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Los químicos orgánicos usan una técnica llamada espectroscopía de resonancia magnética nuclear, o NMR para abreviar, para analizar moléculas orgánicas basadas en hidrógeno y carbono. Los resultados de la prueba en un gráfico engañosamente simple muestran un pico para cada átomo en la molécula. La definición de la relación entre ellos, la constante de acoplamiento J, permite a los investigadores determinar la composición de las muestras.
El gráfico de RMN
El gráfico de RMN mide la ubicación de cada ion por cómo resuena dentro del campo magnético de los espectroscopios. La resonancia se muestra como una serie de picos. Cada pico en el gráfico corresponde a un elemento en la molécula, por lo que una molécula que contiene un átomo de carbono y tres átomos de hidrógeno muestra cuatro picos. Cada agrupación de picos se conoce generalmente como un multiplete, pero también tienen nombres específicos determinados por el número de picos. Los que tienen dos picos se llaman duplets, los que tienen tres picos son trillizos, etc. Algunos son más complicados: cuatro picos pueden ser un cuadruplete o un duplet de duplets. La diferencia es que todos los picos dentro de un quadruplet tienen el mismo espacio, mientras que un duplet de duplets mostraría dos pares de picos con un espacio diferente entre el segundo y el tercer pico. Lo mismo es cierto para los cuádruplets y otros multipletes: los picos dentro de un multiplete dado tienen el mismo espacio relativo. Si el espaciado varía entre ellos, tiene una agrupación de multipletes más pequeños en lugar de uno grande.
Convertir picos a hercios
Los picos se miden en partes por millón, lo que, en este sentido, significa millonésimas de la frecuencia de operación de los espectrógrafos, pero las constantes J se expresan en hercios, por lo que deberá convertir los picos antes de determinar el valor de J. Para hacer esto, multiplique ppm por la frecuencia de los espectrógrafos en hercios y luego dividir por un millón. Si su valor era 1.262 ppm, por ejemplo, y su espectrógrafo funcionaba a 400 MHz o 400 millones de hercios, esto da un valor de 504.84 para el primer pico.
Al llegar a J en un Duplet
Repita ese cálculo para cada pico en el multiplete y anote los valores correspondientes. Hay calculadoras en línea para acelerar ese proceso, o puede usar una hoja de cálculo o una calculadora física si lo prefiere. Para calcular J para un duplet, simplemente resta el valor más bajo del más alto. Si el segundo pico resulta en un valor de 502.68, por ejemplo, el valor para J sería 2.02 Hz. Todos los picos dentro de un triplete o cuadruplete tienen el mismo espacio, por lo que solo necesitará calcular este valor una vez.
J en multiplets más complejos
En los multipletes más complejos, como un duplet de duplets, debe calcular una pequeña constante de acoplamiento dentro de cada par de picos y una más grande entre los pares de picos. Hay un par de maneras de llegar a la constante más grande, pero la más simple es restar el tercer pico del primero y el cuarto pico del segundo. El espectrógrafo generalmente tiene un margen de error que es aproximadamente más o menos 0.1 Hz, así que no se preocupe si los números varían ligeramente. Promedio de los dos para llegar a la constante más grande para este ejemplo específico.
En un dúplex de trillizos, se aplica el mismo razonamiento. La constante más pequeña entre los tres picos es idéntica, dentro del margen de error de los espectrógrafos, por lo que puede calcular J eligiendo cualquier pico en el primer triplete y restando el valor del pico correspondiente en el segundo triplete. En otras palabras, puede restar el valor del pico 4 del valor del pico 1, o el valor del pico 5 del valor del pico 2, para llegar a la constante más grande. Repita según sea necesario para los múltiplos más grandes, hasta que haya calculado J para cada conjunto de picos.