波谱法核磁共振（NMR）波谱是一种基于特定原子核在外磁场中吸收了与其裂分能级间能量差相对应的射频场能量而产生共振现象的分析方法。
核磁共振波谱通过化学位移值、谱峰多重性、偶合常数值、谱峰相对强度和在各种二维谱及多维谱中呈现的相关峰，提供分子中原子的连接方式、空间的相对取向等定性的结构信息。
核磁共振定量分析以结构分析为基础，在进行定量分析之前，首先对化合物的分子结构进行鉴定，再利用分子特定基团的质子数与相应谱峰的峰面积之间的关系进行定量测定。
带正电荷的原子核在作自旋运动时，可产生磁场和角动量，其磁性用核磁矩µ表示，角动量P的大小与自旋量子数I有关（核的质量数为奇数，I为半整数；核的质量数为偶数，I为整数或0），其空间取向是量子化的；µ也是一个矢量，方向与P的方向重合，空间取向也是量子化的，取决于磁量子数m的取值（m=I, I-1,……-I，共有2I+1个数值）。
对于1H、13C 等I =1/2 的核，只有两种取向，对应于两个不同的能量状态，粒子通过吸收或发射相应的能量在两个能级间跃迁。
当自旋量子数I≠0的磁核处于一个均匀的外磁场H0中时，磁核因受到磁场的作用力而围绕着外磁场方向作旋转运动，同时仍然保持本身的自旋。
这种运动方式称为拉摩进动。
原子核的进动频率由下式决定：其中γ为旋磁比，是原子核的基本属性之一。
不同原子核的γ值不同，其值越大，核的磁性越强，在核磁共振中越容易被检测。
如果提供一个射频场，其ν满足：其中h为普朗克常数，则：即射频场的频率正好等于在磁场H0中的核进动频率，那么核就能吸收这一射频场的能量，导致在两个能级间跃迁，产生核磁共振现象。
核磁共振波谱是一专属性较好但灵敏度较低的分析技术。
低灵敏度的主要原因是基态和激发态的能量差非常小，通常每十万个粒子中两个能级间只差几个粒子（当外磁场强度约为2 T 时）。
核磁共振波谱仪常见的有两类核磁共振波谱仪：经典的连续波（CW）波谱仪和现代的脉冲傅里叶变换（PFT）波谱仪，目前使用的绝大多数为后者。
人教版高中化学选修六 附录Ⅶ 几种仪器分析方法
试样从进样器进入离子源,在离子源中产生正离子。正离子加 速进入质量分析器,质量分析器将离子按质荷比大小不同进行分离。 分离后的离子先后进入检测器，检测器得到离子信号，放大器将 信号放大并记录在读出装置上。
2、质谱图 以荷质比m/z为横座标，以对基峰(最强离子峰，规定相对强度为
100%)相对强度为纵座标所构成的谱图，称之为质谱图。
选修六 附录Ⅶ 几种仪器分析方法简介
一、质谱分析法 二、红外光谱分析法 三、核磁共振氢谱分析法
一 质谱分析法
相对分子质量的测
定——质谱仪
1、原理：质谱分析是用高速电子来撞击气态分子或原子,将电离后 的正离子加速导入质量分析器,然后在磁场中按质荷比(m/z)大小进 行收集和记录,及得到质谱图。根据质谱峰的位置进行物质的定性 和结构分析,根据峰的强度进行定量分析。
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收
3000 cm-1 以下
17
2．叁键（C C）伸缩振动区：2500 1900 cm-1 3． 双键伸缩振动区：1900 1500 cm-1 4. X—Y，X—H 变形振动区： < 1500cm-1
18
思考1：
红外光谱中同一官能团或化学键的吸收 峰位置和强度并不完全相同，产生这种现象 的原因是什么？
在谱图上出现的位置也不同，这种差异叫化学位移δ。 从核磁共振氢图谱上可推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子
（波峰数）及它们的数目比（波峰面积比）。
核磁共振氢谱光谱鉴定分子结构
2、核磁共振氢谱图
横坐标：吸收峰的位置，用“化学位移”表示。 纵坐标：吸收峰的强度。
核磁共振谱图中化合物的结构信息
１、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种； ２、峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个； ３、峰的位移( )：每类质子所处的化学环境，化合物中位置；
核磁共振原理及光谱分析方法讲解
欢迎大家来到本次核磁共振原理及光谱分析方法的讲解。我们将介绍核磁共 振原理、核磁共振方法的基本步骤，以及红外光谱分析方法的介绍和工作原 理。
核磁共振原理介绍
核磁共振原理是基于原子核在磁场中的行为。通过外加磁场和辅助电磁辐射，可以观测和分析原子核的能级差异， 从而得到有关物质结构和性质的信息。
解读红外光谱谱图时，需要注意峰的位置、形状和强度。通过与已知物质的光谱进行比对，可以确定样品中存在的 官能团和化学键。
核磁共振与红外光谱分析方法 的比较和应用
核磁共振和红外光谱是常用的分析方法，两者可以互补使用，对物质的结构 和组成提供全面的信息。核磁共振适用于分析有机化合物和生物大分子，而 红外光谱适用于无机物和有机物的官能团鉴定。
红外光谱分析方法介绍
红外光谱分析是一种基于物质对红外光吸收的方法。不同的化学键和官能团具有特定的红外吸收峰，可以用于鉴定 物质的结构和组成。
红外光谱仪的工作原理
红外光谱仪通过将红外光传递到样品并测量样品对红外光的吸收程度。不同的化学键和官能团对红外光有不同的响 应，从而生成特征性的吸收光谱。
红外光谱谱图解读的基本技巧
核磁共振方法的基本步骤
样品制备
准备样品并将其置于核磁共振仪器中。
参数设置
设定核磁共振仪器的参数，如频率和增益。
信号获取
通过辅助电磁辐射和探测装置，获取核磁共振信号。
数据处理
对获取的核磁共振信号进行处理和分析，念
核磁共振谱图是通过分析不同原子核的共振信号，从而推断物质的分子结构和化学环境。信号的化学位移、积分曲 线和耦合常数等提供了丰富的信息。
核磁共振波谱法基本原理
核磁共振波谱法基本原理核磁共振波谱法（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy）是一种利用核磁共振现象进行分析的方法。
核磁共振是基于原子核的特定性质，在外加磁场作用下，原子核能够吸收具有特定频率的电磁波并发生共振现象的现象。
该方法通过检测不同原子核的共振信号来获取样品的结构和组成信息。
核磁共振波谱法基于原子核中的自旋（Spin）性质。
自旋是描述原子核内部的一种性质，可以与外加磁场相互作用。
在没有外加磁场作用下，原子核的自旋朝向是随机的。
然而，当样品置于强磁场中时，原子核的自旋会排列在不同能级上。
这些能级之间存在能量差，当这些能级之间的能量差等于外加电磁波的能量时，原子核就会发生共振吸收。
核磁共振波谱仪的基本构造包括磁场系统、射频系统、探测系统和计算机系统。
磁场系统用来产生强磁场，常见强磁场有永磁磁体、超导磁体等。
射频系统则用来产生特定频率的电磁波，以激发样品中的原子核共振吸收。
探测系统用来接收样品发出的信号，并将其转化为电信号，进一步处理和分析。
计算机系统则用来进行数据处理和结果分析。
在进行核磁共振波谱实验时，首先将样品放置于磁场中，样品中的原子核会受到磁场的作用，并分裂为不同能级。
接下来，通过调节射频系统产生特定频率的电磁波，激发样品中的原子核发生共振吸收。
这时，探测系统会接收样品发出的共振信号，并将其转化为电信号。
最后，计算机系统会对接收到的信号进行数学处理，生成核磁共振波谱图。
核磁共振波谱图是核磁共振波谱法的主要结果，可以提供关于样品的结构和组成的信息。
波谱图中的共振信号对应于不同原子核的吸收峰，其化学位移（Chemical Shift）可以帮助确定样品中的不同官能团或基团。
同时，共振信号的相对积分面积可以提供定量分析所需的信息。
总体而言，核磁共振波谱法通过利用原子核在磁场中的共振吸收现象，能够提供丰富的结构和组成信息。
它在有机化学、无机化学、生物化学等领域有着广泛的应用，成为了一种重要的分析手段。
核磁共振波谱法
核磁共振波谱法核磁共振（NMR）波谱是一种基于特定原子核在外磁场中吸收了与其裂分能级间能量差相对应的射频场能量而产生共振现象的分析方法。
核磁共振波谱通过化学位移值、谱峰多重性、偶合常数值、谱峰相对强度和在各种二维谱及多维谱中呈现的相关峰，提供分子中原子的连接方式、空间的相对取向等定性的结构信息。
核磁共振定量分析以结构分析为基础，在进行定量分析之前，首先对化合物的分子结构进行鉴定，再利用分子特定基团的质子数与相应谱峰的峰面积之间的关系进行定量测定。
带正电荷的原子核在作自旋运动时，可产生磁场和角动量，其磁性用核磁矩µ表示，角动量P的大小与自旋量子数I有关（核的质量数为奇数，I为半整数；核的质量数为偶数，I为整数或0），其空间取向是量子化的；µ也是一个矢量，方向与P的方向重合，空间取向也是量子化的，取决于磁量子数m的取值（m=I, I-1,……-I，共有2I+1个数值）。
对于1H、13C 等 I =1/2 的核，只有两种取向，对应于两个不同的能量状态，粒子通过吸收或发射相应的能量在两个能级间跃迁。
当自旋量子数I≠0的磁核处于一个均匀的外磁场H0中时，磁核因受到磁场的作用力而围绕着外磁场方向作旋转运动，同时仍然保持本身的自旋。
这种运动方式称为拉摩进动。
原子核的进动频率由下式决定：其中γ为旋磁比，是原子核的基本属性之一。
不同原子核的γ值不同，其值越大，核的磁性越强，在核磁共振中越容易被检测。
如果提供一个射频场，其ν满足：其中h为普朗克常数，则：即射频场的频率正好等于在磁场H0中的核进动频率，那么核就能吸收这一射频场的能量，导致在两个能级间跃迁，产生核磁共振现象。
核磁共振波谱是一专属性较好但灵敏度较低的分析技术。
低灵敏度的主要原因是基态和激发态的能量差非常小，通常每十万个粒子中两个能级间只差几个粒子（当外磁场强度约为2 T时）。
核磁共振波谱仪常见的有两类核磁共振波谱仪：经典的连续波（CW）波谱仪和现代的脉冲傅里叶变换（PFT）波谱仪，目前使用的绝大多数为后者。
核磁共振波谱法原理
核磁共振波谱法原理核磁共振波谱法（NMR）是一种重要的分析化学技术，它通过对样品中原子核在外加磁场和射频辐射作用下的共振现象进行研究，从而获取样品的结构和性质信息。
核磁共振波谱法在有机化学、生物化学、药物研究等领域有着广泛的应用。
本文将介绍核磁共振波谱法的原理及其在化学分析中的应用。
1. 原子核的磁矩。
在外加磁场中，原子核会产生磁矩，这是核磁共振现象的基础。
原子核的磁矩可以用经典物理学的观点来解释，即原子核自身带有一个自旋角动量，从而产生磁矩。
在外加磁场中，原子核的磁矩会发生取向，而不同原子核的磁矩大小和取向会受到化学环境的影响。
2. 核磁共振现象。
当样品置于外加磁场中，并且受到特定频率的射频辐射时，原子核会吸收能量并发生共振。
这种共振现象会导致原子核的磁矩发生瞬时的翻转，当射频辐射停止时，原子核会释放吸收的能量。
核磁共振现象的频率和强度与原子核的化学环境息息相关，因此可以用来获取样品的结构和性质信息。
3. 核磁共振波谱图。
通过对样品施加不同的外加磁场强度和射频辐射频率，可以得到核磁共振波谱图。
核磁共振波谱图通常以化学位移（chemical shift）为横坐标，以吸收峰的强度为纵坐标。
化学位移反映了原子核在分子中的化学环境，不同化学环境的原子核会出现在不同的化学位移位置上；吸收峰的强度则反映了样品中不同类型原子核的相对丰度。
4. 应用领域。
核磁共振波谱法在化学分析中有着广泛的应用。
它可以用来确定有机分子的结构，鉴定化合物的纯度，研究化学反应的动力学过程等。
在生物化学和药物研究领域，核磁共振波谱法也被广泛应用于蛋白质结构研究、药物分子的相互作用研究等方面。
总之，核磁共振波谱法凭借其高分辨率、非破坏性、对样品数量要求低等优点，成为了化学分析领域中不可或缺的重要手段。
通过对核磁共振波谱法的原理和应用的深入理解，我们可以更好地利用这一技术手段来解决化学和生物领域的问题，推动科学研究和技术创新的发展。
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核磁共振氢谱练习
1、核磁共振氢谱是指有机物分子中的氢原子所处的化
学环境（即其附近的基团）不同，表现出的核磁性就不
同，代表核磁性特征的峰在核磁共振图中坐标的位置
（化学位移，符号为）也就不同。现有一物质的核磁共
振氢谱如图所示，则该物质可能是下列中的
A、CH3CH2CH3 C、CH3CH2CH2CH3
B、CH3CH2CH2OH D、CH3CH2CHO
核磁共振氢谱练习
核磁共振氢谱练习 2、
核磁共振氢谱练习
2、下列关于该有机物的叙述正确的是： A、该有机物有6种不同化学环境的氢原子 B、该有机物属于芳香化合物 C、键线式中的Et代表的基团为－CH3 D、该有机物分子中含有酯基
核磁共振氢谱练习 3、
核磁共振氢谱练习
核磁共振氢谱练习
核磁共振氢谱练习
核磁共振氢谱提供的信息
1、由吸收峰的数目可知有几种类型的氢； 2、由吸收峰的位置（化学位移）可知各类型氢在分子 中所处的位置； 3、由吸收峰的强度（峰面积）可知各类氢的相对数目； 4、由吸收峰的裂分数（只见于高分辨谱图）可知相邻 碳上的氢的数目（裂分数＝邻碳上的氢数+1）
乙醇的核磁共振氢谱的低分辨谱图
TMS[(CH3)4Si]的优点 TMS的4个甲基中的12个质子都受到高度屏蔽，是完全等 价的，所以在核磁共振谱图上，它的吸收峰是一根很强 的峰，并且远离其他化合物的质子峰的σ 值。TMS无毒、 化学性质不活泼、沸点很低，需要时可以很容易地从样 品中除去。
核磁共振谱仪的简易结构示意图
乙醇的核磁共振氢谱的低分辨谱图
4、用核磁共振仪对分子式为C3H8O的有机物进行分析， 核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比是1∶1∶6，则该
化合物的结构简式为
A．CH3—O—CH2—CH3 C．CH3CH2CH2OH
B． D．C3H7OH
核磁共振氢谱练习
CH 3 CH 3 ∣∣
5、有机物A的结构简式为 C H 3—C —C H —C ≡C H
《实验化学（选修6）》 附录Ⅶ：几种仪器分析法简介
——核磁共振谱分析法简介
授课：余韶里
东升高级中学课件
高中化学（人教版ห้องสมุดไป่ตู้选修6 附录Ⅶ：几种仪器分析法简介
核磁共振谱分析法简介
核磁共振谱学 质量数为奇数的原子核，例如1H、13C、15N、19F和31P的 核自旋所产生的弱磁场，在强外磁场中可以对某个特定 频率的电磁波发生共振吸收，吸收频率和吸收强度可以 提供分子结构的重要信息，从而发展成为核磁共振谱学。
∣
该有机物系统命名是_________，C H 3 核磁共振氢谱有 ____ 组吸收峰。
核磁共振氢谱
Thanks 谢谢大家的参与、
共同学习！
核磁共振氢谱 在所有核中，1H的核磁矩最大，吸收信号最强。1H的天 然丰度很大，又是有机物的重要组分，而且12C和16O恰 好核质量数为偶数，没有磁矩，所以1HNMR(核磁共振氢 谱）已经成为测定有机物分子结构时所不可或缺的一种 技术。
核磁共振氢谱原理
原子核外的电子对于核有电磁屏蔽作用，作用的大小取 决于质子在分子中的位置、数量和它邻近的基团或键的 极性。常用化学位移σ 来表示每个质子被屏蔽的程度。 TMS[(CH3)4Si]是常用的标准物，把它的化学位移σ 定为 0，以它为基准，从谱图上得到样品分子的质子峰的σ 值。