Organiska kemister använder en teknik som kallas kärnmagnetisk resonansspektroskopi, eller NMR för kort, för att analysera organiska molekyler baserade på väte och kol. Testet resulterar i en bedrägligt enkel graf som visar en topp för varje atom i molekylen. Definiera förhållandet mellan dem - J-kopplingskonstanten - gör det möjligt för forskare att bestämma provets smink.

NMR-grafen

NMR-grafen mäter platsen för varje jon genom hur den resonanseras inom spektroskopets magnetiskt fält. Resonansen visar som en serie toppar. Varje topp i grafen motsvarar ett element i molekylen, så en molekyl innehållande en kolatom och tre väteatomer uppvisar fyra toppar. Varje gruppering av toppar kallas generellt som en multiplet, men de har också specifika namn bestämda av antalet toppar. De med två toppar kallas dubbletter, de med tre toppar är tripletter och så vidare. Vissa är knepigare: Fyra toppar kan antingen vara fyrdubblade, eller det kan vara en dubblett av dubblett. Skillnaden är att alla toppar inom en fyrdubbling har samma avstånd, medan en dubblett dubbletter skulle visa två par toppar med ett annat avstånd mellan andra och tredje topparna. Detsamma gäller för fyrdubblar och andra multiplets: Topparna inom en given multipel har samma relativa avstånd. Om avståndet varierar mellan dem, har du en gruppering av mindre multiplar än en stor.

Konvertera toppar till Hertz

Toppar mäts i delar per miljon, vilket - i detta sammanhang - betyder miljoner av spektrografens operationsfrekvens, men J-konstanter uttrycks i hertz, så du måste konvertera topparna innan du bestämmer värdet på J. För att göra detta multiplicera ppm med spektrografens frekvens i hertz och dela sedan av en miljon. Om ditt värde exempelvis var 1 262 ppm, och din spektrograph fungerade vid 400 MHz eller 400 miljoner hertz, ger detta ett värde på 504,84 för den första toppen.

Ankomst till J i en Duplet

Upprepa den beräkningen för varje topp i multipleten och skriv ned motsvarande värden. Det finns onlinekalkylatorer för att påskynda den processen, eller du kan använda ett kalkylblad eller fysisk kalkylator om du föredrar det. För att beräkna J för en dubblett, subtrahera du det lägre värdet från det högre. Om den andra toppen resulterar i ett värde av 502,68, till exempel, skulle värdet för J vara 2,02 Hz. Topparna i en triplett eller fyrdubbel har alla samma avstånd, så du behöver bara beräkna detta värde en gång.

J I mer komplexa multipletter

I mer komplexa multiplettar, t.ex. dubbletter av dubbletter, du måste beräkna en liten kopplingskonstant inom varje par toppar och en större mellan paren av toppar. Det finns ett par sätt att komma fram till den större konstanten, men det enklaste är att subtrahera den tredje toppen från den första och den fjärde toppen från den andra. Spektrografen har vanligtvis en felmarginal som är ungefär plus eller minus 0,1 Hz, så oroa dig inte om siffrorna varierar något. Medel tvåa för att komma fram till den större konstanten för det här specifika exemplet.

I en dubbelsidig triplet gäller samma resonemang. Den mindre konstanta bland de tre toppar är identisk inom spektrografens felmarginal så att du kan beräkna J genom att välja vilken topp som helst i den första tripleten och subtrahera värdet för motsvarande topp i den andra tripleten. Med andra ord kan du subtrahera värdet av topp 4 från värdet av topp 1 eller värdet av topp 5 från värdet av topp 2 för att komma fram till den större konstanten. Upprepa vid behov för större multiplets, tills du har beräknat J för varje uppsättning toppar.