作者Harston (Harston)
看板Chemistry
標題[學習] NMR之苯環出現反磁場原理
時間Thu Apr 16 22:55:15 2020
小弟最近有機化學學到NMR，其中提到類似苯環的東西會有類似線圈會出現反磁場的能力
，因而苯的氫核會感受到大於B0的磁場，如下圖。而我認為苯環之所以能這種現象主要是
因為「冷次定律」，但後來仔細想想又怪怪的，因為冷次定律需要的是變磁場，也就是要
有磁通量的變化，但NMR如果分成以下兩種。
(1)固定磁場，掃描電磁波。
(2)固定電磁波，掃描磁場。
https://i.imgur.com/MjVFiqy.jpg
兩種測出來的chemical shift應該會不一樣，因為方法(1)沒有磁場的變化，所以應該不
會有反磁場的產生，而方法(2)因為有變磁場，所以苯能夠出現反磁場，甚至應該要因為
磁場變化速率的不同而產生不同大小的反磁場，因而苯環的反磁場導致(在外部的)氫核感
受到的磁場變大。
但事實並非如此，因此想問問大家有沒有更好的解釋。
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1F：推 hsinfulai601: 應該是因爲電子在磁場中受到磁力，在苯環上產生環電04/17 17:56
2F：→ hsinfulai601: 流，電生磁，所以才有遮避和去遮避的問題吧04/17 17:56
對！！但此電流如果要用冷次定律解釋的話會需要是變磁場或角度改變(磁通量要有變化)
，那不同方法或磁場變化率不同的方法(2)就會有不同的感應電流大小，換而言之氫核感
受到的磁場大小就不會每次測都一樣(shift也就會不一樣)
3F：→ faniour: NMR看的是核自旋在強磁場中的自旋躍遷能差...04/17 20:33
恩恩，磁場讓他的自旋產生的磁場角動量狀態分裂成兩種states(1H分裂成1/2、-1/2)(應
該是吧：P
4F：→ faniour: 你問的是苯環產生感應電流或感應磁場的來源04/17 20:34
5F：→ faniour: 冷次定律要變動磁場，或是移動中的線圈....04/17 21:11
6F：→ faniour: 不知道在磁場中移動中的分子滿不滿足這個需求04/17 21:12
我的想法是苯環分子軌域中n=1的狀態是像兩個疊在一起的甜甜圈(多納支)那樣，而電子
都有機會出現在甜甜圈裡，就像電子可以在金屬圈裡面流動，所以才能滿足冷次定律。
7F：→ faniour: 滿足的話，那麼同一個氫，會因為位向的不同04/17 21:13
8F：→ faniour: 有不同的化學位移，NMR看到平均的結果04/17 21:14
9F：→ faniour: 那麼在不同晶相的固態或是低溫中，會看到環境效應04/17 21:15
10F：→ faniour: 無法解釋的化學位移04/17 21:15
11F：→ faniour: 變化04/17 21:15
12F：→ faniour: 看有沒有高手來說明04/17 21:16
※ 編輯: Harston (114.47.64.245 臺灣), 04/18/2020 02:41:50
13F：推 gs051233: 你把金屬跟close-shell有機物混唯一談就不對了04/19 12:26
14F：→ gs051233: 基本上只要是成對電子的物質都有抗磁性diamagnetism 04/19 12:29
15F：→ gs051233: 這個抗磁性跟shielding就有關係。這也是為什麼順磁性物 04/19 12:30
16F：→ gs051233: 質像是stable radical你拿去打會出問題 04/19 12:34
17F：→ gs051233: 當然順磁更大的問題在於電子自旋造勻場問題和鬆弛時間大 04/19 12:37
18F：推 gs051233: 我簡單一點說，電子在軌域運動本身就有電流和他自己的速 04/19 12:46
19F：→ gs051233: 度，外加磁場以後因為羅倫茲力的關係電子向心力增強04/19 12:48
20F：→ gs051233: 所以電子運動速度增加，電流增加，形成反向的磁力，就是04/19 12:49
21F：→ gs051233: 你圖中畫的那個樣子。 04/19 12:50
22F：→ gs051233: 只要有電子軌域磁場，這個現象就會發生。只是電子密度的04/19 12:51
23F：→ gs051233: 高低和軌域性質造成這個shielding強弱。04/19 12:51
24F：→ gs051233: 希望友回答到你的問題04/19 12:53
有！！！了解！！！太厲害了
真的很感謝你！！
※ 編輯: Harston (114.39.28.103 臺灣), 04/19/2020 21:08:15
25F：推 faniour: 長知識了，推一下 04/20 12:51