NMR 是一项技术，用来分析诸多化学分子（主要是有机化合物）的结构。一个典型的化合物可能由碳原子、氢原子和氧原子组成。

如果采用最简单的形式，一次 NMR 实验包含三个步骤：

从发射频率中，分析人员可以推断出样品中原子的结合和排列的信息。样品中的 NMR 活性原子核在不同的频率共振，这个频率被称作“ 共振频率”。这些是当原子核被输入的射频脉冲激发时，它们所发出的频率。共振频率的值取决于两个因素：

每个同位素的原子核中，质子和中子的组合是特定的。原子核结构在很大程度上决定了共振频率的值。因此，每种同位素表现出一个“ 基础共振频率”。与 1H 等相比，13C 原子核有一个不同的基础共振频率。请注意下表中列出的不同同位素之间在基础共振频率上的巨大差异：

同位素所处的局部原子环境产生的影响会叠加在基础共振频率上。一个特定化合物中 1H 原子核的共振频率的精确值取决于它所结合的和被包围的原子。原子核被电子所包围，电子可以被看作是带有相关磁场的移动电荷。这些电子是原子核的 磁屏蔽的来源。屏蔽的程度取决于精确的局部原子环境。典型的局部磁场变化的大小（它会导致频率的变化）取决于同位素和放置样品的磁场的强度。下表显示了两个最为广泛使用的 NMR 原子核，1H 和 13C 的典型频率变化。很清楚，局部原子环境对基础共振频率的影响相对较小。

NMR 信号通常被绘制为频谱，针对两个特性进行分析：频率 和强度 。在 NMR 中的惯例是在横轴上绘制频率，并且向左增大。

如上所述，频率产生有关局部原子环境的定性信息。信号的积分 强度 是对信号强度 的计量，通过对信号峰下的区域求积分来确定。积分与在特定频率上参与生成信号的原子核数量成正比（如果所有的原子核都得到同样程度的激发），因此会提供与化学结构有关的定量信息。

为了在 NMR 实验中激发给定的原子核，激发脉冲的频率应与原子核的共振频率严格匹配。这一频率被称作 载波频率。因此，如果用 11.7 T 磁体进行实验，1H 原子核需要约 500 MHz 的载波频率，而 13C 原子核需要近 126 MHz 的载波频率。载波频率由参数 SFO1  指定。载波频率所激发的原子核被称作 观察原子核。

请注意，在一些实验中有一个以上的原子核得到激发，如在极化转移或去耦中。在这些情况下，有一个以上的载波频率，但是仍然只有一个观察频率。

请注意，不是所有的 同位素都会对射频脉冲产生响应，也就是说，不是所有的同位素都是  NMR 活性。在自然界中发现了氢元素的三个同位素：¹H（氢）、²H（氘）和 ³H（氚，具有放射性！）。这些同位素的自然丰度分别为 99.98%、0.015% 和 0.005%。所有这三个同位素都是 NMR 活性，尽管在表 3.1 中可以看到，它们在共振频率上显示出很大的差异。要对一个样品中的氢进行分析，应激发 ¹H 同位素，因为这个同位素是到目前为止丰度最高的。在自然界中发现的碳同位素中，只有一个是 NMR 活性的。到目前为止最常见的同位素，即 ¹²C（98.89% 自然丰度）不是活性的。因此，对有机化合物中的碳进行的 NMR 分析依赖于 ¹³C 同位素所发射的信号，它的自然丰度只有 1.11%。显然，对碳的 NMR 分析比对 ¹H（举例来说）的 NMR 分析更为困难（还有其他影响敏感度的因素，将在这一章的后面几节中进行讨论）。

使用上述对 NMR 的简要介绍，考虑如何使用这一技术来分析三氯甲烷 (CHCl₃) 的构成，将会是一个很好的练习。