7.2: 원자핵: 핵 스핀

모든 원자 입자는 고유한 각운동량, 즉 '스핀'을 가지고 있습니다. 전자, 양성자, 중성자는 각각 1/2의 스핀 값을 갖지만, 핵의 양성자와 중성자는 에너지 요인으로 인해 더 높은 반정수 스핀을 가질 수 있습니다.

원자핵은 순 핵 스핀 CoreOrgo italic i를 가지며 이는 정수 또는 반정수 값을 가질 수 있습니다. 원자핵에서 양성자의 스핀은 서로 쌍을 이루지만 중성자와는 쌍을 이루지 않으며 그 반대도 마찬가지입니다. 결과적으로 짝수 개의 양성자는 핵 스핀 값에 기여하지 않으며 중성자의 경우에도 마찬가지입니다.

탄소-12와 산소-16의 핵은 짝수 개의 양성자와 중성자를 모두 포함하고 순 핵 스핀이 0입니다(CoreOrgo italic i = 0). 핵에 홀수 개의 양성자(예: 양성자) 또는 중성자(예: 탄소-13)가 포함되어 있으면 짝을 이루지 않은 핵으로 인해 핵 스핀은 반정수가 됩니다. 홀수 개의 중성자와 양성자를 포함하는 핵은 0이 아닌 정수 스핀을 갖습니다. 0이 아닌 스핀을 가진 모든 핵은 NMR 활성입니다.

스핀 값이 ½보다 큰 핵을 사중극 핵이라고 합니다. 자연적으로 발생하는 NMR 활성 핵의 2/3 이상이 4극성 핵입니다(예: 질소-14, 산소-17, 황-33, 붕소-11 및 염소-35 포함). 사중극 핵은 비구형 전하 분포를 갖고 있어 비대칭 전기장 및 자기장을 발생시켜 광범위한 신호와 복잡한 NMR 동작을 발생시킵니다. 결과적으로 구형 전하 분포와 대칭 필드를 갖는 스핀 반 핵이 NMR 연구에 선호됩니다.

모든 원자 입자는 고유 각운동량 또는 '스핀'을 가지고 있습니다. 전자, 양성자, 중성자는 각각 1/2의 스핀 값을 갖습니다.

전자와 달리 핵의 양성자와 중성자는 더 높은 스핀을 가질 수 있지만 값은 항상 반정수입니다.

핵의 모든 입자는 전체 핵 스핀 I에 기여합니다.

핵에서 양성자는 양성자와 쌍을 이루고 중성자는 중성자와 쌍을 이룹니다. 쌍을 이루는 입자는 핵에 제로 네트 스핀에 기여합니다. 따라서, 0이 아닌 스핀을 가진 핵은 적어도 하나의 짝을 이루지 않은 입자를 가지고 있습니다.

양성자 또는 중성자의 수가 홀수인 경우, 핵 스핀은 짝을 이루지 않은 양성자 또는 중성자 때문에 반정수입니다.

마찬가지로, 중성자와 양성자의 수가 모두 홀수이면 핵 스핀은 0이 아닌 정수입니다.

0이 아닌 스핀을 가진 모든 핵이 NMR 활성이지만 구형 전하 분포와 대칭 필드를 가진 스핀 절반 핵이 NMR 연구에 선호됩니다.