Zawartość
Chemicy organiczni wykorzystują technikę zwaną spektroskopią magnetycznego rezonansu jądrowego, w skrócie NMR, do analizy cząsteczek organicznych opartych na wodorze i węglu. Wyniki testu na zwodniczo prostym wykresie pokazują pik dla każdego atomu w cząsteczce. Zdefiniowanie zależności między nimi - stałej sprzężenia J - umożliwia naukowcom określenie składu próbek.
Wykres NMR
Wykres NMR mierzy lokalizację każdego jonu według jego rezonansu w polu magnetycznym spektroskopu. Rezonans pokazuje się jako seria pików. Każdy pik na wykresie odpowiada pierwiastkowi w cząsteczce, więc cząsteczka zawierająca jeden atom węgla i trzy atomy wodoru wykazuje cztery piki. Każda grupa pików jest ogólnie nazywana multipletem, ale mają one również określone nazwy określone przez liczbę pików. Te z dwoma pikami nazywane są dupletami, te z trzema pikami są trojaczkami i tak dalej. Niektóre są trudniejsze: cztery szczyty mogą być kwadrupletami lub dupletami dupletów. Różnica polega na tym, że wszystkie piki w kwadruplecie mają takie same odstępy, podczas gdy duplet dupletów pokazywałby dwie pary pików o różnych odstępach między drugim i trzecim pikiem. To samo dotyczy kwadrupletów i innych multipletów: Piki w danym multipletie mają takie same odstępy względne. Jeśli odstępy między nimi są różne, istnieje grupa mniejszych multipletów zamiast jednej dużej.
Konwersja pików na herc
Piki są mierzone w częściach na milion, co - w tym kontekście - oznacza milionowe częstotliwości roboczej spektrografu, ale stałe J są wyrażone w hercach, więc musisz przekonwertować piki przed określeniem wartości J. Aby to zrobić, pomnóż ppm przez częstotliwość spektrografów w hercach, a następnie podzielona przez milion. Jeśli na przykład twoja wartość wynosiła 1,262 ppm, a twój spektrograf działał z częstotliwością 400 MHz lub 400 milionów herców, daje to wartość 504,84 dla pierwszego piku.
Przybywając do J In Duplet
Powtórz obliczenia dla każdego piku w multipletu i zapisz odpowiednie wartości. Istnieją kalkulatory online, które przyspieszają ten proces, lub możesz użyć arkusza kalkulacyjnego lub kalkulatora fizycznego, jeśli wolisz. Aby obliczyć J dla dupletu, wystarczy odjąć niższą wartość od wyższej. Jeśli na przykład drugi pik daje wartość 502,68, wartość dla J wynosiłaby 2,02 Hz. Wszystkie piki w triplecie lub kwadruplu mają takie same odstępy, więc musisz obliczyć tę wartość tylko raz.
J W bardziej złożonych multipletach
W bardziej złożonych multipletach, takich jak duplet dupletów, musisz obliczyć małą stałą sprzęgania w każdej parze pików i większą między parami pików. Istnieje kilka sposobów na uzyskanie większej stałej, ale najprostszym jest odjęcie trzeciego piku od pierwszego, a czwartego piku od drugiego. Spektrograf ma zwykle margines błędu, który jest w przybliżeniu plus lub minus 0,1 Hz, więc nie martw się, jeśli liczby będą się nieznacznie różnić. Uśrednij dwa, aby uzyskać większą stałą dla tego konkretnego przykładu.
W dupleksie trojaczków obowiązuje to samo rozumowanie. Mniejsza stała między trzema pikami jest identyczna, w granicach błędu spektrografu, więc można obliczyć J, wybierając dowolny pik w pierwszej trójce i odejmując wartość dla odpowiedniego piku w drugiej trójce. Innymi słowy, możesz odjąć wartość piku 4 od wartości piku 1 lub wartość piku 5 od wartości piku 2, aby uzyskać większą stałą. Powtarzaj w razie potrzeby dla większych multipletów, aż obliczysz J dla każdego zestawu pików.