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核磁解析中的屏蔽效應(yīng),感應(yīng)磁場和楞次定律

 有機合成大菜籽 2025-10-22 發(fā)布于廣東
眾所周知,在 1H NMR 解析中,屏蔽作用和去屏蔽作用的底層邏輯源于核外電子云對外加磁場(B0)響應(yīng),引起的有效磁場變化。
但在日常聊天中,發(fā)現(xiàn)很多朋友在NMR解析的本質(zhì)邏輯上存在稀里糊涂的賬本,即:認為電子運動運動產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(B誘導(dǎo))與外磁場方向相反。
于是氫核受到的有效磁場:Beff = B0 - B誘導(dǎo)
這種駁論在屏蔽作用中完美匹配。
即:當質(zhì)子周圍電子云密度高時,電子在外加磁場中產(chǎn)生與外加磁場方向相反的感應(yīng)磁場,削弱質(zhì)子實際感受到的有效磁場,使其共振頻率降低,化學(xué)位移向高場(δ 值?。┮苿印?/span>
但完全不適用于去屏蔽作用,因為去屏蔽作用的有效磁場是增加的。
故而最上面標紅部分的說法本身就存在問題,事實上感應(yīng)磁場的方向和外磁場的方向并沒有直接的關(guān)系,而是和電子云密度有關(guān)!

換句話說,楞次定律的核心邏輯是感應(yīng)磁場的方向取決于磁通量的變化趨勢,而非固定與外磁場相反。

已知磁通量的計算公式為:
其中  為磁感應(yīng)強度, 為垂直于磁場的面積 ,θ 為磁場方向與平面法線方向的夾角
電子本身是真實存在的粒子,電子云密度等同于上述公式中的S,所以當質(zhì)子周圍的電子云密度大時,外磁場造成的磁通量會增強,為了避免增強,感應(yīng)磁場必然是相反方向,形成對抗(屏蔽),氫核實際感受到的磁場強度減小,高場(低δ值)出峰。
而當電子云密度減少時,外磁場作用的磁通量也會減少,為了避免減少,感應(yīng)磁場必然要和外磁場方向相同,輔助增強(去屏蔽),氫核實際感受到的磁場強度增大,在低場(高δ值)出峰

注:本次是基于群友的問題寫了這篇文章,期間查閱了一些資料,發(fā)現(xiàn)在這種底層邏輯上均沒有詳細的描述。以上僅代表個人觀點,個人也是半路出家,非真正理論研究者,如有錯誤請大家指出。

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