stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
August Vilhelm Tawaststjerna

August Vilhelm Tawaststjerna (18. syyskuuta 1807 Kuopion pitäjä – 23. tammikuuta 1875 Voronež, Venäjä) oli Venäjän keisarillisessa armeijassa palvellut suomalainen kenraalimajuri.
August Vilhelm Tawaststjernan vanhemmat olivat majuri Henrik Conrad Tawaststjerna ja Maria Juliana Brusin ja puoliso vuodesta 1843  Maria Zamborski. Kenraalit Alexander Tawaststjerna, Jador Tawaststjerna ja Vladimir Tawaststjerna olivat heidän poikiaan.
August Vilhelm Tawaststjerna tuli vuonna 1823 kersantiksi Suomen jääkärirykmentin Kuopion pataljoonan Kuopion komppaniaan, mistä hänet siirrettiin kersantiksi Kuopion pataljoonan Joroisten komppaniaan. Majoittajaksi Kuopion komppaniaan hänet määrättiin 1826, mutta siirrettiin samana vuonna takaisin kersantiksi Joroisten komppaniaan. Seuraavana vuonna Tawaststjerna ylennettiin ensin porte-épée-junkkariksi 3. Suomen tarkk’ampujaprikaatin 5. Kuopion tarkk’ampujapataljoonaan ja sitten vänrikiksi. Vuonna 1828 hänet siirrettiin 45. jääkärirykmenttiin, aliluutnantiksi hän yleni 1829. Vuonna 1831 Tawaststjerna määrättiin palvelukseen 1. merirykmenttiin. Hän osallistui marraskuun kansannousun kukistamiseen Puolassa 1831–1832.
Vuonna 1833 Tawaststjerna siirrettiin H.M. Preussin Prinssi Wilhelmin jalkaväkirykmenttiin. Hänet ylennettiin luutnantiksi 1834, alikapteeniksi 1837, kapteeniksi 1841 ja majuriksi 1845. Tawaststjerna osallistui Unkarin vallankumouksen kukistamiseen 1848–1849. Vuonna 1854 hänet määrättiin ensin H.K.K. Preussin Prinssi Wilhelmin jalkaväkirykmentin 5. reservipataljoonan komentajaksi ja sitten rykmentin 7. reservipataljoonan komentajaksi, mutta vuoden lopulla hänet siirrettiin 4. Kuopion ruotujakoisen tarkk’ampujapataljoonan komentajaksi ja hänet myös ylennettiin everstiluutnantiksi. Everstiksi hän yleni 1855 ja vuonna 1863 hänet määrättiin Donin jalkaväkirykmentin komentajaksi. Lokakuussa 1869 Tawaststjerna  ylennettiin kenraalimajuriksi ja siirrettiin joulukuussa 4. jalkaväkidivisioonan komentajan apulaiseksi.  Eron sotapalveluksesta hän siirrettynä armeijan jalkaväen reserviin helmikuussa 1872.
Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia

Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia eli NMR-spektroskopia (eng. Nuclear Magnetic Resonance) tai pelkkä NMR on lähinnä kemiassa käytetty ydinmagneettiseen resonanssiin perustuva yleinen tutkimusmenetelmä, jolla voidaan tutkia molekyylien ominaisuuksia ja tunnistaa tuntemattomia molekyylejä. Molekyylejä sisältävän näytteen mittaus suoritetaan NMR-spektrometrillä, jossa näyte altistetaan vahvalle ja jatkuvalle magneettikentälle, joka nykyisin saadaan aikaan suprajohtein.
Tyypillinen NMR-spektrometri.
Molekyylejä voidaan tutkia NMR:ssä vain jos niissä olevilla mittauksen kohteena olevilla atomiytimillä on spin. Kaikkien alkuaineiden isotooppeilla ei ole spiniä. Vedyn isotoopilla 1 (1H) ja hiilen isotoopilla 13 (13C) on spin – nämä ovat NMR:ssä useimmin mitattuja ytimiä.
NMR:ssä mitattavat molekyylit usein nestemäisiä tai liuotettu nesteeksi. Tekniikalla voidaan myös mitata kiinteitä aineita. Tosin kiinteiden mittaustekniikat ovat usein vaativampia ja saadut mittaustulokset vaikeatulkintaisempia kuin nesteiden NMR-tutkimuksessa. Kiinteiden NMR-tutkimus on siten nesteiden NMR-tutkimusta harvinaisempaa. Poikkeustapauksissa myös kaasuja voidaan tutkia.
Nykyisten NMR-spektrometrien toimintaperiaate on seuraavanlainen. Molekyyleissä olevat tiettyjen isotooppien atomiytimet alkavat resonoida tai pikemminkin pyöriä (prekessoida) magneettikentässä niille ominaisilla Larmorin taajuuksilla, joka riippuu ydinten spineistä ja kemiallisesta ympäristöstä eli muiden läheisten ydinten ja niiden elektronien ominaisuuksista. Spektrometrin jatkuva magneettikenttä saa ydinten magneettikenttien suuntaa kuvaavat magneettiset momentit asettumaan keskimäärin paikalleen jatkuvan kentän myötäisesti. Mittauksessa nettomagneettimomentit ajetaan pyörintäliikkeeseen, joka ilmenee niiden Larmorin taajuuksilla. Muutos aiheutetaan lyhytkestoisin magneettikentin, joiden muuttuvilla taajuusalueilla on ydinten Larmorin taajuudet. Muuntuvien kenttien lakatessa, kestävät ydinten nettomagneettimomenttien pyörinnät hetken palaten lopulta jatkuvan kentän myötäisiksi. Pyörinnän aikana nettomagneettimomentit mitataan. Saadaan päällekkäisiä taajuuksia sisältävä signaali. Mittaus toistetaan kunnes signaali on kyllin vahva, josta ydinten taajuudet erotetaan Fourierin muunnoksella. Saadaan kuvaaja (NMR-spektri) ydinten ympäristöä kuvastavista Larmorin taajuuksista (ilmaistaan spektrissä ppm-arvoina) ja suhteellisiksi intensiteeteiksi muunnetuista amplitudeista, jotka tilanteesta riippuen kuvastavat ydinten lukumääriä. Spektristä voidaan ehkä päätellä jotakin molekyylin rakenteesta.
Magneettikuvauksen periaatteet ovat samankaltaiset kuin NMR-spektroskopiassa.
Johdanto teoriaan > Spin ja magneettinen momentti

Useilla alkeishiukkasilla on spin, muun muassa elektroneilla, u- ja d-kvarkeilla. Spin on eräänlainen pyörimismäärä, joka kuvaa siis hiukkasen "pyörintää" akselinsa ympäri – hiukkaset eivät oikeasti pyöri, mutta ne käyttäytyvät lähes siten kuin ne pyörisivät.
Atomiydinten protonit ja neutronit koostuvat gluonien yhdistämistä u- ja d-kvarkeista. Protonin kvarkkiyhdistelmä on uud ja neutronin udd. U- ja d-kvarkkien spinit ovat ½, mutta kvarkkien spinit ovat arvoiltaan vastakkaiset eli ne sulkevat toisensa osin pois. Protoniin ja neutroniin jää siten ½ kokonaisspin.
Ytimen u- ja d-kvarkkien spinit voivat tosin olla samanarvoisetkin jos ytimellä on hyvin suuri energia. Siten vaikka protonin spin voi olla 3/2, jolloin se on Δ+-hiukkanen. Näitä on vain suurienergiaisissa olosuhteissa joten ne jätetään NMR:ssä huomiotta.
