Ядра атомів також характеризуються спіном. З фізичної точки зору, спін описує обертання ядра навколо осі. Значення спинив ядер характеризуються квантовим числом I. Воно може приймати значення 0, 1/2. 1, 3/2. 2, 5/2 і т.д. Дробові значення числа I означають, що ядерний спін некомпенсованих. Оскільки заряд ядер позитивний, при їх обертанні утворюється магнітне поле, і ці магнітики (ядра) можуть взаємодіяти із зовнішнім магнітним полем. Залежно від напрямку обертання ядра і напрямки зовнішнього магнітного поля, які збігаються чи не збігаються один з одним, відбувається розщеплення спінових станів ядра по енергії. Цей ефект використовують для спектроскопічного визначення енергетичних станів ядер методом ядерного магнітного резонансу (ЯМР). У медицині цей метод використовують при магнітно-резонансної томографії (МРТ).
Змінюючи напруженість магнітного поля при постійній радіочастоті випромінювання, або змінюючи радіочастоти при постійному магнітному полі, в приладі реєструють спектри ЯМР. ЯМР-спектр вдається отримати тільки для деяких ізотопів, зокрема, мають I = 1/2 (1 H. 13 С. 19 F і 31 Р).
На ЯМР-спектр атомів впливає їх хімічне оточення, викликаючи зрушення спектра. По ньому можна судити про тип оточення, про геометрію центру, про пов'язані з ним функціональних групах. Наявність некомпенсованого ядерного спина має позначатися на властивостях хімічної сполуки в цілому.
У наведених нижче таблицях властивостей елементів наявність парамагнітних ізотопів позначено знаком «*».
Медична біонеорганіка. Г.К. баранчиків