A4.9 Kemisk skift

NoteDet skal du kunne
  • forklare, hvorfor et elektronegativt atom i nærheden giver et højere kemisk skift
  • bruge en tabel over typiske kemiske skift
  • knytte signalerne i et spektrum til grupperne i et molekyle
  • forudsige de kemiske skift for et simpelt molekyle

Antallet af signaler viser, hvor mange slags hydrogenatomer et molekyle har. Det kemiske skift viser, hvor de sidder. I dette afsnit møder du de første grupper: hydrogenatomer i en carbonkæde, ved siden af en carbonylgruppe og ved siden af et oxygenatom. Flere grupper kommer til i afsnit A4.12.

Naboerne bestemmer det kemiske skift

I afsnit A4.7 så du, at elektronerne skærmer hydrogenkernen. Jo færre elektroner der er omkring kernen, jo højere er det kemiske skift.

Figur 1: Tre methylgrupper med forskellige naboer.
  • I en carbonkæde er hydrogenatomerne kun omgivet af carbon og hydrogen. Ingen atomer trækker i elektronerne, så kernerne er godt skærmet. Signalerne ligger omkring 1 ppm.
  • En carbonylgruppe, C=O, trækker lidt i elektronerne på nabocarbonatomet. Signalerne ligger omkring 2 ppm.
  • Et oxygenatom direkte på carbonatomet trækker kraftigt i elektronerne. Signalerne ligger omkring 3,5 ppm.

De første grupper

Figur 2: Typiske kemiske skift for de første grupper.
Hydrogenatomet sidder Skrives δ i ppm
i en methylgruppe i en carbonkæde CH3−C 0,8 til 1,0
i en CH2-gruppe i en carbonkæde C−CH2−C 1,2 til 1,4
i en CH-gruppe i en carbonkæde C−CH−C 1,4 til 1,7
på carbonatomet ved siden af C=O H−C−C=O 2,0 til 2,6
på et carbonatom med oxygen, i alkoholer og ethere H−C−O 3,3 til 4,0
på et carbonatom med oxygen, i estere H−C−O−C=O 3,7 til 4,3

I skrivemåden H−C−O er det hydrogenatomet til venstre, der giver signalet. Resten viser, hvad carbonatomet er bundet til.

Tallene er typiske værdier. Tabeller i forskellige bøger har lidt forskellige grænser. Til prøven bruger du den tabel, du har med.

Virkningen aftager med afstanden

Et oxygenatom trækker mest i elektronerne på det carbonatom, det selv sidder på. Ét carbonatom længere væk er virkningen lille, og to carbonatomer væk er den næsten væk.

Gruppe i ethoxygruppen CH3−CH2−O− Afstand til oxygen δ i ppm
CH2 sidder på oxygenatomet omkring 3,5
CH3 ét carbonatom fra oxygenatomet omkring 1,2

Methylgruppen i ethoxygruppen ligger altså kun lidt højere end en methylgruppe i en ren carbonkæde.

Fra spektrum til grupper

Figur 3: NMR-spektret af methoxypropanon.
NoteEksempel: hvilket signal hører til hvilken gruppe?

Methoxypropanon har formlen CH3−CO−CH2−O−CH3. Spektret har tre signaler ved 2,15 ppm, 3,42 ppm og 4,02 ppm. Knyt hvert signal til en gruppe i molekylet.

Grupperne

Molekylet har tre slags hydrogenatomer: en methylgruppe ved siden af C=O, en CH2-gruppe og en methylgruppe på oxygenatomet.

Tabellen

Signal δ i ppm Passer med Gruppe
A 2,15 H−C−C=O, 2,0 til 2,6 CH3 ved siden af C=O
C 3,42 H−C−O, 3,3 til 4,0 CH3 på oxygenatomet
B 4,02 højere end begge intervaller CH2 mellem C=O og O

Konklusion

CH2-gruppen sidder både ved siden af C=O og på et oxygenatom. Begge trækker i elektronerne, så dens hydrogenkerner er dårligst skærmet, og signalet ligger længst til venstre.

Har en gruppe to naboer, der trækker i elektronerne, lægges virkningerne oven i hinanden.

VigtigtTil den skriftlige prøve
  • Sammenlign det aflæste kemiske skift med tabellens interval, og skriv begge dele.
  • Det kemiske skift alene beviser ikke en gruppe. Det skal passe sammen med integralet og opsplitningen.
  • Et kemisk skift lidt uden for tabellens interval er ikke en fejl. Forklar det med gruppens naboer.
NoteKort sagt
  • Det kemiske skift viser hydrogenatomernes omgivelser.
  • Hydrogenatomer i en carbonkæde ligger ved 0,8 til 1,7 ppm.
  • Hydrogenatomer ved siden af C=O ligger ved 2,0 til 2,6 ppm.
  • Hydrogenatomer på et carbonatom med oxygen ligger ved 3,3 til 4,3 ppm.
  • Virkningen af et elektronegativt atom aftager hurtigt med afstanden.
  • To naboer, der begge trækker i elektronerne, giver et endnu højere kemisk skift.

Se alle opgaver til emnet “Kemisk skift” (A4.9)