Spinin omaavilla hiukkasilla ja joskus näistä koostuvilla atomiytimillä on myös ominainen magneettikenttä, jonka suuntaa kuvaa vektori, magneettinen momentti μ (J T-1). µ ja spin pyörimismäärävektori S (J s, vertaa ħ) vektorien välistä suhdetta kuvaa kerroin, gyromagneettinen suhde γ (tässä yhteydessä s−1 T−1)
\mu =\gamma S
Jos γ>0, µ- ja S-vektorit ovat hiukkaselle/ytimelle täysin samasuuntaiset. Jos γ<0, µ ja S ovat erisuuntaiset.
Johdanto teoriaan > Ydinspin

Ytimessä voi olla monia neutroneita, joiden määrä on N, ja protoneita, joiden määrä on Z. Näiden ½ spinit voivat pariutua toistensa spinejä pois sulkien ja/tai lisäten. Ytimen kokonaisspin voi siis olla 0, ½ tai ½ monikerta: 1, 3/2 jne. Ydinspinin symboli on I. Eri yhdistelmillä on erilainen potentiaalienergia, joiden energiaeroja kuvataan energiadiagrammeissa energiatasoina. Tasoista pienienergiaisinta kutsutaan perustilaksi, jossa ydin normaalisti on. Muita kuin perustilan ytimiä ei kuitenkaan tarkastella NMR:ssä.
Perustilan yksityiskohtaisia protonien ja neutronien spinyhdistelmiä ei voi ennustaa yksinkertaisin kaavoin, mutta perustilan ytimen kokonaisspin voidaan (kaavat alla).
Jos N ja Z ovat parilliset, ydin ei näy NMR:ssä, ja sen ydinspin on
I=0
Edeltävän esimerkkejä: 12C, 16O, 18O, 32S.
Jos N ja Z ovat parittomat, ydin näkyy NMR:ssä. Ytimessä siis on 2 paritonta spin ½ hiukkasta eli ydinspin on
I=2{\tfrac {1}{2}}X=X
X on yksikötön kerroin, jonka arvo on 1, 2, 3...
Edeltävän esimerkkejä: 2H (I=1), 10B (I=3), 14N (I=1).
Jos N tai Z on parillinen toisen näistä taas ollessa pariton tai nolla, ydin näkyy NMR:ssä. Ytimessä siis on 1 pariton spin ½ hiukkanen eli ydinspin on
I=1{\tfrac {1}{2}}X={\tfrac {1}{2}}X
Edeltävän esimerkkejä: 1H (I=½), 13C (I=½), 35Cl (I=3/2).
Johdanto teoriaan > Nettomagneettimomentti

NMR-spektrometreissä on vahva magneettikenttä B0, joka on ihannetilanteessa laitteeseen asetetun näytteen joka kohdassa likimain yhtä vahva ja samasuuntainen, jolloin kemiallisilta ympäristöltään ja muutenkin samanlaiset ytimet kokevat sen yhtä vahvana. Ilman B0-kenttää ydinten µ-vektorit eivät kohdistu mihinkään tiettyyn suuntaan – ne ovat sekaisin. Taas B0 vallitessa on energiallisesti suotuisaa että µ-vektorit kääntyvät B0 myötäisesti seuraavan yhtälön mukaisesti:
E_{mag}=-\mu B_{0}\cos \theta
Emag: magneettinen energia (J)
µ: magneettinen momentti (J T−1)
B0: magneettikenttä (T)
θ: µ ja B0 välinen kulma
Edeltävä on skalaarimuodossa. Varsinaisia µ- ja B0-vektoreita käytettäessä yhtälö on pistetulo
E_{mag}=-\mu \cdot B_{0}
Tilanne on verrattavassa magneettien samamerkkisten napojen hyljintään – toisen magneetin pysyessä paikallaan (spektrometrin B0), pyrkii liikkuva magneetti kuten kompassi (ydinten µ) pyörähtämään paikallaan pysyvän magneetin kentän myötäisesti energiansa minimoidakseen.
