第110回 薬剤師国家試験 問4（スピン量子数・ゼーマン分裂）

■ 解答
5　ゼーマン分裂

■ 解説
スピン量子数が 1/2 の原子核（¹H や ¹³C など）は、外部磁場がないときには 1 つのエネルギー状態しか持ちません。
しかし、外部磁場をかけるとスピンの向きによってエネルギーが変化し、2 つのエネルギー準位に分かれます。

• 磁場と同じ向きのスピン → 低エネルギー
• 磁場と反対向きのスピン → 高エネルギー
  このように、外部磁場によってエネルギー準位が分裂する現象を ゼーマン分裂（Zeeman splitting） といいます。
  NMR（核磁気共鳴）は、この 2 つのエネルギー準位の差に相当する電磁波（ラジオ波）を吸収することでシグナルが観測される解析法です。
  つまり、ゼーマン分裂が起こることで NMR 測定が可能になるという関係になっています。

■ 選択肢のポイント解説
1　化学シフト（誤）
核の周囲の電子環境の違いによって共鳴位置が変化する現象。
NMR のピーク位置を示す指標であり、エネルギー準位の「2分裂」とは別の概念。

2　McLafferty（マクラファティー）転位（誤）
質量分析（MS）で見られる特有の開裂反応。
カルボニル化合物の γ位の水素が関与する反応で、NMR のスピン分裂とは無関係。

3　ラジカル開裂（誤）
分子が均等開裂してラジカルを生じる反応。
主に MS や反応機構の文脈で扱われ、磁場によるエネルギー準位の分裂とは関係しない。

4　超微細分裂（誤）
電子スピンと原子核スピンの相互作用によってエネルギー準位が細かく分かれる現象。
主に ESR（電子スピン共鳴）で扱われ、NMR の基本的な 2分裂とは異なる。

5　ゼーマン分裂（正）
外部磁場によってスピン状態が 2 つのエネルギー準位に分かれる現象。
本問の記述に最も適合する。