7.2: Atom Çekirdekleri: Nükleer Spin

Tüm atomik parçacıklar içsel bir açısal momentuma veya 'dönmeye' sahiptir. Elektronlar, protonlar ve nötronların her birinin spin değeri ½'dir, ancak çekirdeklerdeki protonlar ve nötronlar enerji faktörleri nedeniyle daha yüksek yarı tamsayılı spinlere sahip olabilir.

Atom çekirdekleri, tam sayı veya yarı tam sayı değerine sahip olabilen, CoreOrgo italik i net nükleer spinine sahiptir. Atom çekirdeğinde protonların spinleri birbirleriyle eşleşir, ancak nötronlarla eşleşmez ve bunun tersi de geçerlidir. Sonuç olarak, çift sayıda proton (1H) nükleer spin değerine katkıda bulunmaz ve aynı durum nötronlar için de geçerlidir.

Karbon-12 ve oksijen-16 çekirdekleri çift sayıda proton (1H) ve nötron içerir ve sıfır net nükleer dönüşe sahiptir (CoreOrgo italik i = 0). Çekirdek tek sayıda proton (1H) (örneğin protium) veya nötron (örneğin karbon-13) içerdiğinde, eşleşmemiş nükleon nedeniyle nükleer spin yarım tam sayıdır. Tek sayıda nötron ve proton (1H) içeren bir çekirdeğin sıfırdan farklı bir tam sayı dönüşü vardır. Sıfırdan farklı spinlere sahip tüm çekirdekler NMR-aktiftir.

Spin değeri ½'den büyük olan çekirdeklere dört kutuplu çekirdekler denir. Doğal olarak oluşan NMR-aktif çekirdeklerin üçte ikisinden fazlası dört kutupludur (örnekler arasında nitrojen-14, oksijen-17, kükürt-33, bor-11 ve klor-35 bulunur). Dört kutuplu çekirdekler, geniş sinyallere ve karmaşık NMR davranışına neden olan asimetrik elektrik ve manyetik alanlara yol açan küresel olmayan yük dağılımına sahiptir. Sonuç olarak, NMR çalışmaları için küresel yük dağılımına ve simetrik alanlara sahip yarı spin çekirdekler tercih edilmektedir.

Tüm atomik parçacıklar içsel açısal momentuma veya 'dönüşe' sahiptir. Elektronlar, protonlar ve nötronların her birinin spin değeri yarısıdır.

Elektronların aksine, çekirdeklerdeki protonlar ve nötronlar daha yüksek dönüşlere sahip olabilir, ancak değerler her zaman yarı tamsayılardır.

Bir çekirdekteki tüm parçacıklar genel nükleer dönüşe katkıda bulunur, I.

Çekirdeklerde protonlar protonlarla eşleşir ve nötronlar nötronlarla eşleşir. Eşleştirilmiş parçacıklar çekirdeğe sıfır net spin katkıda bulunur. Bu nedenle, sıfır olmayan spinli bir çekirdeğin en az bir eşleşmemiş parçacığı vardır.

Protonların veya nötronların sayısı tek ise, nükleer spin, eşleşmemiş proton veya nötron nedeniyle yarım tamsayıdır.

Benzer şekilde, hem nötronların hem de protonların sayısı tek ise, nükleer spin sıfırdan farklı bir tamsayıdır.

Sıfırdan farklı spinlere sahip tüm çekirdekler NMR-aktif olsa da, spin-yarım çekirdekler - küresel yük dağılımı ve simetrik alanlar ile - NMR çalışmaları için tercih edilir.