Yksittäiset ydinten µ-vektorit eivät oikeasti asetu täysin B0 myötäisesti ja voivat myös muuttaa myös suuntaansa NMR-kokeen aikana. Vaihtelut johtuvat ydinten ja elektronien keskinäisistä erityyppisistä vuorovaikutuksista, jotka muuttavat yksittäisten samanlaistenkin ydinten kokeman B0 voimakkuutta hieman hetkestä toiseen. NMR-näytteessä ytimiä on kuitenkin valtavia määriä, joten niiden kaikkien µ aikaansaama summa, nettomagneettimomenttivektori, on paikallaan ja on B0 kanssa täysin samasuuntainen.
Johdanto teoriaan > Prekessio ja Larmorin taajuus

Koska NMR-aktiivisilla (I>0) ytimillä on niissä aina läsnä oleva pyörimismäärävektori eli spin S, alkavat niiden S-vektorit ja samalla µ-vektorit B0 vaikuttaessa pyöriä kartiomaisesti eli prekessoida B0-vektorin ympäri vaihtelevin kulmin. Tilanne on verrattavissa hyrrään, joka pyörii vakionopeudella. Jos hyrrä on kulmassa pyöriessään, se prekessoi (kuva).
Yksittäisten ydinten S-vektorit voivat olla eri kulmissa prekession alkaessa ja hyvin pieni osa jopa täysin kentän myötäisesti tai vastaisesti, jolloin ne eivät prekessoi. Ytimet kuitenkin muuttavat prekessiokulmiaan NMR-kokeen aikana vaikuttaessaan mm. toistensa kokemiin magneettikenttiin omilla kentillään, joiden suuntia µ-vektorit kuvaavat. Prekessio tai sen kulmavaihtelu ei silti muuta µ-vektorien B0 myötäisen suuntautumisen suotuisuudesta johtuvan nettomagneettimomentin suuntaa. Yksittäiset ytimet nimittäin prekessoivat eri vaiheissa ja niitä on näytteessä valtavasti.
Ydinten prekessiota kutsutaan Larmorin prekessioksi ja se tapahtuu kulmataajuudella
\omega =-\gamma B_{0}
ω: Larmorin kulmataajuus (rad s−1)
γ: gyromagneettinen suhde (rad s−1 T−1)
B0: magneettikenttä (T)
ω etumerkki kertoo prekessiosuunnan. Jos ytimen γ>0, ω on negatiivinen ja ytimen S-vektori prekessoi vastapäivään katsojasta, josta B0-vektori loittonee poispäin. γ<0 ytimen ω on positiivinen ja S-vektori prekessoi myötäpäivään.
Johdanto teoriaan > Varjostus

Elektronien sanotaan varjostavan (eng. shield) ympäröimiään atomiytimiä sillä elektronien liike orbitaaleillaan B0-kentässä saa ne muodostamaan omia magneettikenttiään. Kenttien ollessa ytimen kohdalla B0 vastaisia, heikentävät ne ytimen kokemaa kenttää B0 paikallisesti. Siten ytimet prekessoivat hitaammin eli niiden Larmorin taajuus pienenee. Elektronikenttien ollessa B0 vastaisia ytimen kohdalla, puhutaan diamagneettisesta varjostuksesta, jota ilmenee erityisesti pallosymmetrisiä orbitaaleja (s-orbitaali) sisältävillä ytimillä kuten H.
Elektronikenttien ollessa B0 myötäisiä ytimen kohdalla, puhutaan paramagneettisesta varjostuksesta, jota ilmenee erityisesti epäsymmetrisiä orbitaaleja sisältävillä raskailla ytimillä kuten C, F ja P. Paramagneettinen varjostus suurentaa ytimen prekessiotaajuutta. Ytimen varjostus on dia- ja paramagneettisen varjostuksen summa.
