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Os químicos orgânicos usam uma técnica chamada espectroscopia de ressonância magnética nuclear, ou RMN, para abreviar, para analisar moléculas orgânicas baseadas em hidrogênio e carbono. Os resultados do teste em um gráfico enganosamente simples mostram um pico para cada átomo na molécula. Definir a relação entre eles - a constante de acoplamento J - permite que os pesquisadores determinem a composição das amostras.
O gráfico de RMN
O gráfico de RMN mede a localização de cada íon pela forma como ele ressoa dentro do campo magnético dos espectroscópios. A ressonância aparece como uma série de picos. Cada pico no gráfico corresponde a um elemento da molécula; portanto, uma molécula contendo um átomo de carbono e três átomos de hidrogênio mostra quatro picos. Cada agrupamento de picos é geralmente referido como um multipleto, mas eles também têm nomes específicos determinados pelo número de picos. Aqueles com dois picos são chamados dupletos, aqueles com três picos são trigêmeos e assim por diante. Alguns são mais complicados: quatro picos podem ser um quádruplo ou um dupleto de dupletos. A diferença é que todos os picos dentro de um quádruplo têm o mesmo espaçamento, enquanto um dupleto de dupletos mostraria dois pares de picos com um espaçamento diferente entre o segundo e o terceiro picos. O mesmo vale para quádruplos e outros multipletos: os picos em um determinado multipleto têm o mesmo espaçamento relativo. Se o espaçamento variar entre eles, você terá um agrupamento de multipletos menores em vez de um grande.
Convertendo picos em Hertz
Os picos são medidos em partes por milhão, o que - nesse meio - milionésimos da frequência de operação dos espectrógrafos, mas as constantes J são expressas em hertz, portanto, você precisará converter os picos antes de determinar o valor de J. Para fazer isso, multiplique o ppm pela frequência dos espectrógrafos em hertz e depois dividir por um milhão. Se o seu valor foi de 1.262 ppm, por exemplo, e o seu espectrógrafo operou a 400 MHz ou 400 milhões de hertz, isso fornece um valor de 504,84 para o primeiro pico.
Chegando a J em um dupleto
Repita esse cálculo para cada pico no multipleto e anote os valores correspondentes. Existem calculadoras online para acelerar esse processo, ou você pode usar uma planilha ou uma calculadora física, se preferir. Para calcular J para um dupleto, basta subtrair o valor mais baixo do mais alto. Se o segundo pico resultar em um valor de 502,68, por exemplo, o valor para J seria 2,02 Hz. Os picos em um trigêmeo ou quádruplo têm o mesmo espaçamento, portanto, você precisará calcular esse valor apenas uma vez.
J em multipletos mais complexos
Em multipletos mais complexos, como um dupleto de dupletos, é necessário calcular uma pequena constante de acoplamento dentro de cada par de picos e uma maior entre os pares de picos. Existem algumas maneiras de chegar à constante maior, mas a mais simples é subtrair o terceiro pico do primeiro e o quarto pico do segundo. O espectrógrafo geralmente tem uma margem de erro que é aproximadamente mais ou menos 0,1 Hz, portanto, não se preocupe se os números variarem um pouco. Faça a média dos dois para chegar à constante maior para este exemplo específico.
Em um duplex de trigêmeos, o mesmo raciocínio se aplica. A constante menor entre os três picos é idêntica, dentro da margem de erro do espectrógrafo, para que você possa calcular J escolhendo qualquer pico no primeiro trigêmeo e subtraindo o valor do pico correspondente no segundo trigêmeo. Em outras palavras, você pode subtrair o valor do pico 4 do valor do pico 1 ou o valor do pico 5 do valor do pico 2, para chegar à constante maior. Repita conforme necessário para multipletos maiores, até calcular J para cada conjunto de picos.