
【化】 paramagnetic shielding of nucleus
核順磁屏蔽(Nuclear Paramagnetic Shielding)是核磁共振(NMR)譜學中的核心概念,指順磁效應對原子核周圍電子雲産生的動态屏蔽作用。該效應源于未成對電子的自旋磁矩與核磁矩的相互作用,導緻核磁共振信號在特定方向上的化學位移變化。
電子自旋耦合:順磁物質中的未成對電子通過自旋-軌道耦合作用改變局部磁場,削弱或增強外磁場對原子核的直接影響。這種動态屏蔽效應可通過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$mathbf{L}$為軌道角動量算符,$E_n$為激發态能量。
分子對稱性:過渡金屬配合物中,配體場對稱性會顯著改變順磁屏蔽強度。例如八面體場中的d電子分布會通過Jahn-Teller效應産生各向異性屏蔽。
在(^{13}text{C}) NMR中,順磁屏蔽常表現為反常化學位移。如二茂鐵衍生物的環碳信號比同類抗磁性化合物偏移20-30 ppm,這直接印證了金屬中心d電子對配體的屏蔽作用。
“核順磁屏蔽”是核磁共振(NMR)或相關領域中的專業術語,其含義需結合抗磁屏蔽與順磁屏蔽效應來綜合理解:
基本定義
核順磁屏蔽(Paramagnetic Shielding of Nucleus)指原子核周圍非球形對稱的電子雲在外磁場中産生的磁屏蔽效應。這種效應與抗磁屏蔽方向相反,增強核實際感受到的外磁場強度。
作用機制
應用場景
在核磁共振技術中,順磁屏蔽效應是分析分子結構的重要依據。例如,不同化學環境下的原子核因電子雲分布差異,會表現出不同的屏蔽效果,進而影響共振頻率。
補充說明
該術語的英文對應為"paramagnetic shielding of nucleus",需注意與“電磁屏蔽”(通過導電/鐵磁材料隔離磁場幹擾,如、5、6所述)區分,後者屬于工程防護概念,而非原子層面的磁效應。
核順磁屏蔽本質是電子雲非對稱性對核磁環境的調節作用,是核磁共振譜學中解析分子微觀結構的關鍵理論基礎之一。
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