專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全105 年第 39 題單選題
下列那一核種(nucleus)無法提供NMR訊號?
C正確答案
NMR訊號需核自旋量子數I≠0,C-12的I=0故無NMR訊號。
為什麼答案是 C
C-12有6質子6中子,皆為偶數→I=0,無磁矩,無法產生NMR訊號。故碳譜需用天然豐度僅1.1%的C-13(I=1/2)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 NMR訊號需核自旋量子數I≠0,C-12的I=0故無NMR訊號。
判斷口訣:質子數與中子數皆為偶數→I=0→無NMR訊號。C-12 (6p+6n) 雙偶數,直接刷掉。
逐選項分析
A✕
H-1有1個質子、0個中子,I=1/2,是NMR最常用核種,醫學MRI主要偵測H-1訊號。
B✕
H-2(氘)有1質子1中子,I=1,可產生NMR訊號,常用於溶劑標定(如D2O、CDCl3)。
C✓ 正確
C-12有6質子6中子,皆為偶數→I=0,無磁矩,無法產生NMR訊號。故碳譜需用天然豐度僅1.1%的C-13(I=1/2)。
D✕
N-14有7質子7中子,I=1,可產生NMR訊號(雖然四極矩造成譜線寬化,但仍有訊號)。
核自旋量子數 I 判斷規則
| 質子數 | 中子數 | I值 | NMR訊號 |
|---|
| 偶數 | 偶數 | I = 0 | ❌ 無訊號 |
| 偶數 | 奇數 | 半整數 (1/2, 3/2...) | ✅ 有訊號 |
| 奇數 | 偶數 | 半整數 (1/2, 3/2...) | ✅ 有訊號 |
| 奇數 | 奇數 | 整數 (1, 2, 3...) | ✅ 有訊號 |
考生易誤以為「最常見的同位素就能做NMR」。事實上C-12雖為碳的主要同位素(98.9%),但因I=0完全無訊號;反而是稀有的C-13(1.1%)才是13C-NMR的訊號來源。此為NMR光譜學的根本概念。