Sådan beregnes J-koblingskonstanter

Organiske kemikere bruger en teknik kaldet nukleær magnetisk resonansspektroskopi eller NMR til kort for at analysere organiske molekyler baseret på brint og kulstof. Testresultaterne i en bedragerisk enkel graf viser en top for hvert atom i molekylet. Definition af forholdet mellem dem - J-koblingskonstanten - gør det muligt for forskere at bestemme prøveens sammensætning.
NMR-grafen

NMR-grafen måler placeringen af hver ion ud fra, hvordan den resonerer i spektroskopets magnetfelt. Resonansen vises som en række toppe. Hver top i grafen svarer til et element i molekylet, så et molekyle, der indeholder et carbonatom og tre hydrogenatomer, viser fire toppe. Hver gruppering af toppe omtales generelt som en multiplet, men de har også specifikke navne bestemt af antallet af toppe. De med to toppe kaldes dubletter, dem med tre toppe er tripletter og så videre. Nogle er sværere: Fire toppe kan være enten en firedobler, eller det kan være en dublet af dupletter. Forskellen er, at alle toppe inden for en firedobler har den samme afstand, mens en kopi af dupletter viser to par toppe med en anden afstand mellem den anden og tredje top. Det samme gælder for firedoblinger og andre multipletter: Toppe inden for en given multiplet har den samme relative afstand. Hvis afstanden varierer mellem dem, har du en gruppe af mindre multipletter i stedet for en stor.
Konvertering af toppe til Hertz

Toppe måles i dele pr. Million, som - i denne sammenhæng - betyder milliondele af spektrografens driftsfrekvens, men J-konstanter udtrykkes i hertz, så du bliver nødt til at konvertere toppe, før du bestemmer værdien af J. For at gøre dette skal du multiplicere ppm med spektrografens frekvens i hertz og derefter dele med en million. Hvis din værdi for eksempel var 1.262 ppm, og din spektrograf opererede ved 400 MHz eller 400 millioner hertz, giver dette en værdi på 504,84 for den første top.
Ankomst til J In a Duplet.

Gentag det beregning for hver top i multipleten, og skriv de tilsvarende værdier ned. Der er online regnemaskiner til at fremskynde processen, eller du kan bruge et regneark eller en fysisk lommeregner, hvis du foretrækker det. For at beregne J for en dublet skal du blot trække den lavere værdi fra den højere. Hvis den anden top resulterer i en værdi på 502,68, for eksempel, ville værdien for J være 2,02 Hz. Toppene inden for en triplet eller firduplet har alle den samme afstand, så du behøver kun at beregne denne værdi én gang.
J I Flere komplekse multipletter

I mere komplekse multipletter, såsom en dublet af dupletter , skal du beregne en lille koblingskonstant inden for hvert par toppe og en større mellem to to par. Der er et par måder at nå frem til den større konstant, men den enkleste er at trække den tredje top fra den første og den fjerde top fra den anden. Spektrografen har normalt en fejlmargin, der er stort set plus eller minus 0,1 Hz, så du skal ikke bekymre dig, 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 den samme ræsonnement. Den mindre konstante blandt de tre toppe er identisk inden for spektrografens fejlmargin, så du kan beregne J ved at vælge en hvilken som helst 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 multipletter, indtil du har beregnet J for hvert sæt toppe.