Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Sådan beregnes J-koblingskonstanter

Organiske kemikere anvender en teknik kaldet atommagnetisk resonansspektroskopi eller NMR for kort til analyse af organiske molekyler baseret på hydrogen og kulstof. Testen resulterer i en bedragerisk simpel graf, der viser en top for hvert atom i molekylet. Definere forholdet mellem dem - J-koblingskonstanten - gør det muligt for forskere at bestemme prøveens makeup.

NMR-grafen

NMR-grafen måler placeringen af ​​hver ion ved, hvordan den resonerer inden for spektroskopets magnetfelt. Resonansen viser som en række toppe. Hver top i grafen svarer til et element i molekylet, så et molekyle indeholdende et carbonatom og tre hydrogenatomer viser fire toppe. Hver gruppering af toppe refereres generelt til som multiplet, men de har også bestemte navne bestemt af antallet af toppe. De med to toppe kaldes dubletter, de med tre toppe er tripletter og så videre. Nogle er vanskeligere: Fire toppe kan enten være en firedoblet, eller det kan være et duplikat af dubletter. Forskellen er, at alle toppe inden for en firedobling har samme afstand, mens en duplikat af dubletter vil vise to par toppe med en anden afstand mellem anden og tredje top. Det samme gælder for firedobletter og andre multipletter: Toppen i en given multiplet har samme relative afstand. Hvis afstanden varierer mellem dem, har du en gruppering af mindre multipletter i stedet for en stor.

Konvertering af toppe til Hertz

Toppe er målt i dele pr. Million, hvilket - i denne sammenhæng - betyder milliontedele af spektrografens driftsfrekvens, men J-konstanter udtrykkes i hertz, så du bliver nødt til at konvertere toppe, inden du bestemmer værdien af ​​J. For at gøre dette multipliceres ppm med spektrografens frekvens i hertz og divideres derefter af en million. Hvis din værdi f.eks. Var 1,262 ppm, og din spektrografi drives ved 400 MHz eller 400 millioner hertz, giver dette en værdi på 504,84 for den første top.

Ankommer til J i en Duplet

Gentag denne beregning for hver top i multipleten, og skriv ned de tilsvarende værdier. Der er online-regnemaskiner for at fremskynde denne proces, eller du kan bruge et regneark eller en fysisk regnemaskine, hvis du foretrækker det. For at beregne J for en duplikat skal du blot trække den lavere værdi fra den højere. Hvis den anden spids resulterer i en værdi på 502,68, vil værdien for J for eksempel være 2,02 Hz. Toppen i en triplet eller firdoblet har alle samme afstand, så du skal kun beregne denne værdi en gang.

J I flere komplekse multipletter

I mere komplekse multipletter, f.eks. Du skal beregne en lille koblingskonstant inden for hvert par toppe og en større mellem to toppe. Der er et par måder at nå frem til den større konstant, men det enkleste er at trække den tredje top fra den første og den fjerde top fra den anden. Spektrografen har normalt en fejlmargin, der er omtrent plus eller minus 0,1 Hz, så rolig ikke, hvis tallene varierer lidt. Gennemsnit de to for at nå frem til den større konstant for dette specifikke eksempel.

I en duplex af tripletter gælder samme begrundelse. Den mindre konstant blandt de tre toppe er identisk inden for spektrografens fejlmargin, så du kan beregne J ved at vælge en top i den første triplet og trække værdien for den tilsvarende top i den anden triplet. Med andre ord kan du trække værdien af ​​top 4 fra værdien af ​​top 1 eller værdien af ​​top 5 fra værdien af ​​top 2 for at nå frem til den større konstant. Gentag efter behov for større multiplets, indtil du har beregnet J for hvert sæt toppe.