{"id":356,"date":"2016-12-12T19:53:21","date_gmt":"2016-12-12T18:53:21","guid":{"rendered":"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/?page_id=356"},"modified":"2016-12-13T13:57:33","modified_gmt":"2016-12-13T12:57:33","slug":"strukturaufklaerung","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/index.php\/chemieolympiade\/strukturaufklaerung\/","title":{"rendered":"Strukturaufkl\u00e4rung"},"content":{"rendered":"<h1>NMR-Spektroskopie<\/h1>\n<h3>Der Spin<\/h3>\n<p>Zur quantenmechanischen Beschreibung von Elektronen dienen seit Schr\u00f6dinger die so genannten <strong>Quantenzahlen<\/strong>. Zur Hauptquantenzahl n, Nebenquantenzahl l und Magnetquantenzahl m gesellt sich eine durch die L\u00f6sung der Schr\u00f6dingergleichung damals nicht n\u00e4her beschriebene <strong>Spinquantenzahl s<\/strong>, die die Werte +1\/2 und -1\/2 annehmen kann.<br \/>\nSich den Spin als Eigenrotation des Elektrons vorzustellen hilft nicht wirklich weiter, es gen\u00fcgt, die Tatsache zu akzeptieren, dass atomare Teilchen, die sich in den drei Quantenzahlen n, l und m nicht unterscheiden, dennoch zwei verschiedene Zust\u00e4nde einnehmen k\u00f6nnen, deren Unterschied sich lediglich im Magnetfeld nachweisen l\u00e4sst.<\/p>\n<h3>Spin von Kernteilchen<\/h3>\n<p>Wie\u00a0bereits angedeutet tragen nicht nur Elektronen einen\u00a0Spin, auch Kernteilchen haben diese Eigenschaft. Da\u00a0jeder Kern au\u00dfer <sup>1<\/sup>H mehrere Kernteilchen besitzt, entsteht ein Gesamtspin aus den einzelnen Zust\u00e4nden, der sich genau dann nicht aufheben kann, wenn die Anzahl der Protonen ungerade, die Anzahl der Neutronen ungerade oder beide Werte ungerade sind. Genau solche Atomkerne sind f\u00fcr die chemische Analyse (Kernresonanzspektroskopie) von Bedeutung.<\/p>\n<ul>\n<li><sup>1<\/sup>H &#8211; Das Wasserstoffatom mit einem Proton im Kern<\/li>\n<li><sup>13<\/sup>C\u00a0&#8211; Das Kohlenstoffisotop mit sieben (und nicht sechs) Neutronen im Kern<\/li>\n<\/ul>\n<p>Diese beiden Kerne k\u00f6nnen, so wie ein Elektron, gesamt einen Spin von +1\/2 oder -1\/2 annehmen.<\/p>\n<h3>Spininversion<\/h3>\n<p style=\"text-align: left;\">Wird nun ein Magnetfeld von derjenigen St\u00e4rke angelegt, die ausreicht, um diesen Spin von +1\/2 auf -1\/2 umzukehren (Resonanzfrequenz), l\u00e4sst sich diese Energieaufnahme messen, bzw. in einem Spektrogramm anhand so genannter Peaks ablesen.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR1.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-363 size-large\" src=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR1-1024x489.png\" alt=\"nmr1\" width=\"840\" height=\"401\" srcset=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR1-1024x489.png 1024w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR1-300x143.png 300w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR1-768x367.png 768w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR1-1200x573.png 1200w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR1.png 1421w\" sizes=\"auto, (max-width: 840px) 100vw, 840px\" \/><\/a><strong>Abb. 1\u00a0\u00a0 <\/strong>Peaks und deren zugeh\u00f6rige Fl\u00e4che im NMR Spektrogramm<\/p>\n<h3>Molek\u00fclanalyse<\/h3>\n<p>Sinn zur Molek\u00fclanalyse macht die NMR-Spektroskopie aber nur dann, wenn\u00a0unterschiedlich am Molek\u00fcl gebundene\u00a0H-Atome\u00a0auch mit unterschiedlichen Frequenzen (Frage an KOM: Energien?) angeregt und somit im Spektrogramm unterschieden werden k\u00f6nnen. Erwartungsgem\u00e4\u00df ist genau das der Fall, da es sonst diesen Artikel \u00fcber diese Form der Analytik nicht geben w\u00fcrde.