Οι οργανικοί χημικοί χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, ή NMR για συντομία, για την ανάλυση οργανικών μορίων με βάση το υδρογόνο και τον άνθρακα. Τα αποτελέσματα της δοκιμής σε ένα παραπλανητικά απλό γράφημα δείχνουν μια κορυφή για κάθε άτομο στο μόριο. Ορίζοντας τη σχέση μεταξύ τους - η σταθερά ζεύξης J - επιτρέπει στους ερευνητές να προσδιορίσουν το μακιγιάζ του δείγματος.
Το γράφημα NMR
Το γράφημα NMR μετρά τη θέση κάθε ιόντος με τον τρόπο που αντηχεί στο μαγνητικό πεδίο του φασματοσκοπίου. Ο συντονισμός εμφανίζεται ως μια σειρά κορυφών. Κάθε κορυφή στο γράφημα αντιστοιχεί σε ένα στοιχείο του μορίου, έτσι ένα μόριο που περιέχει ένα άτομο άνθρακα και τρία άτομα υδρογόνου δείχνει τέσσερις κορυφές. Κάθε ομάδα κορυφών αναφέρεται γενικά ως πολλαπλό, αλλά έχουν επίσης συγκεκριμένα ονόματα που καθορίζονται από τον αριθμό των κορυφών. Εκείνοι με δύο κορυφές ονομάζονται διπλές, αυτές με τρεις κορυφές είναι τριπλές και ούτω καθεξής. Μερικές είναι πιο δύσκολες: Τέσσερις κορυφές μπορεί να είναι είτε τετραπλάσιο, ή μπορεί να είναι διπλό αντίγραφο. Η διαφορά είναι ότι όλες οι κορυφές σε ένα τετράπλευρο έχουν την ίδια απόσταση, ενώ ένα διπλό διπλό θα έδειχνε δύο ζεύγη κορυφών με διαφορετικό διάστημα μεταξύ της δεύτερης και της τρίτης κορυφής. Το ίδιο ισχύει και για τα τετραπλάσια και άλλα πολλαπλάσια: Οι κορυφές σε ένα δεδομένο πολλαπλό έχουν το ίδιο σχετικό διάστημα. Εάν η απόσταση διαφέρει μεταξύ τους, έχετε μια ομαδοποίηση μικρότερων πολλαπλών και όχι ενός μεγάλου.
Μετατροπή κορυφών σε Hertz
Οι κορυφές μετρώνται σε μέρη ανά εκατομμύριο, τα οποία - σε αυτό το πλαίσιο - σημαίνουν εκατομμυριοστά της λειτουργίας του φασματογράφου συχνότητα, αλλά οι σταθερές J εκφράζονται σε hertz, οπότε θα πρέπει να μετατρέψετε τις κορυφές πριν καθορίσετε την τιμή του Ι. Για να το κάνετε αυτό, πολλαπλασιάστε το ppm με τη συχνότητα του φασματογράφου σε hertz και μετά διαιρέστε το με ένα εκατομμύριο. Εάν, για παράδειγμα, η τιμή σας ήταν 1.262 ppm και ο φασματογράφος σας λειτουργούσε στα 400 MHz ή 400 εκατομμύρια hertz, αυτό δίνει τιμή 504,84 για την πρώτη κορυφή.
Φτάνοντας στο J In Duplet
Επαναλάβετε αυτόν τον υπολογισμό για κάθε κορυφή στο multiplet και σημειώστε τις αντίστοιχες τιμές. Υπάρχουν ηλεκτρονικές αριθμομηχανές για την επιτάχυνση αυτής της διαδικασίας ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε υπολογιστικό φύλλο ή φυσική αριθμομηχανή, αν προτιμάτε. Για να υπολογίσετε το J για ένα αντίγραφο, απλώς αφαιρέστε τη χαμηλότερη τιμή από το υψηλότερο. Εάν η δεύτερη κορυφή έχει ως αποτέλεσμα τιμή 502,68, για παράδειγμα, η τιμή για το J θα ήταν 2,02 Hz. Οι κορυφές σε ένα τρίδυμο ή τετράπλευρο όλα έχουν το ίδιο διάστημα, οπότε θα πρέπει να υπολογίσετε μόνο αυτήν την τιμή μια φορά.
J Σε πιο σύνθετα πολλαπλάσια
Σε πιο σύνθετα πολλαπλάσια, όπως ένα διπλό αντίγραφο, πρέπει να υπολογίσετε μια μικρή σταθερά σύζευξης σε κάθε ζεύγος κορυφών και μια μεγαλύτερη μεταξύ των ζευγών κορυφών. Υπάρχουν μερικοί τρόποι για να φτάσετε στη μεγαλύτερη σταθερά, αλλά ο απλούστερος είναι να αφαιρέσετε την τρίτη κορυφή από την πρώτη και την τέταρτη κορυφή από τη δεύτερη. Ο φασματογράφος έχει συνήθως περιθώριο σφάλματος που είναι περίπου συν ή μείον 0,1 Hz, οπότε μην ανησυχείτε εάν οι αριθμοί διαφέρουν ελαφρώς. Μέσος όρος των δύο για να φτάσουμε στη μεγαλύτερη σταθερά για αυτό το συγκεκριμένο παράδειγμα.
Σε ένα διπλό τρίδυμο, ισχύει η ίδια συλλογιστική. Η μικρότερη σταθερά μεταξύ των τριών κορυφών είναι ίδια, εντός του περιθωρίου σφάλματος του φασματογράφου, ώστε να μπορείτε υπολογίστε το J επιλέγοντας οποιαδήποτε κορυφή στο πρώτο τρίδυμο και αφαιρώντας την τιμή για την αντίστοιχη κορυφή στο δεύτερο τρίδυμα. Με άλλα λόγια, μπορείτε να αφαιρέσετε την τιμή της κορυφής 4 από την τιμή της κορυφής 1 ή την τιμή της κορυφής 5 από την τιμή της κορυφής 2, για να φτάσετε στη μεγαλύτερη σταθερά. Επαναλάβετε όπως απαιτείται για μεγαλύτερα πολλαπλάσια, έως ότου υπολογίσετε το J για κάθε σύνολο κορυφών.