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
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05
مـعاييـر تحـسيـن الإنـتاجـيـة
2024-11-05
نـسـب الإنـتاجـيـة والغـرض مـنها
2024-11-05
المـقيـاس الكـلـي للإنتاجـيـة
2024-11-05
الإدارة بـمؤشـرات الإنـتاجـيـة (مـبادئ الإنـتـاجـيـة)
2024-11-05
زكاة الفطرة
2024-11-05

الحشرات التي تصيب الحنطة والشعير
27-10-2016
ظاهرة التزهير في شمع النحل (Bloom)
19-11-2017
كوكب اورانوس
1-3-2017
مقامه في غزوة بدر (عليه السلام)
10-02-2015
ما صناعتك ؟
25-3-2018
Basicity of heterocyclic amines
23-10-2020

Carbon NMR Spectroscopy  
  
2216   02:51 مساءً   date: 13-8-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............

Carbon NMR Spectroscopy
The power and usefulness of 1H nmr spectroscopy as a tool for structural analysis should be evident from the past discussion. Unfortunately, when significant portions of a molecule lack C-H bonds, no information is forthcoming. Examples include polychlorinated compounds such as chlordane, polycarbonyl compounds such as croconic acid, and compounds incorporating triple bonds (structures below, orange colored carbons).

Even when numerous C-H groups are present, an unambiguous interpretation of a proton nmr spectrum may not be possible. The following diagram depicts three pairs of isomers (A & B) which display similar proton nmr spectra. Although a careful determination of chemical shifts should permit the first pair of compounds (blue box) to be distinguished, the second and third cases (red & green boxes) might be difficult to identify by proton nmr alone.

These difficulties would be largely resolved if the carbon atoms of a molecule could be probed by nmr in the same fashion as the hydrogen atoms. Since the major isotope of carbon (12C) has no spin, this option seems unrealistic. Fortunately, 1.1% of elemental carbon is the 13C isotope, which has a spin I = 1/2, so in principle it should be possible to conduct a carbon nmr experiment. It is worth noting here, that if much higher abundances of 13C were naturally present in all carbon compounds, proton nmr would become much more complicated due to large one-bond coupling of 13C and 1H.

Many obstacles needed to be overcome before carbon nmr emerged as a routine tool :
i)   As noted, the abundance of 13C in a sample is very low (1.1%), so higher sample concentrations are needed.
ii)   The 13C nucleus is over fifty times less sensitive than a proton in the nmr experiment, adding to the previous difficulty.
iii)   Hydrogen atoms bonded to a 13C atom split its nmr signal by 130 to 270 Hz, further complicating the nmr spectrum.

The most important operational technique that has led to successful and routine 13C nmr spectroscopy is the use of high-field pulse technology coupled with broad-band heteronuclear decoupling of all protons. The results of repeated pulse sequences are accumulated to provide improved signal strength. Also, for reasons that go beyond the present treatment, the decoupling irradiation enhances the sensitivity of carbon nuclei bonded to hydrogen.
When acquired in this manner, the carbon nmr spectrum of a compound displays a single sharp signal for each structurally distinct carbon atom in a molecule (remember, the proton couplings have been removed). The spectrum of camphor, shown on the left below, is typical. Furthermore, a comparison with the 1H nmr spectrum on the right illustrates some of the advantageous characteristics of carbon nmr. The dispersion of 13C chemical shifts is nearly twenty times greater than that for protons, and this together with the lack of signal splitting makes it more likely that every structurally distinct carbon atom will produce a separate signal. The only clearly identifiable signals in the proton spectrum are those from the methyl groups. The remaining protons have resonance signals between 1.0 and 2.8 ppm from TMS, and they overlap badly thanks to spin-spin splitting.

Unlike proton nmr spectroscopy, the relative strength of carbon nmr signals are not normally proportional to the number of atoms generating each one. Because of this, the number of discrete signals and their chemical shifts are the most important pieces of evidence delivered by a carbon spectrum. The general distribution of carbon chemical shifts associated with different functional groups is summarized in the following chart. Bear in mind that these ranges are approximate, and may not encompass all compounds of a given class.




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 .