<\/p>\n<h4>Abschirmung &#8211; Entschirmung<\/h4>\n<p>Je nachdem, wie die Kerne von negativer Ladung umgeben sind, spricht man von mehr oder weniger abgeschirmten Teilchen. Je h\u00f6her die negative Ladungsdichte ist, desto mehr ist\u00a0das Proton <strong>abgeschirmt<\/strong>. Umgekehrt spricht man von <strong>entschirmten<\/strong> Protonen, wenn die Ladungsdichte gering ist. Abgeschirmte Protonen tauchen im Spektrogramm weiter rechts, entschirmte weiter links auf.<\/p>\n<h4>Kopplung<\/h4>\n<p>Zus\u00e4tzlich zur Verschiebung im Spektrum ist auch noch eine zweite Eigenschaft f\u00fcr die Analyse dienlich, n\u00e4mlich die Kopplung von Protonen mit den Protonen von einem benachbartem C-Atom. Eine Aufspaltung eines Peaks in Duplets, Triplets oder Quartetts erlauben auf einen R\u00fcckschluss auf die Anzahl dieser H-Atome in der Nachbarschaft. Peaks werden bei n benachbarten H-Atomen immer in n+1 zusammengeh\u00f6rige Peaks aufgespalten.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR2.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-367 size-large\" src=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR2-1024x348.png\" alt=\"nmr2\" width=\"840\" height=\"285\" srcset=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR2-1024x348.png 1024w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR2-300x102.png 300w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR2-768x261.png 768w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR2-1200x408.png 1200w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/NMR2.png 1680w\" sizes=\"auto, (max-width: 840px) 100vw, 840px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><b>\u00a0Abb. 2\u00a0\u00a0 <\/b>Aufspaltung in Duplets, Triplets oder Quartetts<\/p>\n<h4 style=\"text-align: left;\">Integral<\/h4>\n<p>Zuletzt kann man \u00fcber die Anzahl der betroffenen H-Atome im zu analysierenden Molek\u00fcl eine Aussage treffen. Allerdings ist hierzu nicht die Peakh\u00f6he, sondern vielmehr die darunter eingeschlossene Fl\u00e4che die entscheidende Gr\u00f6\u00dfe. Fl\u00e4cheninhalte werden von den Ger\u00e4ten mit ausgegeben und lassen somit am Ausdruck des Spektrogramms sofort R\u00fcckschl\u00fcsse zu.<\/p>\n<h3>Zusammenfassung<\/h3>\n<p>Mit Hilfe der Abschirmung, der Kopplung und dem zugeordneten Integral lassen sich aus Kernresonanzspektrogrammen au\u00dferordentliche genau Aussagen \u00fcber organische Molek\u00fcle treffen. Die Struktur von Verbindungen kann mit dieser Methode genau vorausgesagt werden.<\/p>\n<h3>Beispiele<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/B00.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-374 size-full\" src=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/B00.jpg\" alt=\"b00\" width=\"935\" height=\"286\" srcset=\"https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/B00.jpg 935w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/B00-300x92.jpg 300w, https:\/\/flaskman.gymgmunden.at\/wp-content\/uploads\/2016\/12\/B00-768x235.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 935px) 100vw, 935px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Es gibt drei verschieden Arten von H-Atomen in diesem Molek\u00fcl.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>NMR-Spektroskopie Der Spin Zur quantenmechanischen Beschreibung von Elektronen dienen seit Schr\u00f6dinger die so genannten Quantenzahlen. 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