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Samstag, 27. April 2013, 19:48

NMR-Spektroskopie - Grundlagen

Hallo,

da ich mich früher schon einige Male flüchtig mit den allereinfachsten Grundlagen der NMR-Spektroskopie beschäftigt hatte, wollte ich nun einmal richtig in das Thema einsteigen:

Im Riedel steht:

Zitat

Atomkerne, die eine ungerade Anzahl Protonen oder Neutronen oder eine ungerade Anzahl beider enthaltne, besitzen einen Kernspin. Er beträgt:


Mit I = Kernspinquantenzahl, h = Planck-Konstante. Nun frage ich mich; warum ist das so? Und wie kommt man auf obige Formel?

Übungsaufgabe:



Ich beginne mal mit den einfacheren Strukturelementen; die zwei Methylgruppen sind äquivalent, diese koppeln jeweils mit den zwei H-Atomen der -Gruppe. Gemäß der "n + 1"-Regel müsste das ein Triplett ergeben und auch die Fläche des Peaks deutet daraufhin, dass es sich um die Methylgruppen handelt. Bei etwas tieferem Feld findet man ein Quartett, das sind wohl die H-Atome der -Gruppe. Der Sauerstoff schirmt ab und verschiebt das Signal Richtung tieferes Feld. Ist das nicht etwas hoch das Signal? Ein Sauerstoff direkt am C-Atom würde doch zu einem etwas tieferen Feld führen? Nun denn, die zwei verbleibenden H-Atome sind vicinal angeordnet, so dass man ein Dublett erwartet. Diese liegen auch vor. Und jetzt ist der Rest ganz einfach, das Signal bei tiefstem Feld gehört zum H-Atom ganz links, denn dieses ist in geminaler Position zu den zwei Chlor-Atomen, die natürlich die elektronische Umgebung stark beeinflussen, mithin eine "gute" ²J-Kopplung (sagt man in diesem Falle "große" ²J-Kopplung?). Auch wenn ich es nicht immer erwähnt habe, die Peakfläche, mithin die relative Anzahl der H-Atome, habe ich bei meinen Schlussfolgerungen stets berücksichtigt.

Korrigiert mich, wenn ich falsch liege.

2

Montag, 29. April 2013, 21:14

Nun frage ich mich; warum ist das so? Und wie kommt man auf obige Formel?
Letztlich ist das, was da steht, der Betrag des Kerndrehimpulsvektors. Schauen Sie mal hier oder dort oder versuchen Sie ihr Glück mit dem Atkins, aber Sie wissen ja schon, dass man dem nicht immer trauen kann. Ich jedenfalls muss ehrlich gestehen, dass ich für solche physikalischen Fragestellungen nicht der Richtige bin, insbesondere nicht, wenn es um Quantenchemie geht.

Zitat

Der Sauerstoff schirmt ab und verschiebt das Signal Richtung tieferes Feld.
Die Signale bei tiefem Feld (=links im Spektrum, bei großen ppm-Werten) sind nicht abgeschirmt, sondern entschirmt.

Zitat

Ist das nicht etwas hoch das Signal?
Wenn Sie mit "hoch" zu hohes Feld meinen, dann liegen Sie richtig. Ich habe mal in der spectral database of organic compounds nachgeschaut, da sind reale Spektren abgebildet und da kommt dieses Signal bei etwa 3.7 ppm.

3

Dienstag, 30. April 2013, 20:56

Letztlich ist das, was da steht, der Betrag des Kerndrehimpulsvektors. Schauen Sie mal hier oder dort oder versuchen Sie ihr Glück mit dem Atkins, aber Sie wissen ja schon, dass man dem nicht immer trauen kann.


Ich schaue es mir später an (da ich es momentan eh nicht verstehen würde), ich hatte mir sowieso noch vorgenommen vor Studiumbeginn die Quantenmechanik - wenigstens ansatzweise - durchzuarbeiten.

Zitat

Wenn Sie mit "hoch" zu hohes Feld meinen, dann liegen Sie richtig. Ich habe mal in der spectral database of organic compounds nachgeschaut, da sind reale Spektren abgebildet und da kommt dieses Signal bei etwa 3.7 ppm.


Woran könnte so etwas denn liegen? Oder ist es einfach nur ein "schlechtes" Beispiel (im Sinne von "fiktiven Werten")?

4

Mittwoch, 1. Mai 2013, 20:26

Woran könnte so etwas denn liegen? Oder ist es einfach nur ein "schlechtes" Beispiel (im Sinne von "fiktiven Werten")?
Ich weiß es nicht. Woher haben Sie denn dieses Spektrum? Ist das ein reales oder simuliertes?

5

Mittwoch, 1. Mai 2013, 20:41

Woher haben Sie denn dieses Spektrum? Ist das ein reales oder simuliertes?


Ach, fällt mir gerade ein; ich hatte das Spektrum als Übungsaufgabe aus dem Internet - war kein reales, okay das dürfte es geklärt haben. Vielen Dank!

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »PaprikaChips« (11. Mai 2013, 20:32)


6

Donnerstag, 2. Mai 2013, 08:56

Simulierte H-NMR Spektren entstehen rechnerisch mittels sog. Inkrement-Systeme. Die sind, zumindest für so einfache Moleküle wie das gezeigte, so genau, dass sich eine so große Abweichung vom realen Spektrum nicht ergeben kann. Vielleicht liegt hier irgend ein Tipp- oder Rechenfehler vor. Was auch noch denkbar wäre, dass das gezeigte Spektrum gar nicht zum abgebildeten Molekül gehört, sondern zu einem anderen. Ob das plausibel ist, können Sie sich ja mal ausknobeln, wenn Sie überflüssiges Hirnschmalz zur Verfügung haben. Vielleicht gibt es eins, zu dem die Signale besser passen. Die Zuordnung von Molekülen zu einem gegebenen Spektrum ist aber natürlich eine ungleich schwierigere Aufgabe als umgekehrt.

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