المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 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 المرجع الالكتروني للمعلوماتية

مفهوم التنمية المستدامة في العلوم الأخرى - التعريفات البيئية
28-1-2021
الامويون والسلطة
10-5-2020
التعرّف على المنافقين!
24-09-2014
التابعون‏
16-3-2016
الحاجة إلى الدين / في تربية الطفل
30-1-2017
فقه اللغة وعلم اللغة
11-7-2016

Diamagnetic shielding and deshielding  
  
2293   12:23 صباحاً   date: 2-1-2020
Author : LibreTexts Project
Book or Source : ................
Page and Part : .................


Read More
Date: 11-8-2019 1396
Date: 6-8-2019 965
Date: 13-8-2018 1582

Diamagnetic shielding and deshielding

We come now to the question of why nonequivalent protons have different chemical shifts. The chemical shift of a given proton is determined primarily by its immediate electronic environment. Consider the methane molecule (CH4), in which the protons have a chemical shift of 0.23 ppm. The valence electrons around the methyl carbon, when subjected to B0, are induced to circulate and thus generate their own very small magnetic field that opposes B0. This induced field, to a small but significant degree, shields the nearby protons from experiencing the full force of B0, an effect known as local diamagnetic shielding. The methane protons therefore do not experience the full force of B0 - what they experience is called Beff, or the effective field, which is slightly weaker than B0.

image036.png

Therefore, their resonance frequency is slightly lower than what it would be if they did not have electrons nearby to shield them.

Now consider methyl fluoride, CH3F, in which the protons have a chemical shift of 4.26 ppm, significantly higher than that of methane. This is caused by something called the deshielding effect. Because fluorine is more electronegative than carbon, it pulls valence electrons away from the carbon, effectively decreasing the electron density around each of the protons. For the protons, lower electron density means less diamagnetic shielding, which in turn means a greater overall exposure to B0, a stronger Beff, and a higher resonance frequency. Put another way, the fluorine, by pulling electron density away from the protons, is deshielding them, leaving them more exposed to B0. As the electronegativity of the substituent increases, so does the extent of deshielding, and so does the chemical shift. This is evident when we look at the chemical shifts of methane and three halomethane compounds (remember that electronegativity increases as we move up a column in the periodic table).

image038.png

To a large extent, then, we can predict trends in chemical shift by considering how much deshielding is taking place near a proton. The chemical shift of trichloromethane is, as expected, higher than that of dichloromethane, which is in turn higher than that of chloromethane.

image040.png

The deshielding effect of an electronegative substituent diminishes sharply with increasing distance:

image042.png

The presence of an electronegative oxygen, nitrogen, sulfur, or sp2-hybridized carbon also tends to shift the NMR signals of nearby protons slightly downfield:

image044.png

Table 2 lists typical chemical shift values for protons in different chemical environments.

Armed with this information, we can finally assign the two peaks in the the 1H-NMR spectrum of methyl acetate that we saw a few pages back. The signal at 3.65 ppm corresponds to the methyl ester protons (Hb), which are deshielded by the adjacent oxygen atom. The upfield signal at 2.05 ppm corresponds to the acetate protons (Ha), which is deshielded - but to a lesser extent - by the adjacent carbonyl group.

image046.png

 

Finally, a note on the use of TMS as a standard in NMR spectroscopy: one of the main reasons why the TMS proton signal was chosen as a zero-point is that the TMS protons are highly shielded: silicon is slightly less electronegative than carbon, and therefore donates some additional shielding electron density. Very few organic molecules contain protons with chemical shifts that are negative relative to TMS.

image048.png




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 .