يستخدم الكيميائيون العضويون تقنية تسمى التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ، أو NMR باختصار ، لتحليل الجزيئات العضوية على أساس الهيدروجين والكربون. تظهر نتائج الاختبار في رسم بياني بسيط مخادع ذروة لكل ذرة في الجزيء. تحديد العلاقة بينهما - ثابت اقتران J - يمكن الباحثين من تحديد تركيبة العينة.
الرسم البياني NMR
يقيس الرسم البياني NMR موقع كل أيون من خلال كيفية رنينه داخل المجال المغناطيسي لجهاز التحليل الطيفي. يظهر الرنين على شكل سلسلة من القمم. تتوافق كل قمة في الرسم البياني مع عنصر في الجزيء ، لذلك يظهر الجزيء الذي يحتوي على ذرة كربون واحدة وثلاث ذرات هيدروجين أربع قمم. يشار إلى كل مجموعة من القمم بشكل عام على أنها متعددة ، ولكن لها أيضًا أسماء محددة يحددها عدد القمم. أولئك الذين لديهم قمتان يطلق عليهم الدوبليت ، أما أولئك الذين لديهم ثلاثة قمم فتسمى ثلاثة توائم وما إلى ذلك. بعضها أكثر تعقيدًا: قد تكون القمم الأربعة إما رباعيًا ، أو قد تكون مزدوجة من أزواج مزدوجة. الفرق هو أن جميع القمم داخل رباعي التباعد لها نفس التباعد ، في حين أن الازواج المزدوجة ستظهر زوجين من القمم مع تباعد مختلف بين القمم الثانية والثالثة. وينطبق الشيء نفسه على رباعي التوائم ومضاعفات أخرى: القمم داخل مضاعفات صغيرة لها نفس التباعد النسبي. إذا اختلفت التباعد بينهما ، فلديك مجموعة من المضاعفات الأصغر بدلاً من مجموعة واحدة كبيرة.
تحويل القمم إلى هيرتز
تُقاس القمم بالأجزاء لكل مليون ، والتي - في هذا السياق - تعني جزءًا من المليون من تشغيل مطياف الطيف التردد ، ولكن يتم التعبير عن ثوابت J بالهرتز ، لذا ستحتاج إلى تحويل القمم قبل تحديد قيمة ج. للقيام بذلك ، اضرب جزء في المليون في تردد جهاز الطيف بالهرتز ثم اقسم على مليون. إذا كانت القيمة الخاصة بك 1.262 جزء في المليون ، على سبيل المثال ، وكان مقياس الطيف الخاص بك يعمل عند 400 ميجاهرتز أو 400 مليون هرتز ، فإن هذا يعطي قيمة 504.84 للذروة الأولى.
الوصول إلى J In a Duplet
كرر هذا الحساب لكل قمة في المضاعف ، واكتب القيم المقابلة. توجد حاسبات على الإنترنت لتسريع هذه العملية ، أو يمكنك استخدام جدول بيانات أو آلة حاسبة فعلية إذا كنت تفضل ذلك. لحساب J للنسخة المزدوجة ، اطرح ببساطة القيمة الأقل من القيمة الأعلى. إذا نتج عن الذروة الثانية قيمة 502.68 ، على سبيل المثال ، فإن قيمة J ستكون 2.02 هرتز. القمم ضمن مجموعة ثلاثية أو رباعية لها نفس التباعد ، لذلك ستحتاج فقط إلى حساب هذه القيمة بمجرد.
J في مضاعفات أكثر تعقيدًا
في المجموعات المتعددة الأكثر تعقيدًا ، مثل الازدواج المزدوج ، تحتاج إلى حساب ثابت اقتران صغير داخل كل زوج من القمم وواحد أكبر بين أزواج القمم. هناك طريقتان للوصول إلى الثابت الأكبر ، لكن أبسطها هو طرح القمة الثالثة من الأولى والرابعة من الثانية. عادةً ما يحتوي مقياس الطيف على هامش خطأ يزيد أو ينقص تقريبًا 0.1 هرتز ، لذلك لا تقلق إذا كانت الأرقام تختلف قليلاً. متوسط الاثنين للوصول إلى الثابت الأكبر لهذا المثال المحدد.
في مزدوج من ثلاثة توائم ، ينطبق نفس المنطق. الثابت الأصغر بين القمم الثلاثة متطابق ، ضمن هامش الخطأ في مقياس الطيف ، لذا يمكنك ذلك احسب J باختيار أي قمة في الثلاثي الأول وطرح القيمة المقابلة للذروة في الثانية ثلاثة توائم. بمعنى آخر ، يمكنك طرح قيمة الذروة 4 من قيمة الذروة 1 ، أو قيمة الذروة 5 من قيمة الذروة 2 ، للوصول إلى الثابت الأكبر. كرر حسب الحاجة لمضاعفات أكبر ، حتى تقوم بحساب J لكل مجموعة من القمم.