7.2: 原子核：核自旋

所有的原子粒子都具有固有的角动量或“自旋”。其中电子、质子和中子的自旋值为 1/2，尽管原子核中的质子和中子由于其中的能量因素可能会具有更高的半整数自旋。

原子核具有净核自旋的 CoreOrgo italic i，它可以具有整数或半整数值。在原子核中，质子的自旋是彼此配对的，但不与中子配对，反之亦然。因此，偶数个质子对核自旋值是没有贡献的，中子也是如此。

碳-12 和氧-16 的原子核中含有偶数个质子和中子，其净核自旋为零（CoreOrgo italic i = 0）。当原子核中含有奇数个质子（例如氕）或中子（例如碳-13）时，由于具有不成对的核子，其核自旋则是半整数。其中包含奇数个中子和质子的原子核，并且具有非零自旋。所有具有非零自旋的原子核都具有核磁共振（NMR）活性。

自旋值大于 1/2 的原子核称为四极核。超过三分之二的自然核磁共振活性核是四极核（例如氮 14、氧-17、硫-33、硼-11 和氯-35）。由于四极核具有非球形电荷分布，便会导致出现不对称的电场和磁场，从而产生广泛的信号和复杂的核磁共振（NMR）现象。因此，具有球形电荷分布和对称场的自旋半核是对核磁共振中进行研究的第一选择。

所有原子粒子都具有固有的角动量或"自旋"。电子、质子和中子的自旋值均为二分之一。

与电子不同，原子核中的质子和中子可能具有更高的自旋，但值始终为半整数。

原子核中的所有粒子都对整体核自旋 I 有贡献。

在原子核中，质子与质子配对，中子与中子配对。成对粒子对原子核的净自旋贡献为零。因此，具有非零自旋的原子核至少有一个不成对的粒子。

如果质子或中子的数量是奇数，则由于质子或中子不成对，核自旋是半整数。

同样，如果中子和质子的数量都是奇数，则核自旋是一个非零整数。

尽管所有具有非零自旋的原子核都具有 NMR 活性，但具有球形电荷分布和对称场的自旋半原子核是 NMR 研究的首选。