
【化】 paramagnetic shielding of nucleus
核顺磁屏蔽(Nuclear Paramagnetic Shielding)是核磁共振(NMR)谱学中的核心概念,指顺磁效应对原子核周围电子云产生的动态屏蔽作用。该效应源于未成对电子的自旋磁矩与核磁矩的相互作用,导致核磁共振信号在特定方向上的化学位移变化。
电子自旋耦合:顺磁物质中的未成对电子通过自旋-轨道耦合作用改变局部磁场,削弱或增强外磁场对原子核的直接影响。这种动态屏蔽效应可通过Ramsey公式定量描述: $$ sigma^{para} = frac{mu_0}{4pi} cdot frac{e}{2me c} sum{n eq 0} frac{langle 0|mathbf{L}|n rangle cdot langle n|mathbf{L}|0 rangle}{E_n - E_0} $$ 其中$mathbf{L}$为轨道角动量算符,$E_n$为激发态能量。
分子对称性:过渡金属配合物中,配体场对称性会显著改变顺磁屏蔽强度。例如八面体场中的d电子分布会通过Jahn-Teller效应产生各向异性屏蔽。
在(^{13}text{C}) NMR中,顺磁屏蔽常表现为反常化学位移。如二茂铁衍生物的环碳信号比同类抗磁性化合物偏移20-30 ppm,这直接印证了金属中心d电子对配体的屏蔽作用。
“核顺磁屏蔽”是核磁共振(NMR)或相关领域中的专业术语,其含义需结合抗磁屏蔽与顺磁屏蔽效应来综合理解:
基本定义
核顺磁屏蔽(Paramagnetic Shielding of Nucleus)指原子核周围非球形对称的电子云在外磁场中产生的磁屏蔽效应。这种效应与抗磁屏蔽方向相反,增强核实际感受到的外磁场强度。
作用机制
应用场景
在核磁共振技术中,顺磁屏蔽效应是分析分子结构的重要依据。例如,不同化学环境下的原子核因电子云分布差异,会表现出不同的屏蔽效果,进而影响共振频率。
补充说明
该术语的英文对应为"paramagnetic shielding of nucleus",需注意与“电磁屏蔽”(通过导电/铁磁材料隔离磁场干扰,如、5、6所述)区分,后者属于工程防护概念,而非原子层面的磁效应。
核顺磁屏蔽本质是电子云非对称性对核磁环境的调节作用,是核磁共振谱学中解析分子微观结构的关键理论基础之一。
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