Varjostukseen vaikuttaa myös ydinten läheinen kemiallinen ympäristö. Tämä siirtää erilaisten kemiallisten ryhmien prekessiotaajuuksia niille ominaisille taajuusalueille. Siksi 1H-ytimet prekessoivat vaikkapa CH2- ja CH3-ryhmissä eri taajuuksilla. Ilmiötä kutsutaan kemialliseksi siirtymäksi.
Johdanto teoriaan > Signaalin saanti

NMR-spektrometrissä on johdinkelat, joihin johdetaan tietyn taajuinen vaihtovirta. Yksinkertaisissa mittauksissa virta aiheuttaa näytteeseen vaihtovirran taajuudella muuntuvan magneettikentän B1 (katso Maxwellin yhtälöt-artikkeli), joka tuotetaan usein 90° kulmaan suhteessa kenttään B0. Vain ne ytimet, jotka prekessoivat samalla Larmorin taajuudella kuin kelojen aiheuttama kenttä muuntuu, kääntyvät nopeasti µ-vektoreiltaan samaan tasoon kuin B1 eli noin 90° kulmaan niiden alkuperäisestä B0 myötäisestä suunnasta. Yksittäisten ydinten µ ei välttämättä ole täysin samassa tasossa kuin B1, mutta niiden nettomagneettimomentti on.
Nettomagneettimomentti alkaa siis pyöriä ympyrää samassa tasossa kuin B1 vaikuttaa sen sijaan, että se olisi liikkumatta B0 myötäisesti. Kelojen virransyöttö lopetetaan ja B1 lakkaa vaikuttamasta. Nettomagneettimomentti eli ydinten aiheuttama muuttuva magneettikenttä jää silti vaikuttamaan hetkeksi ja tuottaa siksi samoihin keloihin vaihtovirran. Muodostuneen vaihtovirran taajuus on verrannollinen ydinten Larmorin taajuuteen, joka on kemiallisille ympäristöille ominainen, ja amplitudi on usein verrannollinen ydinten lukumäärään. Tutkittava aine voidaan siten ehkä tunnistaa mittaamalla sen kaikkien tai osan NMR:ssä näkyvien ydinten intensiteetit ja taajuudet.
Käytännössä B1 taajuutta muutetaan mikrosekuntien aikana laajan taajuusalueen läpi, sähkönsyöttö lopetetaan ja sitten kaikkien alueelle Larmorin taajuuksiltaan osuvien ydinten signaalit mitataan kerralla. Tämä nopeuttaa mittausta merkittävästi suhteessa tilanteeseen, jossa eri Larmorin taajuuksien ytimet mitattaisiin taajuus kerrallaan.
Laajaa taajuusaluetta käytettäessä usealla eri Larmorin taajuudella prekessoivat ytimet reagoivat kenttään lähes yhtäaikaisesti, jolloin niiden nettomagneettimomentit siirtyvät pyörimään samaan tasoon kuin B1. Pyörintä kuitenkin ilmenee kunkin ytimen eriävillä Larmorin taajuuksilla. Siten mittauksessa saadussa raakasignaalissa (eng. free induction decay, FID) taajuuksiltaan erilaisten ydinten signaalit ovat päällekkäin toisiaan paikoitellen vahvistaen ja heikentäen. Ne voidaan kuitenkin tietokoneen avulla erottaa matemaattisesti Fourierin muunnoksella.
Johdanto teoriaan > NMR-spektri

Raakasignaali, jossa ydinten nettomagneettimomenttien aiheuttamat jännitemuutokset (amplitudit) ovat ajan funktiona, muutetaan Fourierin muunnoksella NMR-spektriksi kutsuttuun kuvaajaan. Yksiulotteisessa spektrissä ydinten signaalien eli "piikkien" intensiteetit ovat niiden Larmorin taajuuden funktiona, mutta yksiulotteisen spektrin x-akselin yksikkönä käytetään ppm-arvoja taajuuden sijaan.
