Содержание
Органические химики используют технику, называемую ядерно-магнитно-резонансную спектроскопию, или сокращенно ЯМР, для анализа органических молекул на основе водорода и углерода. Результаты теста на обманчиво простом графике показывают пик для каждого атома в молекуле. Определение отношения между ними - константа связи J - позволяет исследователям определять состав образцов.
График ЯМР
График ЯМР измеряет местоположение каждого иона по тому, как он резонирует в магнитном поле спектроскопа. Резонанс показывает как ряд пиков. Каждый пик на графике соответствует элементу в молекуле, поэтому молекула, содержащая один атом углерода и три атома водорода, показывает четыре пика. Каждую группу пиков обычно называют мультиплетом, но они также имеют конкретные имена, определяемые количеством пиков. Те, у кого два пика, называются дуплетами, те, у кого три пика - триплеты и так далее Некоторые хитрее: четыре пика могут быть либо квадруплетом, либо дуплетом дуплетов. Разница заключается в том, что все пики в квадруплете имеют одинаковый интервал, в то время как дуплет дуплетов будет показывать две пары пиков с разным интервалом между вторым и третьим пиками. То же самое относится и к квадруплетам и другим мультиплетам: пики в данном мультиплете имеют одинаковый относительный интервал. Если расстояние между ними различается, у вас есть группа меньших мультиплетов, а не одна большая.
Преобразование пиков в герц
Пики измеряются в частях на миллион, что - в этом значении - означает миллионные доли рабочей частоты спектрографов, но J-константы выражаются в герцах, поэтому вам необходимо преобразовать пики перед определением значения J. Чтобы сделать это, умножьте м.д. по частоте спектрографа в герцах и затем делится на миллион. Например, если ваше значение составляло 1,262 ч / млн, а ваш спектрограф работал на частоте 400 МГц или 400 миллионов герц, это дает значение 504,84 для первого пика.
Прибытие в J в дуплете
Повторите этот расчет для каждого пика в мультиплете и запишите соответствующие значения. Существуют онлайн-калькуляторы для ускорения этого процесса, или вы можете использовать электронную таблицу или физический калькулятор, если хотите. Чтобы вычислить J для дуплета, просто вычтите нижнее значение из более высокого. Если второй пик приводит к значению 502,68, например, значение для J будет 2,02 Гц. Все пики в триплете или четверке имеют одинаковое расстояние, поэтому вам нужно рассчитать это значение только один раз.
J в более сложных мультиплетах
В более сложных мультиплетах, таких как дуплет дуплетов, необходимо рассчитать небольшую константу связи в каждой паре пиков и большую константу между парами пиков. Есть несколько способов получить большую константу, но самый простой - вычесть третий пик из первого и четвертый пик из второго. Спектрограф обычно имеет предел погрешности, который составляет примерно плюс или минус 0,1 Гц, поэтому не беспокойтесь, если числа слегка изменяются. Усредните два, чтобы получить большую константу для этого конкретного примера.
В дуплексе триплетов применяется то же самое рассуждение. Меньшая постоянная среди трех пиков одинакова в пределах погрешности спектрографа, поэтому вы можете рассчитать J, выбрав любой пик в первом триплете и вычтя значение для соответствующего пика во втором триплете. Другими словами, вы можете вычесть значение пика 4 из значения пика 1 или значение пика 5 из значения пика 2, чтобы получить большую константу. Повторяйте по мере необходимости для больших мультиплетов, пока не рассчитаете J для каждого набора пиков.