Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 28 - Kärnresonansspektroskopi, av Halvar Johansson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Kemisk förskjutning och
spinn-spinn-koppling
/ .: 3 ■■ 3 ■ i I ■ 2 ■ t
Fig. 4. Schema över kärnspinnorientering och
mul-tipletter i etylklorids etylgrupp vid hög spektral
upplösning; —> spinn parallellt och *— spinn
anti-parallellt med det yttre fältet.
sande funktionella grupper. I det betraktade
fallet polariserar metylgruppens protoner
elektronmolnen kring metylväteatomerna, och
dessa elektroners spinnpolarisation fortplantas
över den kemiska bindningen till
metylengrup-pens protoner vid vilka det sålunda uppstår
ett magnetfält som härrör från metylgruppens
protoner.
I en molekyl av etylklorid, där metylgruppens
samtliga protonspinn är parallella med det
yttre fältet, blir det resulterande fältet vid
me-tylengruppen starkare än i en annan molekyl
där metylgruppens samtliga protonspinn är
antiparallella med det yttre fältet. Eftersom
den magnetiska energin — som förut
framhållits — endast utgör omkring en hundratusendel
av den termiska, finns det praktiskt taget lika
många molekyler av båda slagen (skillnaden
är blott tio på miljonen). För dessa båda fall
får man därför i diagrammet två skilda
resonanser av lika intensitet. Det är de båda yttre
linjerna i CH2-kvartetten (fig. 4).
De trefalt starkare inre linjerna i fig. 4
härrör från molekyler i vilka två av de tre
metylprotonernas spinn är motriktade det tredje.
Det finns tre möjligheter att utvälja två
protonspinn ur tre möjliga. Av denna anledning
får de inre linjerna i CH2-kvartetten trefalt
starkare intensitet än de yttre. CH3-triplettens
uppkomst förklaras på analogt sätt. Det beskrivna
mönstret, en kvartett och en triplett, är mycket
karakteristiskt och kan ofta användas för
identifiering av etylgruppens absorptionsband.
Om den kemiska förskjutningen mellan icke
ekvivalenta kärnor är mycket större än
uppspaltningen inom banden på grund av
spinn-spinn-kopplingen talar man om ett svagt
kopplat spinnsystem och erhåller då ett första
ordningens spektrum. I ett sådant faller
absorp-tionsmaxima i separata band. Varje band kan
tillskrivas en viss grupp likvärdiga väteatomer.
Uppspaltningen i linjer inom banden och
mul-tiplettkomponenternas relativa intensitet
erhålls i allmänhet ur följande regler:
Om en grupp R kopplar med en annan grupp
S som innehåller ns protoner, blir antalet av S
vid R orsakade "linjer" i multipletten ns + 1.
De olika linjernas intensiteter fördelar sig som
binominalkoefficienterna, dvs. ns = 1 ger en
duplett med intensitetsfördelningen 1:1, ns — 2
en triplett med intensitetsfördelningen 1:2:1
osv. Linjerna i multipletterna är ekvidistant
separerade. Avståndet mellan dem, uttryckt i
frekvensenheter, benämnes
kopplingskonstanten J (fig. 3).
Uppspaltningen på grund av kemiska
förskjutningar beror av det yttre fältet, men de av
spinn-spinn-kopplingarna orsakade
uppspaltningarna är oberoende härav.
Kopplingskonstanterna är därför inre molekylära storheter.
Kopplas flera olika grupper med olika
kopplingskonstanter till en grupp, överlagras de
olika uppspaltningarna. I mättade molekyler
avtar kopplingens styrka snabbt med antalet
kemiska bindningar som separerar de kopplade
kärnorna. I en alifatisk molekyl är protoner
som separeras av fyra eller flera
bindningsavstånd i allmänhet inte kopplade. I omättade
och aromatiska föreningar är det möjligt att
observera kopplingen över flera
bindningsavstånd.
När kopplingskonstanterna ej är försumbart
små uppstår komplikationer (fig. 5);
tyngdpunkterna för de olika absorptionsmaxima
förskjuts, och intensitetsfördelningen på linjerna
i multipletterna avviker från
binominalfördel-ningen. En exakt beräkning av uppspaltningar
och intensiteter fordrar lösningen av en
seku-larekvation vars gradtal utomordentligt snabbt
växer med antalet kopplande kärnor. Ännu vid
ganska starkt kopplade system medger
emellertid uppspaltningen i multipletterna
bestämning av kopplingskonstanterna med god
approximation.
Fig. 5. NMR-spektrum av etanol vid hög spektral upplösning.
Referenssubstansen ger resonans vid 30 MHz och 0,705 Wb/m".
Användning
Användning av NMR har redan berörts något.
Den är ett utomordentligt värdefullt
hjälpmedel vid undersökningen av organiska ämnens
struktur. I flera fall kan de upplysningar som
erhålls med NMR inte alls eller i varje fall först
efter ett mycket omfattande arbete erhållas med
andra metoder. I några fall kan
NMR-resulta-ten kompletteras med resultat erhållna enligt
andra metoder, t.ex. infrarödspektrometri.
teknisk tidskrift 1962 h. 28 j25
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