On tosin olemassa mm. kaksi-, kolmi- ja neliulotteisia NMR-spektrejä tuottavia menetelmiä, joita kutsutaan vastaavasti 2D, 3D ja 4D NMR-spektroskopiaksi. Näissä ppm-akseleita on useita.
Johdanto teoriaan > Relaksaatio

Vietäessä näytteen ytimet B0-kenttään, kestää hetki ennen kuin ne kehittävät B0 myötäisen nettomagnettimomentin maksimin. Nettomagneettimomentin M kehittyminen on logaritmista (käänteisen eksponentiaalista). Taas otettaessa näyte pois B0-kentästä, M katoaa näytteestä ajan kuluessa eksponentiaalisesti. Tämä johtuu mm. ydinten omien magneettikenttien vuorovaikutuksista toistensa µ-vektorien suuntautumiseen, jotka lopulta sekoittavat ydinten suuntautumisen aiemmin vaikuttaneen B0 myötäisesti. Ytimet siis rentoutuvat eli relaksoituvat.
B0 myötäisen M muodostumiseen ja katoamiseen kuluu tietty aika, joka saadaan laskettua yhtälöllä, johon sijoitetaan T1-aikakerroin. M muodostumista/katoamista kutsutaan pitkittäisrelaksaatioksi ja joskus spin-hila-relaksaatioksi (eng. longitudinal/spin-lattice relaxation). Jälkimmäinen termi on harhaanjohtava erityisesti puhuttaessa kaasujen tai nesteiden T1-relaksaatiosta, joilla ei ole kidehilarakennetta. Termi tulee historiallisesta selityksestä relaksaatiolle, jonka teoretisoitiin pohjautuvan ydinspinien ja hilan vuorovaikutukseen.
B1 kanssa samassa tasossa pyörivän M palatessa B0 myötäiseksi B1 lakatessa vaikuttamasta, kuvaa tähän kuluvaa aikaa yhtälö, johon sijoitetaan T2-aikakerroin. M muodostumista kutsutaan pitkittäisrelaksaatioksi ja joskus spin-spin-relaksaatioksi (eng. transverse/spin-spin relaxation). Jälkimmäinen termi on harhaanjohtava, sillä se vihjaa ydinspinien vuorovaikutusten johtavan T2-relaksaatioon. Relaksaatio aiheutuu siitä, että ytimet kokevat magneettikentän hieman eri tavoin riippumatta siitä, että vuorovaikuttavatko ytimet keskenään, vai eivät.
Kaikille ytimille pätee T1≥T2. Mitä suurempi T1 tai T2 ytimelle on, sitä pidempi aika relaksaatioon kuluu. Tutkittaessa pieniä molekyylejä sisältäviä nestenäytteitä, T1 ja T2 ovat likimain samat. Suurien molekyylien nestenäytteiden kohdalla T2 on usein paljon pienempi kuin T1. T1-kerroin on usein muutamia millisekunteja, mutta harvinaissa tapauksissa se voi olla päiviä tai kuukausia.
Ppm

Yksiulotteisessa NMR-spektrissä ydinten signaalien intensiteetit ovat niiden Larmorin taajuuden funktiona. NMR-spektrometrien magneettikentät B0 kuitenkin vaihtelevat ja siten myös niissä mitattujen ydinten Larmorin taajuudet. Eri laitteiden NMR-spektrit eivät ole siis suoraan vertailukelpoisia jos spektrin x-akselilla käytetään havaittuja taajuuksia.
Yksiköiden yhtenäistämiseksi NMR-spektrin x-akselilla käytetään Larmorin taajuuden sijaan sovitusti miljoonasosia (ppm), jotka ovat yksiköttömiä eli 123 ppm = 123*10−6. Jos ytimen signaali on kohdassa 123 ppm, sanotaan 123 ppm olevan ytimen kemiallinen siirtymä.
Ppm käyttämiseksi kutakin havaittua Larmorin taajuutta ν (Hz tai kulmataajuutta rad s−1) verrataan standardiksi kutsutun aineen Larmorin taajuuteen νsta (katso tarkemmat aineet kohdasta Standardit). Standardiaine tulee ilmoittaa samassa yhteydessä kuin spektrikin esitetään sillä spektrin ppm-arvot riippuvat standardista. Standardin oma kemiallinen siirtymä δ spektrissä on aina 0 ppm. δ muille ydinten signaaleille on
\delta ={\frac {\nu -\nu _{sta}}{\nu _{sta}}}
Kaava on kemiallisen siirtymän määritelmä. Kertomalla kaavan tulos luvulla 10−6 saadaan tulos ppm-arvona.
Kun ytimen kokema varjostus
kasvaa, sen ppm ja Larmorin taajuus pienenevät suoraan verrannollisesti. Tällöin lähinnä vanhoissa tiedejulkaisuissa δ sanotaan siirtyvän spektrissä yläkenttään (eng. upfield).
vähenee, ppm ja Larmorin taajuus kasvavat suoraan verrannollisesti. δ siirtyy alakenttään (eng. downfield).
Kemialliset siirtymät

Kemiallisen siirtymän δ määritelmä on kohdassa ppm.
δ johtuvat lähinnä varjostuksesta, jota lisäävät erityisesti matalaenergiaisten energiatasojen elektronit. Näiden elektronien määrät kasvavat raskaissa ytimissä, jolloin myös ytimen mahdolliset siirtymät kasvavat. Esimerkiksi kevyen 1H δ ovat yleensä enimmillään 10 ppm. Hieman raskaamman 13C δ taas ovat 200 ppm. Hyvin raskaiden ydinten kuten 209Pb mahdolliset δ voivat olla jo usean tuhannen ppm:n alueella.
Elektronegatiiviset atomit kuten O, Cl ja F vetävät elektroneja molekyylirakenteissa viereisistä ytimistä lisäten viereisten ydinten kokemaa magneettikenttää ppm-arvoja kasvattaen.
Elektronivirtaukset vaikuttavat myös siirtymiin: aromaattiset renkaat toimivat magneettikentässä johdinsilmukoina ja elektronit alkavat kiertää niissä kehää (ns. rengasvirtaus) luoden renkaalle oman donitsimaisen kentän (katso Lenzin laki-artikkeli). Renkaan ulkopuolella ydinten kokema kenttä kasvaa (indusoitu kenttä on B0 myötäisesti) ja niiden ppm kasvaa. Renkaan sisällä koettu kenttä heikkenee (indusoitu kenttä on B0 vastaisesti).
Isotrooppinen siirtymä on keskimääräinen δ, joka johtuu molekyylien nopeasta liikkeestä. Esimerkiksi kemiallisen ryhmän muuntuessa kyllin nopeasti muodosta A muotoon B tasapainoreaktiossa A⇌B, on havaittu δ näiden keskimääräinen δ, vaikkei minkään tasapainoon osallistuvan muodon δ oikeasti vastaisikaan havaittua keskimääräistä ppm-arvoa. Isotrooppiset siirtymät voivat olla erilaiset kiinteissä ja nesteissä.
Viereiset isotoopit vaikuttavat ppm-arvoihin: 12CH312CH2OH ja 13CH312CH2OH siirtymät CH3-ryhmän 1H-ytimille ovat hieman erilaiset. Tämä on toissijainen isotooppisiirtymä – ensisijainen koskee esimerkiksi eroa 1H- ja 2H-ydinten (deuterium) δ välillä 1H-spektrissä.
