化學位移 | 化學位移 計算
![化學位移](https://i.imgur.com/axBPWDg.jpg)
化學位移(ChemicalShift)國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯在核磁共振(NuclearMagneticResonance,NMR)光譜當中,具有不同化學環境(Chemicalenvironment)原子核由於遮蔽效應(Shieldingeffect)的關係,在磁場中有不同的共振頻率,此共振頻率的差異稱為化學位移(Chemicalshift)。核磁共振光譜的原理,是透過一些奇數個質子或是中子的原子核,它們會具有核自旋(Nuclearspin),以及相對應的自旋角動量(Nuclearspinangularmomentum)。而由於原子核帶有電荷,因此其自旋時便會產生磁矩,相當於一個小磁...
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化學位移 (Chemical Shift)國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
在核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)光譜當中,具有不同化學環境(Chemical environment)原子核由於遮蔽效應(Shielding effect)的關係,在磁場中有不同的共振頻率,此共振頻率的差異稱為化學位移(Chemical shift)。
核磁共振光譜的原理,是透過一些奇數個質子或是中子的原子核,它們會具有核自旋(Nuclear spin),以及相對應的自旋角動量(Nuclear spin angular momentum)。而由於原子核帶有電荷,因此其自旋時便會產生磁矩,相當於一個小磁鐵。而當我們施加一個相當強大的磁場時,各個能階便會因為和磁場方向不同使得能階之間產生能階差。有了這樣的一個能階差,我們便可以預期當施加一個固定頻率的電磁波時,可以將原子核自較低的自旋能階激發至較高的能階;並且在回到較低能階時,同樣會得到一個電磁波。這一個能階差大致上會隨著所施加的磁場大小的提升而提升。(圖一)
圖一、NMR原理圖。 E1為核自旋方向為逆磁場方向,能量隨外加磁場增加而增加; E2為核自旋方向即順磁場方向,能量隨外加磁場增加而降低。
NMR實驗中觀察到的共振頻率受到分子環境、迴轉磁比(Magnetogyric ratio)和外加磁場Bo的大小的影響而變化。由於分子環境的影響來自於每個原子有個自的電子雲環繞,代表個別小磁場的存在,容易受到相鄰原子磁場的影 響,即為相互的遮蔽。故真正作用於原子核上的磁場Blocal可表示為:
Blocal = Bo (1- ) : 遮蔽效應
由上式可知,遮蔽效應越大的,磁場效應就越小,核自旋態分離能量也變小,導致共振頻率降低;我們一般稱此現象的原子核位於高場區(Upfield)。反之,遮蔽效應越小的,磁場效應變大,核自旋態分離能量增加,共振頻率變大;此原子核位於低場區(Downfield)。(圖二)
圖二、遮蔽效應與化學位移關係圖。
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