Chemicy organiczni używają techniki zwanej spektroskopią magnetycznego rezonansu jądrowego, w skrócie NMR, do analizy cząsteczek organicznych opartych na wodorze i węglu. Wyniki testu na pozornie prostym wykresie pokazują pik dla każdego atomu w cząsteczce. Zdefiniowanie relacji między nimi – stałej sprzężenia J – umożliwia naukowcom określenie składu próbki.
Wykres NMR
Wykres NMR mierzy położenie każdego jonu na podstawie tego, jak rezonuje w polu magnetycznym spektroskopu. Rezonans przedstawia się jako seria pików. Każdy pik na wykresie odpowiada elementowi w cząsteczce, więc cząsteczka zawierająca jeden atom węgla i trzy atomy wodoru ma cztery piki. Każde zgrupowanie pików jest ogólnie określane jako multiplet, ale mają one również określone nazwy określone przez liczbę pików. Te z dwoma szczytami nazywane są dupletami, te z trzema szczytami są trójkami i tak dalej. Niektóre są trudniejsze: cztery szczyty mogą być kwadrupletami lub dupletami. Różnica polega na tym, że wszystkie piki w kwadruplecie mają takie same odstępy, podczas gdy duplet z dupletów pokazuje dwie pary pików o różnych odstępach między drugim i trzecim pikiem. To samo dotyczy kwadrupletów i innych multipletów: piki w danym multiplecie mają takie same odstępy względne. Jeśli odstępy różnią się między nimi, masz grupę mniejszych multipletów, a nie jednego dużego.
Konwersja pików do herców
Piki mierzone są w częściach na milion, co w tym kontekście oznacza milionowe części pracy spektrografu częstotliwość, ale stałe J są wyrażone w hercach, więc przed wyznaczeniem wartości. będziesz musiał przeliczyć piki JOT. Aby to zrobić, pomnóż ppm przez częstotliwość spektrografu w hercach, a następnie podziel przez milion. Jeśli twoja wartość wynosiła na przykład 1,262 ppm, a twój spektrograf działał z częstotliwością 400 MHz lub 400 milionów herców, daje to wartość 504,84 dla pierwszego piku.
Przybycie do J w Duplecie
Powtórz te obliczenia dla każdego piku w multiplecie i zapisz odpowiednie wartości. Istnieją kalkulatory online, które przyspieszają ten proces, lub możesz użyć arkusza kalkulacyjnego lub fizycznego kalkulatora, jeśli wolisz. Aby obliczyć J dla duplikatu, po prostu odejmij niższą wartość od wyższej. Jeśli drugi pik da na przykład wartość 502,68, wartość J będzie wynosić 2,02 Hz. Szczyty w trójce lub kwadruple wszystkie mają takie same odstępy, więc wystarczy obliczyć tę wartość pewnego razu.
J W bardziej złożonych multipletach
W bardziej złożonych multipletach, takich jak duplet dupletów, należy obliczyć małą stałą sprzężenia 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 zwykle ma margines błędu, który wynosi z grubsza plus minus 0,1 Hz, więc nie martw się, jeśli liczby nieznacznie się różnią. Uśrednij te dwa, aby uzyskać większą stałą dla tego konkretnego przykładu.
W dupleksie trojaczków obowiązuje to samo rozumowanie. Mniejsza stała pomiędzy trzema pikami jest identyczna, w granicach błędu spektrografu, więc możesz obliczyć J wybierając dowolny pik w pierwszej trójce i odejmując wartość dla odpowiedniego piku w drugiej tryplet. Innymi słowy, możesz odjąć wartość szczytu 4 od wartości szczytu 1 lub wartość szczytu 5 od wartości szczytu 2, aby uzyskać większą stałą. Powtórz w razie potrzeby dla większych multipletów, aż obliczysz J dla każdego zestawu pików.