Chimiștii organici folosesc o tehnică numită spectroscopie de rezonanță magnetică nucleară sau RMN pe scurt, pentru a analiza moleculele organice pe bază de hidrogen și carbon. Rezultatele testului într-un grafic înșelător de simplu arată un vârf pentru fiecare atom din moleculă. Definirea relației dintre ele - constanta de cuplare J - permite cercetătorilor să determine structura eșantionului.
Graficul RMN
Graficul RMN măsoară locația fiecărui ion prin modul în care rezonează în câmpul magnetic al spectroscopului. Rezonanța arată ca o serie de vârfuri. Fiecare vârf din grafic corespunde unui element din moleculă, deci o moleculă care conține un atom de carbon și trei atomi de hidrogen prezintă patru vârfuri. Fiecare grupare de vârfuri este denumită în general un multiplet, dar au și nume specifice determinate de numărul de vârfuri. Cei cu două vârfuri se numesc duplete, cei cu trei vârfuri sunt triplete și așa mai departe. Unele sunt mai complicate: patru vârfuri pot fi fie un cvadruplet, fie ar putea fi un duplet de duplete. Diferența este că toate vârfurile dintr-un cvadruplet au aceeași distanță, în timp ce un duplet de duplete ar arăta două perechi de vârfuri cu o distanță diferită între al doilea și al treilea vârf. Același lucru este valabil și pentru cvadruplete și alte multiplete: Vârfurile dintr-un multiplet dat au aceeași distanță relativă. Dacă distanța variază între ele, aveți o grupare de multiplete mai mici decât una mare.
Conversia vârfurilor în hertz
Vârfurile sunt măsurate în părți pe milion, ceea ce - în acest context - înseamnă milionimi din funcționarea spectrografului frecvența, dar constantele J sunt exprimate în hertz, deci va trebui să convertiți vârfurile înainte de a determina valoarea J. Pentru a face acest lucru, înmulțiți ppm cu frecvența spectrografului în hertz și apoi împărțiți cu un milion. Dacă valoarea dvs. a fost de 1,262 ppm, de exemplu, și spectrograful dvs. a funcționat la 400 MHz sau 400 de milioane de hertz, aceasta oferă o valoare de 504,84 pentru primul vârf.
Ajungând la J În Duplet
Repetați acel calcul pentru fiecare vârf din multiplet și scrieți valorile corespunzătoare. Există calculatoare online pentru a accelera acest proces sau puteți utiliza o foaie de calcul sau un calculator fizic, dacă preferați. Pentru a calcula J pentru un duplet, scade pur și simplu valoarea inferioară din cea mai mare. Dacă al doilea vârf are ca rezultat o valoare de 502,68, de exemplu, valoarea pentru J ar fi 2,02 Hz. Culmile într-un triplet sau cvadruplet toate au aceeași distanță, așa că va trebui doar să calculați această valoare o singura data.
J În multiplete mai complexe
În multiplete mai complexe, cum ar fi un duplet de duplete, trebuie să calculați o mică constantă de cuplare în fiecare pereche de vârfuri și una mai mare între perechile de vârfuri. Există câteva modalități de a ajunge la constanta mai mare, dar cea mai simplă este să scădem al treilea vârf din primul și al patrulea vârf din al doilea. Spectrograful are de obicei o marjă de eroare de aproximativ 0,1 Hz, deci nu vă faceți griji dacă numerele variază ușor. Faceți media celor doi pentru a ajunge la constanta mai mare pentru acest exemplu specific.
Într-un duplex de triplete, se aplică același raționament. Constanta mai mică dintre cele trei vârfuri este identică, în marja de eroare a spectrografului, așa că puteți calculați J alegând orice vârf din primul triplet și scăzând valoarea pentru vârful corespunzător din al doilea triplet. Cu alte cuvinte, puteți scădea valoarea vârfului 4 din valoarea vârfului 1 sau valoarea vârfului 5 din valoarea vârfului 2, pentru a ajunge la constanta mai mare. Repetați după cum este necesar pentru multiplete mai mari, până când ați calculat J pentru fiecare set de vârfuri.