Περιεχόμενο
Οι βιολογικοί χημικοί χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, ή NMR για σύντομο χρονικό διάστημα, για την ανάλυση οργανικών μορίων με βάση το υδρογόνο και τον άνθρακα. Η δοκιμή έχει ως αποτέλεσμα μια απλά γραφική παράσταση που δείχνει μια κορυφή για κάθε άτομο στο μόριο. Ο καθορισμός της σχέσης μεταξύ τους - η σταθερά ζεύξης J - επιτρέπει στους ερευνητές να καθορίσουν τα μακιγιάζ των δειγμάτων.
Το NMR Graph
Το διάγραμμα NMR μετρά τη θέση κάθε ιόντος με τον τρόπο που αντηχεί μέσα στο φασματοσκοπικό μαγνητικό πεδίο. Ο συντονισμός δείχνει ως μια σειρά από κορυφές. Κάθε κορυφή στο γράφημα αντιστοιχεί σε ένα στοιχείο στο μόριο, έτσι ένα μόριο που περιέχει ένα άτομο άνθρακα και τρία άτομα υδρογόνου δείχνει τέσσερις κορυφές. Κάθε ομάδα κορυφών αναφέρεται γενικά ως ένα πολλαπλό, αλλά έχουν επίσης συγκεκριμένα ονόματα που καθορίζονται από τον αριθμό των κορυφών. Εκείνοι με δύο κορυφές ονομάζονται διπλασιασμός, εκείνοι με τρεις κορυφές είναι τριπλές και ούτω καθεξής. Μερικοί είναι πιο δύσκολοι: Τέσσερις κορυφές μπορεί να είναι είτε τετράπλευρο, είτε μπορεί να είναι μια σούπα με διπλές στροφές. Η διαφορά είναι ότι όλες οι κορυφές μέσα σε ένα τετράπλευρο έχουν την ίδια απόσταση, ενώ ένα στυπιοθλιπτικό από τα διπλάρια θα δείχνει δύο ζεύγη κορυφών με διαφορετική απόσταση μεταξύ της δεύτερης και τρίτης κορυφής. Το ίδιο ισχύει για τετράπλευρα και άλλα πολλαπλά: Οι κορυφές μέσα σε ένα δεδομένο πολλαπλό έχουν την ίδια σχετική απόσταση. Εάν η απόσταση διαφέρει μεταξύ τους, έχετε μια ομαδοποίηση μικρότερων πολλαπλών μάλλον παρά μια μεγάλη.
Μετατροπή κορυφών σε Hertz
Οι κορυφές μετρούνται σε μέρη ανά εκατομμύριο, τα οποία - σε αυτό το πλαίσιο - αντιπροσωπεύουν τα εκατομμύρια των λειτουργικών συχνοτήτων του φασματογράφου, αλλά οι σταθερές J εκφράζονται σε hertz, οπότε θα χρειαστεί να μετατρέψετε τις κορυφές πριν προσδιορίσετε την τιμή του J. Για να το κάνετε αυτό πολλαπλασιάστε ppm από τη συχνότητα των φασματογραφιών σε hertz και στη συνέχεια να διαιρέσει κατά ένα εκατομμύριο. Εάν η αξία σας ήταν 1.262 ppm, για παράδειγμα, και ο φασματογράφος σας λειτουργεί σε 400 MHz ή 400 εκατομμύρια hertz, αυτό δίνει μια τιμή 504,84 για την πρώτη κορυφή.
Φτάνοντας σε J σε ένα Duplet
Επαναλάβετε αυτόν τον υπολογισμό για κάθε κορυφή του πολλαπλού και σημειώστε τις αντίστοιχες τιμές. Υπάρχουν ηλεκτρονικοί υπολογιστές για να επιταχύνετε αυτή τη διαδικασία ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα υπολογιστικό φύλλο ή έναν φυσικό υπολογιστή εάν προτιμάτε. Για να υπολογίσετε το J για ένα στυπιοθλίπτη, απλά αφαιρέστε τη χαμηλότερη τιμή από το υψηλότερο. Εάν η δεύτερη κορυφή καταλήγει σε τιμή 502,68, για παράδειγμα, η τιμή για το J θα είναι 2,02 Ηζ. Οι κορυφές μέσα σε μια τριπλή ή τετραπλή έχουν όλα την ίδια απόσταση, οπότε θα πρέπει να υπολογίσετε μόνο μία φορά αυτή την τιμή.
J σε πιο πολύπλοκα πολλαπλάσια
Σε πιο σύνθετα πολλαπλάσια, όπως ένα στύλος από μικροστοιχεία, πρέπει να υπολογίσετε μια μικρή σταθερά σύζευξης μέσα σε κάθε ζεύγος κορυφών και μεγαλύτερη μεταξύ των ζευγών κορυφών. Υπάρχουν μερικοί τρόποι για να φτάσετε στη μεγαλύτερη σταθερά, αλλά το πιο απλό είναι να αφαιρέσετε την τρίτη κορυφή από την πρώτη και την τέταρτη κορυφή από τη δεύτερη. Ο φασματογράφος έχει συνήθως ένα περιθώριο σφάλματος που είναι περίπου συν ή μείον 0,1 Hz, οπότε μην ανησυχείτε αν οι αριθμοί ποικίλλουν ελαφρώς. Μέσος όρος των δύο για να φτάσουμε στη μεγαλύτερη σταθερά για αυτό το συγκεκριμένο παράδειγμα.
Σε μια αμφίδρομη τριάδα, ισχύει το ίδιο σκεπτικό. Η μικρότερη σταθερά μεταξύ των τριών κορυφών είναι πανομοιότυπη, μέσα στο περιθώριο σφάλματος του φασματογράφου, έτσι μπορείτε να υπολογίσετε το J επιλέγοντας οποιαδήποτε κορυφή στην πρώτη τριάδα και αφαιρώντας την τιμή για την αντίστοιχη κορυφή στη δεύτερη τριάδα. Με άλλα λόγια, μπορείτε να αφαιρέσετε την τιμή της κορυφής 4 από την τιμή της κορυφής 1 ή την τιμή της κορυφής 5 από την τιμή της κορυφής 2, για να φτάσετε στην μεγαλύτερη σταθερά. Επαναλάβετε όπως απαιτείται για μεγαλύτερα πολλαπλάσια, μέχρι να υπολογίσετε το J για κάθε σύνολο κορυφών.