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Les chimistes organiques utilisent une technique appelée spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, ou RMN, pour analyser des molécules organiques à base d'hydrogène et de carbone. Les résultats du test dans un graphique d'une simplicité trompeuse montrent un pic pour chaque atome de la molécule. Définir la relation entre eux - la constante de couplage J - permet aux chercheurs de déterminer la composition des échantillons.
Le graphique RMN
Le graphique de RMN mesure l'emplacement de chaque ion en fonction de sa résonance dans le champ magnétique des spectroscopes. La résonance se présente sous la forme d'une série de pics. Chaque pic du graphique correspond à un élément de la molécule, de sorte qu'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 portent également des noms spécifiques déterminés par le nombre de pics. Ceux avec deux pics s'appellent des duplets, ceux avec trois pics sont des triplets et ainsi de suite. Certains sont plus compliqués: quatre pics peuvent être soit un quadruplet, soit un duplicata de doublons. La différence est que tous les pics d'un quadruplet ont le même espacement, alors qu'un duplet de duplicata montrerait deux paires de pics avec un espacement différent entre les deuxième et troisième pics. Il en va de même pour les quadruplés et les autres multiplets: les pics d'un multiplet donné ont le même espacement relatif. Si l'espacement varie entre eux, vous avez un groupe de petits multiplets plutôt qu'un grand.
Conversion de pics en hertz
Les pics sont mesurés en parties par million, ce qui signifie, dans ce terme, des millionièmes de la fréquence de fonctionnement des spectrographes, mais les constantes J sont exprimées en hertz. Vous devez donc convertir les pics avant de déterminer la valeur de J. Pour cela, multipliez le ppm par la fréquence des spectrographes en hertz, puis diviser par un million. Si votre valeur était de 1,262 ppm, par exemple, et que votre spectrographe fonctionnait à 400 MHz ou à 400 millions de hertz, cela donne une valeur de 504,84 pour le premier pic.
Arriver 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 un tableur ou une calculatrice physique si vous préférez. Pour calculer J pour un duplet, 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 dans un triplet ou un quadruplet ont tous le même espacement, il vous suffira donc de calculer cette valeur une fois.
J En Multiplets Plus Complexes
Dans les multiplets plus complexes, tels que les doublets, vous devez calculer une petite constante de couplage dans chaque paire de pics et une plus grande entre les paires de pics. Il existe plusieurs façons d’atteindre la constante la plus grande, mais la plus simple consiste à soustraire le troisième pic du premier et le quatrième pic du deuxième. Le spectrographe a généralement une marge d’erreur qui est à peu près plus ou moins 0,1 Hz, alors ne vous inquiétez pas si les chiffres varient légèrement. Faites la moyenne des deux pour arriver à la plus grande constante pour cet exemple spécifique.
Dans un duplex de triplés, le même raisonnement s'applique. La constante la plus petite entre les trois pics est identique, à l'intérieur de la marge d'erreur du spectrographe. Vous pouvez donc calculer J en choisissant n'importe quel pic dans le premier triplet et en soustrayant la valeur du pic correspondant dans le second 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 obtenir la plus grande constante. Répétez autant que nécessaire pour les plus grands multiplets, jusqu’à ce que vous calculiez J pour chaque ensemble de pics.