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核的磁性与自旋及其应用

时间:2023-11-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:一些核的自旋量子数见表3-1。表3-1一些核的自旋量子数I≠0的核都有自旋角动量和磁矩,因此在一定的条件下都能引起磁共振,但共振吸收反应的信号差别很大,在I≠0的各种原子核中,只有的原子核的核电荷呈均匀球状分布,自旋的核具有循环电荷,因之产生磁场,故有核磁矩形成(μ≠0),而其他原子核包括I为整数和半整数的核,它们的核电荷都呈椭球分布。

核的磁性与自旋及其应用

原子核由带正电荷的质子和表面上不带电的中子组成。原子物理学研究证明,每一个质子和中子都有自旋运动,并有相应的磁矩(μ),原子核作为质子与中子的组成体,亦有自旋运动,随之也应产生相应的磁矩。如图3-1所示,原子核自旋运动的自旋角动量以及产生的磁矩是质子和中子自旋加和的结果。自旋角动量和磁矩均为矢量,根据量子力学的理论,原子核自旋角动量可按下式计算。

式中:P——原子核的总角动量;

h——普朗克常数;

I——自旋量子数。

I值由原子核的组成决定,存在着下面三种情况。

(1)当原子核的质量数A是偶数,并且它所包含的质子数Z和中子数N都是偶数时,I=0,这类原子核没有自旋角动量,因而没有磁矩,不能产生磁共振信号,所以不是NMR研究的对象。例如12C616O832S16等。

图3-1 质子自旋电荷产生的磁矩

(3)当原子核的质量数A为偶数,而质子数和中子数都是奇数时,I≠0,它的值可以是整数(1,2,…)。例如2H114N7就属于这一类,由于这一类核具有“电四极矩”的性质,因而在核磁共振中的重要性大为降低。一些核的自旋量子数见表3-1。(www.xing528.com)

表3-1 一些核的自旋量子数

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