分子光譜法與螢光

自旋-自旋耦合

/ spin-spin KUP-ling /

自旋-自旋耦合是核磁共振中相鄰的核如何感覺到彼此、又彼此「通風報信」的方式。每個有磁性的核都像一根可以朝上或朝下的小磁棒;一個核能察覺它的鄰居是朝上還是朝下,而這會把它自己的共振頻率輕輕推一推。結果是:一個本來單獨的核磁共振峰,分裂成一小簇峰。

說得更準確些,自旋-自旋耦合是核的磁矩之間、通過它們中間成鍵電子傳遞的相互作用。一個有 n 個等價鄰居的核會分裂成 n + 1 條線,具有特徵性的強度比,彼此間隔著一段叫做耦合常數 J 的距離,而這個間隔不隨磁體強度改變。

它之所以重要,是因為分裂的圖案直接數出了一個核有多少鄰居:一個三重峰說「兩個鄰居」,一個四重峰說「三個」,讓化學家得以追出原子是怎樣連接的。誠實的提醒是:在鄰居眾多且互不等價的複雜分子裡,耦合圖案會變得錯綜複雜,所以真實的譜圖並不總是教科書裡那種工整的三重峰、四重峰。

在乙醇裡,CH₃ 基團挨著一個帶兩個氫的 CH₂,所以它的峰分裂成一個三重峰(2 + 1)。而 CH₂ 挨著 CH₃ 的三個氫,於是分裂成一個四重峰(3 + 1)。

分裂出的線條數,數出了一個核相鄰氫原子的個數。

耦合常數 J 以赫茲為單位,在任何磁體上都保持不變;而化學位移以百萬分之幾為單位。兩者承載著各自獨立的信息:位移告訴你環境,耦合告訴你鄰居。

又稱
scalar couplingJ-coupling自旋-自旋耦合自旋-自旋耦合自旋偶合