Kemialliset siirtymät > Korrelaatiotaulukot

Kunkin NMR-aktiivisen ytimen δ ovat usein vain tietyillä ppm-arvojen alueilla. Siten siirtymien ppm-arvoja voidaan listata taulukoihin, joita kutsutaan usein kemiallisen siirtymän korrelaatiotaulukoiksi (eng. correlation tables). Kukin taulukko pätee vain tietylle standardille (katso Ppm-sarake) ja osin myös liuottimelle. Taulukoiden avulla voidaan siten tulkita jonkin molekyylin NMR-spektrissä havaittavat piikit jos molekyylin spektri on mitattu samoissa oloissa kuin taulukonkin arvot on esitetty. Tällaista taulukkoa käyttäen tuntemattoman molekyylin rakenne voidaan ehkä päätellä.
1H-spektreissä δ ovat tavanomaisilla kemiallisilla ryhmillä usein alueella 10–0 ppm. Esimerkiksi TMS standardia käytettäessä RC(O)H eli aldehydin vahvennetun vedyn signaali näkyy 1H-spektrissä usein alueella 9.5–1.5 ppm. Jos tällä alueella näkyy signaali tuntemattoman molekyylin 1H-spektrissä, voidaan aineen ehkä päätellä olevan aldehydi.
13C-spektreissä δ siirtymät ovat usein 200–0 ppm. Esimerkiksi RC(O)H näkyy usein alueella 200–190 ppm.
On myös kehitetty kokeellisesti määritettyjä kaavoja, kuten osin yleispätevä Shooleryn sääntö X–CH2–Y molekyyleille. X ja Y ovat ryhmiä, joilla on vastaavasti taulukoihin listatut vakiot ΔX ja ΔY kaavassa
0.23+\Delta _{X}+\Delta _{Y}=ppm
Zeeman-tilat

Magneettikenttä B0 jakaa NMR-aktiivisen ytimen perustilan (katso Ydinspin-sarake) useampaan Zeeman-tilaan, joiden energiat ovat eri. Ilmiötä kutsutaan ydinten Zeeman-jakautumiseksi, johon liittyy läheisesti elektronien energiatasojen jakautumisesta johtuva Zeemanin ilmiö. Zeeman-tiloja ei tule sekoittaa ydinten energiatasoihin. Zeeman-tilojen lukumäärä on
2I+1=tilojen\ lkm.
I: ydinspin (½, 1, 3/2...)
1H, 13C ja muiden I=½ ydinten Zeeman-tilojen määrä on siten 2 (2*(½)+1). Nämä tilat ovat +½ eli α ja -½ eli β. Tiloja on yli 2 jos ytimen I>½. Näiden ydinten sanotaan olevan kvadrupolisia (eng. quadrupolar). Esimerkiksi 17Al I=5/2, joten sillä on 6 Zeeman-tilaa (2*(5/2)+1), jotka ovat -5/2, -3/2, -½, ½, 3/2, ja 5/2. 14N I=1, joten sillä on 3 Zeeman-tilaa, jotka ovat -1, 0 ja 1.
Zeeman-tilojen välillä vallitsevat yhtä suuret energiaerot, jotka kasvavat lineaarisesti B0 voimistuessa. Eroja eri ole, jos ytimet eivät koe B0-kenttää. Tilojen energiaerot suhteessa perustilaan ovat
\Delta E_{m}=-m\gamma \hbar B_{0}
ΔEm: m potentiaalienergia suhteessa perustilaan (J)
m: Zeeman-tila (0 tai ½ monikerta kuten -½, +½, -1, 0, +1, -5/2 jne.)
γ: gyromagneettinen suhde (rad s−1 T−1)
ħ: redusoitu Planckin vakio (J s)
B0: magneettikenttä (T)
Siten esimerkiksi +½ eli α Zeeman-tila on matalaenergiaisempi kuin -½ eli β. Tilat vaikuttavat heikosti ydinten varjostukseen, ja täten niiden prekessiotaajuuksiin ja NMR-spektrien ppm-arvoihin. Esimerkiksi 1H-ytimen ollessa +½- eli α-tilassa, sen ppm kasvaa suhteessa -½- eli β-tilaan.