问个核磁NMR的核自旋量子数问题

liaorongbao

书上说(见附图)，
(1) 如果质子数和中子数都为偶数，那么核自旋量子数为零。
(2) 如果质子数和中子数都为奇数，则核自旋量子数为整数。
(3) 如果一个奇数一个偶数则核自旋量子数为半整数。
有个有机化学的同事问我，为什么是这样的？书上的话怎么解释。

另外，氧原子常见的同位素有16O(8质子+8中子)和17O(8质子+9中子)。16O的核自旋量子数为零，而17O竟然是5/2.
他又问我二者为什么差别这么大，他大概希望17O的核自旋量子数为1/2。

我只能瞎编如下：
质子数为偶数，可以看作质子与质子两两配对，一对质子的自旋相互抵消。
中子数为偶数，可以看作中子与中子两两配对，一对中子的自旋相互抵消。
这样只能解释以上(1)。如果按照这样解释(2)那么(2)中的核自旋量子数只能是唯一的整数1。如果这样解释(3)那么(3)的核自旋量子数只能是唯一的数值1/2。
这个问题目前有结论么？该怎么解释？

wzkchem5

看https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_shell_model以及其中相关链接

imasen

核自旋应该是不成对的质子和中子的角动量完全相消到完全相加这个边界范围里的一个值，具体是多少应该和具体的核能级结构有关。现在给出的核自旋都是实验测得的。这个情况应该可以类比化学里双核的过渡金属体系，比如高自旋的Mn(III)(d4)和Mn(IV)(d3)，实际体系的自旋量子数S应该是在+1/2到+7/2之间(步进为1）。