113年:藥學二(第2次)

核磁共振儀所用外加磁場(H0)強度增強時,下列敘述何者錯誤?

AΔE加大
B偶合常數(hertz)增加
C靈敏度及解析度皆提升
D共振頻率(ν)增大

詳細解析

本題觀念:

本題考查核磁共振光譜(NMR)中,外加磁場強度(H0H_0B0B_0)對各項物理參數的影響。核心觀念在於區分哪些參數是「磁場依賴性(Field-dependent)」的,哪些是「磁場非依賴性(Field-independent)」的。

在 NMR 原理中,原子核置於外加磁場中會產生能階分裂,其分裂的大小與磁場強度直接相關,進而影響共振頻率、靈敏度與解析度;然而,原子核之間的自旋-自旋偶合(Spin-spin coupling)是由化學鍵中的電子傳遞的交互作用,其強度(偶合常數 JJ)本質上與外加磁場無關。

選項分析

  • A. ΔE加大正確。 根據塞曼效應(Zeeman splitting),核自旋態之間的能量差 ΔE\Delta E 與外加磁場強度 H0H_0 成正比。公式為 ΔE=hγH02π\Delta E = \frac{h \gamma H_0}{2\pi}(其中 hh 為普朗克常數,γ\gamma 為旋磁比)。因此,磁場 H0H_0 越強,能階差 ΔE\Delta E 越大。

  • B. 偶合常數(hertz)增加錯誤。 偶合常數(Coupling constant, JJ value)反映的是原子核之間透過化學鍵電子的自旋交互作用。這種作用力取決於分子內部的鍵結性質、鍵長及角度

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