Forskjellen mellom 1H NMR og 13C NMR

Hovedforskjell - 1H NMR vs. 13C NMR

Betegnelsen NMR står for Kjernemagnetisk resonans. Det er en spektroskopisk teknikk brukt i analytisk kjemi for bestemmelse av innhold, renhet og molekylære strukturer som er tilstede i en prøve. Det gir oss informasjon om antall og typer atomer som er tilstede i et bestemt molekyl. Basis for NMR er bruken av magnetiske egenskaper av atomkjerner. NMR er et av de sterkeste verktøyene som kan brukes til å bestemme den molekylære strukturen av organiske forbindelser. Det finnes to vanlige typer NMR: 1H NMR og 13C NMR. Hovedforskjellen mellom 1H NMR og 13C NMR er det 1H NMR benyttes for å bestemme typer og antall hydrogenatomer som er til stede i et molekyl, mens 13C NMR benyttes for å bestemme type og antall karbonatomer i et molekyl.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er NMR
      - Basis for NMR, Chemical Shift
2. Hva er 1H NMR
     - Definisjon, Funksjoner, Eksempler
3. Hva er 13C NMR
     - Definisjon, Funksjoner, Eksempler
4. Hva er forskjellen mellom 1H NMR og 13C NMR
     - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: Atomisk Nuclei, Karbon, Magnetiske Egenskaper, NMR, Proton

Hva er NMR

Basis for NMR

Alle atomkjerner er elektrisk ladet (på grunn av tilstedeværelsen av protoner). Noen atomkjerner har en "spin" rundt sin egen akse. Når et eksternt magnetfelt påføres, er det mulig å overføre energi. Med spinnet går atomkjernene til et høyt energinivå fra et basenerginivå. Denne energioverføringen tilsvarer en radiofrekvens, og når spinnen kommer tilbake til basisenerginivået, sendes denne energien med samme frekvens som et signal. Dette signalet brukes til å gi et NMR-spektrum for at atomkjernene.

Kjemisk skift

Kjemisk skift i NMR er resonansfrekvensen til en kjerne i forhold til standarden. Ulike atomkjerner gir forskjellige resonansfrekvenser avhengig av de elektroniske fordelingene. Variasjonene i NMR-frekvenser av samme type kjerner på grunn av forskjeller i elektroniske distribusjoner er kjent som kjemisk skift.

Hva er 1H NMR

1H NMR er en spektroskopisk metode som brukes for å bestemme typer og antall hydrogenatomer tilstede i et molekyl. I denne teknikken oppløses prøven (molekyl / forbindelse) i et egnet løsningsmiddel og plasseres inne i NMR-spektrofotometeret. Da vil utstyret gi et spektrum som viser noen topper for protonene som er tilstede i prøven og i løsningsmidlet også. Men bestemmelsen av protoner tilstede i prøven er vanskelig på grunn av forstyrrelsen som kommer fra løsningsmiddelprotonene. Derfor bør et egnet løsningsmiddel som ikke inneholder noen protoner, brukes. Eks: deuterert vann (D₂O), deuterert aceton ((CD₃)₂CO), CCl₄, etc.

Figur 1: Et 1H-NMR for etylacetat

Her er toppene gitt av forskjellige hydrogenatomer gitt i forskjellige farger.

Det kjemiske forskyvningsområdet for 1H NMR er 0-14 ppm. Ved oppnåelse av NMR-spektrene for 1H NMR benyttes kontinuerlig bølge-metode. Dette er imidlertid en sakte prosess. Siden løsningsmidlet ikke inneholder noen protoner, har 1H NMR-spektra ingen topper for løsningsmidlet.

Hva er 13C NMR

13C NMR brukes til å bestemme type og antall karbonatomer i et molekyl. Her oppløses prøven (molekyl / forbindelse) i et egnet løsningsmiddel og plasseres inne i NMR-spektrofotometeret. Da vil utstyret gi spektra som viser noen topper for protonene som er tilstede i prøven. I motsetning til i 1H NMR kan protonholdige væsker brukes som løsningsmiddel, siden denne metoden bare detekterer karbonatomer, ikke protoner.

Figur 2: 13C NMR for benzen. Siden alle karbonatomer er ekvivalente i molekylet, gir dette NMR spektra bare en topp.

13C NMR er studien av rotasjonsendringer i karbonatomer. Det kjemiske skiftområdet for 13C NMR er 0-240 ppm. For å oppnå NMR-spektret, kan Fourier-transformasjonsmetoden anvendes. Dette er en rask prosess der man kan observere en løsningsmiddeltopp.  

Forskjellen mellom 1H NMR og 13C NMR

Definisjon

'H NMR: 1H NMR er en spektroskopisk metode som brukes for å bestemme typer og antall hydrogenatomer tilstede i et molekyl.

13C NMR: 13C NMR er en spektroskopisk metode som brukes til å bestemme typer og antall karbonatomer som er tilstede i et molekyl.

Gjenkjenning

'H NMR: 1H NMR oppdager protonkjerner.

13C NMR: 13C NMR detekterer karbonkjerne.

Kjemisk skiftområde

'H NMR: Det kjemiske forskyvningsområdet for 1H NMR er 0-14 ppm.

13C NMR: Det kjemiske forskyvningsområdet for 13C NMR er 0-240 ppm.

Metode

'H NMR: Ved oppnåelse av NMR-spektrene for 1H NMR benyttes kontinuerlig bølge-metode.

13C NMR: For å oppnå NMR-spektret, kan Fourier-transformasjonsmetoden anvendes.

progresjon

'H NMR: 1H-NMR-prosessen er langsom.

13C NMR: 13C NMR-prosessen er rask.

Løsningsmiddelpinne

'H NMR: 1H NMR-spektra gir ikke en løsningsmiddel-topp.

13C NMR: 13C NMR gir en løsningsmiddel-topp.

Konklusjon

NMR er en spektroskopisk teknikk som brukes til å bestemme forskjellige former for atomer som er til stede i et gitt molekyl. Det finnes to typer NMR-teknikker kalt som 1H NMR og 13C NMR. Hovedforskjellen mellom 1H NMR og 13C NMR er at 1 H NMR benyttes for å bestemme typer og antall hydrogenatomer som er til stede i et molekyl, mens 13C NMR benyttes for å bestemme type og antall karbonatomer i et molekyl.

Henvisning:

1. Hoffman, Roy. Hva er NMR? 3. mai 2015, tilgjengelig her.
2. Raju Sanghvi, apoteket Følg. "Sammenligning mellom 1 H & 13 C NMR." LinkedIn SlideShare, 20. september 2014, Tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. H NMR-etylacetatkobling vist "Ved 1H_NMR_Ethyl_Acetate_Coupling_shown.GIF: T.vanschaikderivative arbeid: H Padleckas (talk) - Denne filen ble avledet fra 1H NMR Ethyl Acetate Coupling vist - 2.png (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Benzen c13 nmr" Av DFS454 (talk) - (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia