同位素气体已进入各种化学研讨，是有机分子结构剖析不可或缺的最重要的办法 - 核磁共振光谱。核磁共振是一种非破坏性的，信息丰厚的剖析技能，能够协助研讨人员了解分子结构和动力学。NMR试验能够剖析分子的原子连接在一个分子彼此关系、空间定向和在自然环境中的分子运动，尤其是在蛋白质组学/基因组学和药物发现应用，经过这些结构要害信息，科学家能够深化地了解蛋白质靶标分子、合成的空间关系和候选药物。

磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的，自1940年以来研讨磁矩的技能已得到了开展。物理学家正在从事的核理论的根底研讨为这一作业奠定了根底。1933年，G·O·斯特恩（Stern）和I·艾斯特曼（Estermann）对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。美国哥伦比亚的I·I·拉比（Dr. Isidor Rabi生于1898年）的试验室在这个范畴的研讨中获得了开展。这些研讨对核理论的开展起了很大的效果。Dr. Isidor Rabi因原子和分子束磁共振办法的发明在1944年获得诺贝尔物理学奖，有趣的是，拉比忽视了NMR这一技能的重要性。

当遭到强磁场加快的原子束加以一个已知频率的弱振动磁场时原子核就要吸收某些频率的能量，一起跃迁到较高的磁场亚层中。经过测定原子束在频率逐步变化的磁场中的强度，就可测定原子核吸收频率的大小。这种技能起初被用于气体物质，后来经过斯坦福的F.布络赫（Felix Bloch生于1905年）和哈佛大学的E·M·珀塞尔（Edward Purcell生于1912年）的作业扩大应用到液体和固体。布络赫小组第一次测定

了水中质子的共振吸收，而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收。自从1946年进行这些研讨以来，这个范畴现已敏捷得到了开展。物理学家利用这门技能研讨原子核的性质，一起化学家利用它进行化学反应过程中的鉴定和剖析作业，以及研讨络合物、受阻滚动和固体缺点等方面。1949年，W·D·奈特证明，在外加磁场中某个原子核的共振频率有时由该原子的化学方式决定。比如，可看到乙醇中的质子显示三个独立的峰，别离对应于CH3、CH2和OH键中的几个质子。这种所谓化学位移是与价电子对外加磁场所起的屏蔽效应有关。

随着这一发现核磁共振光谱诞生，并很快成为一个研讨化合物结构重要的剖析办法。关于这一发现，Bloch和Purcell于 1952年被授予诺贝尔物理学奖。

同位素气体的有关概念：

同位素（Isotope）：具有相同原子序数但质量数不同的核素。

稳定性同位素（Stable Isotope）：指质子数相同，中子数不同且无放射性的元素。

标记化合物（Labelled Compound）：用放射性核素或安稳核素取代化合物分子中的一种或几种原子使之能被辨认并可用于示踪的化合物。

示踪剂（Tracer）：具有某些明显特性而易于辨别的物质。将少量该物质与另一物质相混合或附着于此物质时，待测物质的分布状况或其所在位置就能被确认。

丰度（Enrichment）：同位素原子数（或摩尔数）对该元素总原子数（或摩尔数）的比例。

天然丰度（Natural Enrichment）：在一种元素中特定同位素天然存在的丰度。

同位素示踪剂（Isotopic Tracer）：与被示踪元素相同而同位素组成或能态不同的示踪剂。

同位素稀释剖析（Isotope Dilution Analysis）：在样品中加入一定量已知丰度的某元素的同位素（或包含该同位素的物质），经过测定混合物前后它在样品中的丰度，然后求得样品中该元素（或该物质）含量的剖析办法。

同位素效应（Isotope Effect）：由于质量或自旋等核性质的不同而造成的同一元素的同位素原子（或分子）之间物理和化学性质的差异。

原子质量（Atomic Mass）：一种中性原子处于基态的静止质量。

原子质量单位（u，Atomic Mass Unit）：一个12C中性原子处于基态的静止质量的1/12。1u=1.6605655×10-27kg。

阿伏加德罗常数（L，NA）：分子数除以物质的量。NA=N/n= (6.022045±0.000031) ×10 23mol-1。

摩尔质量（M）：质量除以物质的量。M=m/n，式中m为物质的质量，kg/mol。

摩尔（mol）：是一体系的物质的量，该体系中所包含的根本单元数与0.012kg12C的原子数目相等。在运用摩尔时，根本单位应予指明，能够是原子，分子，离子，电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合。