ההבדל העיקרי - NMR 1H מול 13C NMR

המונח NMR מייצג תהודה מגנטית גרעינית. זוהי טכניקה ספקטרוסקופית המשמשת בכימיה אנליטית לקביעת התוכן, הטוהר והמבנים המולקולריים הקיימים במדגם. הוא נותן לנו מידע על המספר וסוגי האטומים הקיימים במולקולה מסוימת. הבסיס ל- NMR הוא השימוש בתכונות מגנטיות של גרעינים אטומיים. NMR הוא אחד הכלים החזקים שבהם ניתן לקבוע את המבנה המולקולרי של תרכובות אורגניות. ישנם שני סוגים נפוצים של NMR: 1H NMR ו- 13C NMR. ההבדל העיקרי בין NMR 1H ל- 13C NMR הוא זה 1H NMR משמש לקביעת סוגי ומספר אטומי המימן הקיימים במולקולה ואילו 13C NMR משמש לקביעת סוג ומספר אטומי הפחמן במולקולה.

אזורי מפתח מכוסים

1. מהו NMR - בסיס NMR, שינוי כימי 2. מהו 1H NMR - הגדרה, תכונות, דוגמאות 3. מהו 13C NMR - הגדרה, תכונות, דוגמאות 4. מה ההבדל בין NMR 1H ל- 13C NMR - השוואה בין הבדלים מרכזיים

מונחי מפתח: גרעינים אטומיים, פחמן, מאפיינים מגנטיים, NMR, פרוטון

מהו NMR

בסיס NMR

כל הגרעינים האטומיים טעונים בחשמל (בשל נוכחותם של פרוטונים). לכמה גרעינים אטומיים יש "ספין" סביב הציר שלהם. כאשר מוחל שדה מגנטי חיצוני, ניתן להעביר אנרגיה; עם סיבוב, הגרעינים האטומיים מגיעים לרמת אנרגיה גבוהה מרמת אנרגיה בסיסית. העברת אנרגיה זו מתאימה לתדר רדיו, וכאשר הספין חוזר לרמת האנרגיה הבסיסית, אנרגיה זו נפלטת בתדר זהה לאות. אות זה משמש להנפקה של ספקטרום NMR לאותם גרעינים אטומיים.

שינוי כימי

שינוי כימי ב- NMR הוא תדר התהודה של גרעין ביחס לתקן. גרעינים אטומיים שונים נותנים תדרי תהודה שונים בהתאם להפצות האלקטרוניות. הווריאציות בתדרי NMR של אותו סוג גרעינים עקב הבדלים בהפצות אלקטרוניות ידועה בשם התזוזה הכימית.

מהו 1H NMR

1H NMR היא שיטה ספקטרוסקופית המשמשת לקביעת סוגי ומספר אטומי המימן הקיימים במולקולה. בטכניקה זו, המדגם (מולקולה/תרכובת) מומס בממס מתאים ומונח בתוך ספקטרופוטומטר ה- NMR. אז הציוד ייתן ספקטרום המציג כמה פסגות לפרוטונים הקיימים במדגם וגם בממס. אך קביעת הפרוטונים הנמצאים במדגם קשה בשל ההפרעה המגיעה מהפרוטונים הממסים. לכן, יש להשתמש בממס מתאים שאינו מכיל פרוטונים כלשהם. לדוגמא: מים מסוממים (ד₂O), אצטון מסוחרר ((CD₃)₂CO), CCl₄, וכו.

איור 1: NMR 1H עבור אתיל אצטט

כאן, הפסגות הניתנות על ידי אטומי מימן שונים ניתנות בצבעים שונים.

טווח השינויים הכימיים של NMR 1H הוא 0-14 עמודים לדקה. בקבלת ספקטרום ה- NMR עבור NMR 1H, נעשה שימוש בשיטת גל רציף. עם זאת, זהו תהליך איטי. מכיוון שהממס אינו מכיל פרוטונים כלשהם, לספקטרום NMR 1H אין פסגות לממס.

