Les chimistes organiques utilisent une technique appelée spectroscopie par résonance magnétique nucléaire, ou RMN, pour analyser les molécules organiques à base d'hydrogène et de carbone. Les résultats du test dans un graphique faussement simple montrent un pic pour chaque atome dans la molécule. Définir la relation entre eux - la constante de couplage J - permet aux chercheurs de déterminer la composition de l'échantillon.

Le graphique RMN

Le graphique RMN mesure la position de chaque ion par sa résonance dans le spectroscope champ magnétique. La résonance montre une série de pics. Chaque pic dans le graphique correspond à un élément de la molécule, donc une molécule contenant un atome de carbone et trois atomes d'hydrogène montre quatre pics. Chaque groupe de pics est généralement appelé un multiplet, mais ils ont aussi des noms spécifiques déterminés par le nombre de pics. Ceux avec deux pics sont appelés duplets, ceux avec trois pics sont des triplets et ainsi de suite. Certains sont plus complexes: quatre pics peuvent être soit un quadruplet, soit un doublon de doublons. La différence est que tous les pics dans un quadruplet ont le même espacement, tandis qu'un duplet de duplets montrerait deux paires de pics avec un espacement différent entre les pics deuxième et troisième. Il en va de même pour les quadruplets et autres multiplets: Les pics dans un multiplet donné ont le même espacement relatif. Si l'espacement varie entre eux, vous avez un regroupement de plus petits multiplets plutôt qu'un grand.

Conversion des pics en Hertz

Les pics sont mesurés en parties par million, ce qui - dans ce contexte - signifie des millionièmes de la fréquence de fonctionnement du spectrographe, mais les constantes J sont exprimées en hertz, vous devrez donc convertir les pics avant de déterminer la valeur de J. Pour ce faire, multipliez les ppm par la fréquence du spectrographe en hertz puis divisez par million. Si votre valeur était de 1,262 ppm, par exemple, et que votre spectrographe fonctionne à 400 MHz ou 400 millions hertz, cela donne une valeur de 504,84 pour le premier pic.

Arrivé à J Dans un Duplet

Répétez ce calcul pour chaque pic du multiplet et notez les valeurs correspondantes. Il existe des calculatrices en ligne pour accélérer ce processus, ou vous pouvez utiliser une feuille de calcul ou une calculatrice physique si vous préférez. Pour calculer J pour un doublet, il suffit de soustraire la valeur la plus basse de la valeur la plus élevée. Si le deuxième pic donne une valeur de 502,68, par exemple, la valeur de J serait de 2,02 Hz. Les pics d'un triplet ou quadruplet ont tous le même espacement, donc vous aurez seulement besoin de calculer cette valeur une fois.

J Dans les multiplets plus complexes

Dans les multiplets plus complexes, comme un duplet de duplets, vous devez calculer une petite constante de couplage dans chaque paire de pics et une plus grande entre les paires de pics. Il y a deux façons d'arriver à la plus grande constante, mais la plus simple est de soustraire le troisième pic du premier, et le quatrième pic du second. Le spectrographe a généralement une marge d'erreur de plus ou moins 0,1 Hz, donc ne vous inquiétez pas si les chiffres varient légèrement. Moyenne les deux pour arriver à la plus grande constante pour cet exemple spécifique.

Dans un duplex de triplets, le même raisonnement s'applique. La plus petite constante parmi les trois pics est identique, dans la marge d'erreur du spectrographe, donc vous pouvez calculer J en choisissant n'importe quel pic dans le premier triplet et en soustrayant la valeur pour le pic correspondant dans le deuxième triplet. En d'autres termes, vous pouvez soustraire la valeur du pic 4 de la valeur du pic 1, ou la valeur du pic 5 de la valeur du pic 2, pour arriver à la plus grande constante. Répétez au besoin pour les plus gros multiplets, jusqu'à ce que vous ayez calculé J pour chaque ensemble de pics.