分子光谱学

化学位移

想象一个合唱团,所有人都被要求唱同一个音,但每位歌手所站的位置气流略有不同,把各自的音高稍稍推高或压低了一丝。只要仔细听每个声音偏了多少,你就能判断每位歌手站在哪里。在核磁共振中,同一类原子核会因各自的化学环境而唱出略微不同的音高,化学位移所测量的正是这极微小的差别。

化学位移是核的共振频率因周围电子而产生的微小变化,这些电子在一定程度上把核屏蔽起来、使它少受外加磁场的影响。被富电子基团包围的核感受到较弱的有效磁场,于是在某个位置共振;紧邻吸电子原子的核感受到较强的磁场,便在别处共振。它以一个称为δ的数值报告,单位是百万分之一,并相对于一种参照化合物来测量,从而不依赖于具体所用的仪器。

化学位移正是核磁共振之所以能破译结构的核心:每个信号的位置告诉你每个原子身处怎样的化学环境——某个氢是在甲基上、紧挨氧原子、还是在芳环上。需要记住的是,它报告的是环境,而不是身份:两个化学上等价的原子共享一个位移,而同一元素处于两种不同环境时则给出两个不同的位移。

在乙醇中,三个CH₃上的氢在δ 1.2附近共振,两个CH₂上的氢在δ 3.7附近(被邻近的氧拉向低场),而OH上的氢又在别处。仅凭这三个位置,化学家就能读出这里有三种不同的化学环境,以及电子在它们之间是如何分布的。

信号的位置揭示了每个原子所处的电子环境。

化学位移(信号的位置)与自旋–自旋裂分(信号被相邻核分裂成几个峰)是两回事。前者告诉你某个原子自身的环境,后者告诉你它的邻居。初学者常把两者混为一谈。

又称
δ value化学位移 δ化學位移 δ