מהו 13C NMR

13C NMR משמש לקביעת סוג ומספר אטומי הפחמן במולקולה. גם כאן הדגימה (מולקולה/תרכובת) מומסת בממס מתאים ומוצבת בתוך ספקטרופוטומטר ה- NMR. אז הציוד ייתן ספקטרום המראה כמה פסגות לפרוטונים הקיימים במדגם. שלא כמו ב- NMR 1H, נוזלים המכילים פרוטון יכולים לשמש כממס מכיוון ששיטה זו מזהה אטומי פחמן בלבד, לא פרוטונים.

איור 2: 13C NMR לבנזן. מכיוון שכל אטומי הפחמן שווים במולקולה, ספקטרום ה- NMR הזה נותן רק שיא אחד.

13C NMR הוא המחקר של שינויים בספין באטומי הפחמן. טווח השינויים הכימיים עבור NMR 13C הוא 0-240 עמודים לדקה. כדי להשיג את ספקטרום ה- NMR, ניתן להשתמש בשיטת טרנספורמציה של פורייה. זהו תהליך מהיר בו ניתן לצפות לשיא ממס.

ההבדל בין NMR 1H ל- 13C NMR

הַגדָרָה

NMR 1H: 1H NMR היא שיטה ספקטרוסקופית המשמשת לקביעת סוגי ומספר אטומי המימן הקיימים במולקולה.

13C NMR: 13C NMR היא שיטה ספקטרוסקופית המשמשת לקביעת סוגי ומספר אטומי הפחמן הקיימים במולקולה.

איתור

NMR 1H: 1H NMR לאתר גרעיני פרוטון.

13C NMR: 13C NMR מזהה גרעיני פחמן.

טווח שינויים כימיים

NMR 1H: טווח השינויים הכימיים של 1H NMR הוא 0-14 עמודים לדקה.

13C NMR: טווח השינויים הכימיים של NMR 13C הוא 0-240 עמודים לדקה.

שיטה

NMR 1H: בקבלת ספקטרום ה- NMR עבור NMR 1H, נעשה שימוש בשיטת גל רציף.

13C NMR: כדי להשיג את ספקטרום ה- NMR, ניתן להשתמש בשיטת טרנספורמציה של פורייה.

הִתקַדְמוּת

NMR 1H: תהליך NMR 1H איטי.

13C NMR: תהליך 13C NMR מהיר.

שיא ממס

NMR 1H: ספקטרום NMR 1H אינו נותן שיא ממס.

13C NMR: 13C NMR נותן שיא ממס.

סיכום

NMR היא טכניקה ספקטרוסקופית המשמשת לקביעת צורות האטומים השונות הקיימות במולקולה נתונה. ישנם שני סוגים של טכניקות NMR בשם 1H NMR ו- 13C NMR. ההבדל העיקרי בין 1H NMR ל- 13C NMR הוא כי NMR 1H משמש לקביעת סוגי ומספר אטומי המימן הקיימים במולקולה ואילו 13C NMR משמש לקביעת סוג ומספר אטומי הפחמן במולקולה.

התייחסות:

1. הופמן, רוי. מהו NMR? 3 במאי 2015, זמין כאן. 2. Raju Sanghvi, רוקח עקוב. "השוואה בין 1 H & 13 C NMR." LinkedIn SlideShare, 20 בספטמבר 2014, זמין כאן.

באדיבות התמונה:

1. "1H NMR צימוד אתיל אצטט מוצג" מאת 1H_NMR_Ethyl_Acetate_Coupling_shown.gif: T.vanschaikderivative work: H Padleckas (שיחה)-קובץ זה נגזר מ- 1H NMR Ethyl Acetate הציג-2.png (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 2. "בנזן c13 nmr" מאת DFS454 (שיחה)-(CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia