المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10623 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
آثار امللك سعنخ كارع.
2024-07-03
الموظف معي.
2024-07-03
الموظف أمنمأبت.
2024-07-03
الموظف ري (روي)
2024-07-03
الكاهن نفر حتب.
2024-07-03
وفاة حور محب.
2024-07-03

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

The basics of 13C-NMR spectroscopy  
  
1862   03:21 مساءً   date: 10-8-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................

The basics of 13C-NMR spectroscopy

The magnetic moment of a 13C nucleus is much weaker than that of a proton, meaning that NMR signals from 13C nuclei are inherently much weaker than proton signals. This, combined with the low natural abundance of 13C, means that it is much more difficult to observe carbon signals: more sample is required, and often the data from hundreds of scans must be averaged in order to bring the signal-to-noise ratio down to acceptable levels. Unlike 1H-NMR signals, the area under a 13C-NMR signal cannot be used to determine the number of carbons to which it corresponds. This is because the signals for some types of carbons are inherently weaker than for other types – peaks corresponding to carbonyl carbons, for example, are much smaller than those for methyl or methylene (CH2) peaks. Peak integration is generally not useful in 13C-NMR spectroscopy, except when investigating molecules that have been enriched with 13C isotope (see section 5.6B).

The resonance frequencies of 13C nuclei are lower than those of protons in the same applied field - in a 7.05 Tesla instrument, protons resonate at about 300 MHz, while carbons resonate at about 75 MHz. This is fortunate, as it allows us to look at 13C signals using a completely separate 'window' of radio frequencies. Just like in 1H-NMR, the standard used in 13C-NMR experiments to define the 0 ppm point is tetramethylsilane (TMS), although of course in 13C-NMR it is the signal from the four equivalent carbons in TMS that serves as the standard. Chemical shifts for 13C nuclei in organic molecules are spread out over a much wider range than for protons – up to 200 ppm for 13C compared to 12 ppm for protons (s. In addition, sp2 hybridization results in a large downfield shift. The 13C-NMR signals for carbonyl carbons are generally the furthest downfield (170-220 ppm), due to both sp2 hybridization and to the double bond to oxygen.

Because of the low natural abundance of 13C nuclei, it is very unlikely to find two 13C atoms near each other in the same molecule, and thus we do not see spin-spin coupling between neighboring carbons in a 13C-NMR spectrum. There is, however, heteronuclear coupling between 13C carbons and the hydrogens to which they are bound. Carbon-proton coupling constants are very large, on the order of 100 – 250 Hz. For clarity, chemists generally use a technique called broadband decoupling, which essentially 'turns off' C-H coupling, resulting in a spectrum in which all carbon signals are singlets. Below is the proton-decoupled13C-NMR spectrum of ethyl acetate, showing the expected four signals, one for each of the carbons.

 

image104.png

While broadband decoupling results in a much simpler spectrum, useful information about the presence of neighboring protons is lost. However, another modern NMR technique called DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer) allows us to determine how many hydrogens are bound to each carbon. For example, a DEPT experiment tells us that the signal at 171 ppm in the ethyl acetate spectrum is a quaternary carbon (no hydrogens bound, in this case a carbonyl carbon), that the 61 ppm signal is from a methylene (CH2) carbon, and that the 21 ppm and 14 ppm signals are both methyl (CH3) carbons. The details of the DEPT experiment are beyond the scope of this text, but DEPT information will often be provided along with 13C spectral data in examples and problems.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .