NMR Spectroscopy MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for NMR Spectroscopy - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

NMR सिग्नल निर्माण

• ननाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (NMR) एक भौतिक घटना है जिसमें एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र में नाभिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करते हैं।
• चुंबकीय क्षेत्र में नाभिक की स्पिन अवस्था को बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम की रेडियो आवृत्ति सीमा में होती है।

व्याख्या:

• रेडियो तरंगों के अवशोषण के कारण NMR सिग्नल उत्पन्न होता है।
• NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में, एक नमूना चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और रेडियो आवृत्ति विकिरण के संपर्क में लाया जाता है।
• कुछ परमाणुओं के नाभिक, जैसे हाइड्रोजन, इस विकिरण को अवशोषित करते हैं और विभिन्न स्पिन अवस्थाओं के बीच संक्रमण करते हैं।
• जिस आवृत्ति पर यह अवशोषण होता है, वह नाभिक के प्रकार और उसके रासायनिक वातावरण की विशेषता है।
• रेडियो तरंगों का यह अवशोषण और बाद में पुनः उत्सर्जन पता लगाया जाता है और NMR स्पेक्ट्रम उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।

इसलिए, रेडियो तरंगों के अवशोषण के कारण NMR सिग्नल उत्पन्न होता है।

सही विकल्प हैं: 1), 2), और 4) 

समाधान:

• कथन 1: IR विकिरण इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण को प्रेरित करता है।

  • गलत: IR विकिरण मुख्य रूप से अणुओं में कंपन संक्रमण को प्रेरित करता है। IR विकिरण की ऊर्जा आणविक कंपन (जैसे खिंचाव और झुकने) के लिए आवश्यक ऊर्जा से मेल खाती है, न कि इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण से, जिसके लिए उच्च ऊर्जा (आमतौर पर UV-Vis स्पेक्ट्रोस्कोपी से जुड़ी) की आवश्यकता होती है।

• कथन 2: IR शिखर तीव्रताएँ आणविक द्रव्यमान से संबंधित होती हैं।

  • गलत: IR शिखर की तीव्रता अवशोषित प्रजातियों की सांद्रता और कंपन संक्रमण के दौरान द्विध्रुवीय क्षण परिवर्तन जैसे कारकों से प्रभावित होती है, जो सीधे आणविक द्रव्यमान से संबंधित नहीं हैं।

• कथन 3: अधिकांश कार्बनिक क्रियात्मक समूह IR स्पेक्ट्रम के एक विशिष्ट क्षेत्र में अवशोषित होते हैं।

  • सही: विभिन्न क्रियात्मक समूहों के IR स्पेक्ट्रम के विशिष्ट क्षेत्रों में विशिष्ट अवशोषण बैंड होते हैं, जो उनकी पहचान करते हैं। यह कथन सटीक है।

• कथन 4: प्रत्येक तत्व एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर अवशोषित होता है।

  • गलत: जबकि यह सच है कि व्यक्तिगत तत्व विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं, IR स्पेक्ट्रोस्कोपी के संदर्भ में कथन भ्रामक हो सकता है। IR स्पेक्ट्रम मुख्य रूप से आणविक कंपन से संबंधित है, न कि व्यक्तिगत तत्वों द्वारा अवशोषण से, जिसका विश्लेषण आमतौर पर परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है।

Additional Information:

1. IR स्पेक्ट्रोस्कोपी का सिद्धांत:

   • अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी अणुओं द्वारा अवरक्त विकिरण के अवशोषण पर आधारित है, जिससे वे कंपन संक्रमण से गुजरते हैं। जब IR प्रकाश एक नमूने से गुजरता है, तो कुछ तरंग दैर्ध्य अवशोषित हो जाते हैं, जो विशिष्ट आणविक कंपन (झुकने, खिंचाव) के अनुरूप होते हैं।
   • परिणामी स्पेक्ट्रम तरंग दैर्ध्य (या तरंग संख्या) के कार्य के रूप में अवशोषण की तीव्रता प्रदर्शित करता है, जो क्रियात्मक समूहों और आणविक संरचनाओं की पहचान करते है।

2. IR स्पेक्ट्रा की व्याख्या:

   • तरंग संख्या: IR स्पेक्ट्रम के x-अक्ष को आमतौर पर तरंग संख्या (cm⁻¹) में प्रदर्शित किया जाता है, जो तरंग दैर्ध्य के विपरीत होता है।
   • अवशोषण शिखर: स्पेक्ट्रम में शिखर अणु में बंधनों के विशिष्ट कंपन मोड के अनुरूप होते हैं। इन शिखरों की स्थिति और तीव्रता आणविक संरचना के बारे में मूल्यवान जानकारी प्रदान करती है।
   • विशिष्ट क्षेत्र: विभिन्न क्रियात्मक समूह विशिष्ट क्षेत्रों में अवशोषित होते हैं:
     • O-H खिंचाव: लगभग 3200-3600 cm⁻¹ (ऐल्कोहॉल, फिनोल) के आसपास व्यापक शिखर
     • N-H खिंचाव: लगभग 3300-3500 cm⁻¹ (एमाइन, एमाइड) के आसपास शिखर
     • C=O खिंचाव: लगभग 1650-1750 cm⁻¹ (कार्बोनिल यौगिक) के आसपास मजबूत शिखर
     • C-H खिंचाव: लगभग 2800-3000 cm⁻¹ (एल्केन, एल्केन) के आसपास शिखर

अवधारणा:

इस प्रश्न में, हम विलयन में ऑस्मियम (Os) स्पीशीज के साथ काम कर रहे हैं। ¹⁹F NMR स्पेक्ट्रम हमें फ्लोरीन परमाणुओं के रासायनिक वातावरण के आधार पर Os स्पीशीज की संरचना का पता लगाने में सहायता करता है। देखे गए विभाजन प्रतिरूप, जैसे द्विक और त्रिक, ऑस्मियम केंद्र के आसपास समतुल्य और असमतुल्य फ्लोरीन परमाणुओं की संख्या के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। 122.4 ppm और 129.5 ppm पर देखे गए NMR सिग्नल Os स्पीशीज की पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

• द्विक: ¹⁹F NMR स्पेक्ट्रम में एक द्विक इंगित करता है कि देखा जा रहा फ्लोरीन परमाणु एक निकटतम फ्लोरीन परमाणु के साथ युग्मित है। यह समतुल्य फ्लोरीन के एक समुच्चय की उपस्थिति का सुझाव देता है।

• त्रिक: एक त्रिक इंगित करता है कि फ्लोरीन परमाणु दो समतुल्य फ्लोरीन परमाणुओं के साथ युग्मित है, जो समतुल्य फ्लोरीन के दूसरे समुच्चय का सुझाव देता है।

व्याख्या:

• 

  • Fb और Fc समतुल्य फ्लोरीन हैं। इस प्रकार, Fa एक त्रिक देता है और Fb और Fc एक द्विक देते हैं।

• 

  • Fa और Fd समतुल्य हैं, Fb और Fd समतुल्य फ्लोरीन हैं। इस प्रकार दो द्विक होंगे।

• ​

  • सभी फ्लोरीन समतुल्य हैं जिसके परिणामस्वरूप एक सिंगलेट होता है।

• ​

  • सभी फ्लोरीन समतुल्य हैं जिसके परिणामस्वरूप एक एकलक होता है।

निष्कर्ष:

सही Os स्पीशीज विकल्प 1 में दिखाया गया है।

सही उत्तर C-13 है।

Key Points

• NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में C-13:
  • C-13, या कार्बन-13, कार्बन का एक स्थिर समस्थानिक है जिसका उपयोग व्यापक रूप से नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (NMR) स्पेक्ट्रोस्कोपी में किया जाता है।
  • NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी एक प्रभावशाली विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग चुंबकीय क्षेत्र में नाभिक के व्यवहार का अवलोकन करके कार्बनिक यौगिकों की संरचना निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
  • C-13 NMR में विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि इसका नाभिकीय प्रचक्रण 1/2 है, जो इसे NMR सक्रिय बनाता है तथा विस्तृत संरचनात्मक विश्लेषण के लिए उपयुक्त बनाता है।

Additional Information

• अन्य समस्थानिक तथा उनकी भूमिकाएँ:
  • C-12: कार्बन का सबसे अधिक मात्रा वाला समस्थानिक है, लेकिन यह NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में उपयोगी नहीं है क्योंकि इसमें कोई नाभिकीय प्रचक्रण नहीं होता, और इसलिए यह NMR संकेत उत्पन्न नहीं करता है।
  • H-2 (ड्यूटेरियम): इसका उपयोग NMR में विलायक के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह 1H NMR स्पेक्ट्रम में कोई संकेत उत्पन्न नहीं करता है, जिससे नमूने में अन्य हाइड्रोजन परमाणुओं का स्पष्ट अवलोकन संभव हो जाता है।
  • O-16: यह ऑक्सीजन का सबसे सामान्य समस्थानिक है, लेकिन C-12 की तरह, इसमें कोई नाभिकीय प्रचक्रण नहीं होता है और यह NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में उपयोगी नहीं है।

सही उत्तर NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी है।

Key Points

• NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी:
  • नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (NMR) स्पेक्ट्रोस्कोपी एक प्रभावशाली तकनीक है जिसका उपयोग कार्बनिक यौगिकों की संरचना निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
  • यह तकनीक कार्बनिक अणुओं के कार्बन-हाइड्रोजन ढांचे के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करती है।
  • NMR तकनीक हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या, उनके वातावरण और अणु में उनके जुड़ाव के बारे में जानकारी प्रदान करती है।
  • यह विशेष रूप से जटिल कार्बनिक संरचनाओं की पहचान करने के लिए उपयोगी है, जिसमें स्टीरियोकेमिस्ट्री और गतिशील प्रक्रियाएं शामिल हैं।

Additional Information

• UV-विज़​ स्पेक्ट्रोस्कोपी:
  • पराबैंगनी-दृश्यमान (UV-विज़) स्पेक्ट्रोस्कोपी किसी पदार्थ द्वारा पराबैंगनी या दृश्य प्रकाश के अवशोषण को मापती है।
  • इसका उपयोग मुख्यतः अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण का अध्ययन करने और किसी विलयन में यौगिकों की सांद्रता निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
  • यह तकनीक NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी की तुलना में सीमित संरचनात्मक जानकारी प्रदान करती है।
• IR स्पेक्ट्रोस्कोपी:
  • अवरक्त (IR ) स्पेक्ट्रोस्कोपी अवरक्त प्रकाश के अवशोषण को मापती है, जो आणविक कंपन का कारण बनता है।
  • यह अणु में क्रियात्मक समूहों की पहचान करने के लिए उपयोगी है।
  • यद्यपि यह तकनीक कुछ संरचनात्मक जानकारी प्रदान करती है, लेकिन यह तकनीक पूर्ण आणविक संरचना का निर्धारण करने के लिए NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी जितनी विस्तृत नहीं है।
• एक्स - रे विवर्तन:
  • एक्स-रे विवर्तन (XRD) का उपयोग क्रिस्टलीय पदार्थों की त्रि-आयामी संरचना निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
  • यह तकनीक सटीक परमाण्विक स्थिति प्रदान करती है तथा ठोस अवस्था वाले यौगिकों के लिए अत्यधिक सटीक है।
  • हालाँकि, NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी की तुलना में इस तकनीक का उपयोग विलयन में कार्बनिक अणुओं के लिए कम किया जाता है।

अवधारणा:

• C¹³NMR यौगिक में उपस्थित ¹³C समस्थानिकों का पता लगाता है।
• जब चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है, तो आस-पास के सक्रिय नाभिकों द्वारा शिखर विभाजित हो जाते हैं। विभाजन रेखाओं की संख्या 2nI+1 द्वारा दी जाती है। जहाँ, n आस-पास के नाभिकों की संख्या है और I नाभिकीय स्पिन मान है।
• शिखर H-NMR की तुलना में अधिक डाउनफील्ड होते हैं और 30 - 200 ppm की सीमा में होते हैं।
• युग्मन स्थिरांक (J) आस-पास के नाभिकों द्वारा अंतःक्रिया का माप देता है। यह लगाए गए क्षेत्र की तीव्रता से स्वतंत्र है।

व्याख्या:

चूँकि C और H के बीच युग्मन स्थिरांक अधिक है, इसलिए H नाभिकों के कारण सिग्नल पहले विभाजित होगा। विभाजन रेखाओं की संख्या होगी

= 2nI_H + 1

= \(2\times2\times\frac{1}{2} + 1\) \( (I_H = \frac{1}{2} )\)

= 3

रेखाओं का तीव्रता अनुपात = 1:2:1

इसके अलावा, C और D के नाभिकों के बीच युग्मन के कारण रेखाएँ विभाजित होंगी। विभाजन रेखाओं की संख्या = 2nI_D + 1

= \(2\times 1\times1+1\) \((I_D=1) \)

= 3

विभाजित रेखाओं का तीव्रता अनुपात = 1:1:1

दिए गए यौगिक के लिए ¹³CNMR में अंतिम विभाजन आरेख होगा:

निष्कर्ष:

इसलिए, 13C NMR स्पेक्ट्रम का TiCl3(CDH2) में विभाजन का पैटर्न होगा:

अवधारणा:

इस प्रश्न में, हम विलयन में ऑस्मियम (Os) स्पीशीज के साथ काम कर रहे हैं। ¹⁹F NMR स्पेक्ट्रम हमें फ्लोरीन परमाणुओं के रासायनिक वातावरण के आधार पर Os स्पीशीज की संरचना का पता लगाने में सहायता करता है। देखे गए विभाजन प्रतिरूप, जैसे द्विक और त्रिक, ऑस्मियम केंद्र के आसपास समतुल्य और असमतुल्य फ्लोरीन परमाणुओं की संख्या के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। 122.4 ppm और 129.5 ppm पर देखे गए NMR सिग्नल Os स्पीशीज की पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

• द्विक: ¹⁹F NMR स्पेक्ट्रम में एक द्विक इंगित करता है कि देखा जा रहा फ्लोरीन परमाणु एक निकटतम फ्लोरीन परमाणु के साथ युग्मित है। यह समतुल्य फ्लोरीन के एक समुच्चय की उपस्थिति का सुझाव देता है।

• त्रिक: एक त्रिक इंगित करता है कि फ्लोरीन परमाणु दो समतुल्य फ्लोरीन परमाणुओं के साथ युग्मित है, जो समतुल्य फ्लोरीन के दूसरे समुच्चय का सुझाव देता है।

व्याख्या:

• 

  • Fb और Fc समतुल्य फ्लोरीन हैं। इस प्रकार, Fa एक त्रिक देता है और Fb और Fc एक द्विक देते हैं।

• 

  • Fa और Fd समतुल्य हैं, Fb और Fd समतुल्य फ्लोरीन हैं। इस प्रकार दो द्विक होंगे।

• ​

  • सभी फ्लोरीन समतुल्य हैं जिसके परिणामस्वरूप एक सिंगलेट होता है।

• ​

  • सभी फ्लोरीन समतुल्य हैं जिसके परिणामस्वरूप एक एकलक होता है।

निष्कर्ष:

सही Os स्पीशीज विकल्प 1 में दिखाया गया है।

संकल्पना:

• प्रोटॉन नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद या ¹H NMR, किसी पदार्थ के अणुओं के भीतर हाइड्रोजन नाभिकों के संबंध में NMR स्पेक्ट्रोमिति में नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद का अनुप्रयोग है, ताकि उसके अणुओं की संरचना निर्धारित की जा सके।
• प्रोटॉन NMR स्पेक्ट्रा को +14 से -4 ppm तक के परिसर में रासायनिक विस्थापन और प्रोटॉन के बीच चक्रण-चक्रण युग्मन द्वारा चिह्नित किया जाता है। प्रत्येक प्रोटॉन के लिए एकीकरण वक्र प्रत्येक प्रोटॉन की प्रचुरता को दर्शाता है।

व्याख्या:

• यौगिक (C5H5)2Fe(CO)2 में दोनों \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) और \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{5}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) लिगैंड होते हैं।
• कमरे के तापमान पर 1H NMR स्पेक्ट्रम कमरे के तापमान पर समान क्षेत्र के दो एकल दिखाता है।
• ऐसा इसलिए है क्योंकि \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) वलय के पाँच समतुल्य प्रोटॉन 1H NMR स्पेक्ट्रा में एक एकल दिखाएंगे।
• जबकि, \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) रिंग भी 1H NMR स्पेक्ट्रा में एक एकल दिखाएगा, हालांकि प्रोटॉन सभी समतुल्य नहीं हैं।

• यह “रिंग व्हिज़र” तंत्र के कारण है, जिसके द्वारा \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) के एकलहैप्टो वलय की पाँच वलय स्थितियां कमरे के तापमान पर 1,2-धातु विस्थापन के माध्यम से इतनी तेजी से पस्पर विनिमय करती हैं कि NMR स्पेक्ट्रोमीटर वलय के लिए केवल औसत सिग्नल का पता लगा सकता है।
• निम्न तापमान पर, यह प्रक्रिया धीमी होती है, और \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) के प्रोटॉन के लिए अलग-अलग अनुनाद निम्न तापमान पर स्पष्ट हो जाते हैं, 4.5 ppm पर शिखर \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{5}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) स्थिर रहता है, लेकिन \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) के लिए 5.7 ppm पर दूसरे शिखर का विस्तार होता है और फिर तीव्रता अनुपात (5 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1) में चार शिखरों में विभाजित हो जाता है।

निष्कर्ष:

इसलिए, C5H5- की हैप्टिसिटी η5 और η1

अवधारणा:

• प्रोटॉन नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद या ¹H NMR NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद का अनुप्रयोग है जो किसी पदार्थ के अणुओं के भीतर हाइड्रोजन नाभिकों के संबंध में होता है, ताकि इसके अणुओं की संरचना निर्धारित की जा सके।
• प्रोटॉन NMR स्पेक्ट्रा को +14 से -4 ppm की सीमा में रासायनिक बदलाव और प्रोटॉन के बीच प्रचक्रण-प्रचक्रण युग्मन द्वारा चिह्नित किया जाता है। प्रत्येक प्रोटॉन के लिए समाकलन वक्र व्यक्तिगत प्रोटॉन की प्रचुरता को दर्शाता है।

व्याख्या:

• यौगिक (C₅H₅)₂Fe(CO)₂ में दोनों \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) और \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{5}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) संलग्नी होते हैं। 30ºC पर ¹H NMR स्पेक्ट्रम समान क्षेत्र के दो एकल दिखाता है।
• ऐसा इसलिए है क्योंकि \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) वलय के पाँच समतुल्य प्रोटॉन ¹H NMR स्पेक्ट्रा में एक एकल दिखाएंगे। \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) वलय भी ¹H NMR स्पेक्ट्रा में एक एकल दिखाएगा, हालाँकि प्रोटॉन सभी समतुल्य नहीं हैं।

• यह “रिंग व्हिज़र” तंत्र के कारण है, जिसके द्वारा \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) के मोनोहैप्टो वलय की पाँच वलय स्थितियाँ 1,2-धातु शिफ्ट के माध्यम से 30 °C पर इतनी तेज़ी से बदलती हैं कि NMR स्पेक्ट्रोमीटर केवल वलय के लिए औसत सिग्नल का पता लगा सकता है।
• निम्न -80C पर, यह प्रक्रिया धीमी होती है, और \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) के प्रोटॉन के लिए विभिन्न अनुनाद कम तापमान पर स्पष्ट हो जाते हैं, 4.5 ppm पर शिखर \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{5}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) स्थिर रहता है, लेकिन \(\left( {{{\rm{\eta }}^{\rm{1}}}{\rm{ - }}{{\rm{C}}_{\rm{5}}}{{\rm{H}}_{\rm{5}}}} \right)\) के लिए 5.7 ppm पर दूसरा शिखर फैलता है और फिर तीव्रता अनुपात (5 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1) में चार शिखरों में विभाजित हो जाता है।

निष्कर्ष:

इसलिए, [(Cp)2Fe(CO)2] के ¹H NMR स्पेक्ट्रा में +30°C और -80°C पर डाइएथिल ईथर में देखे गए सापेक्ष तीव्रताओं वाले शिखरों की संख्या क्रमशः दो शिखर (1 ∶ 1) और चार शिखर (5 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1) हैं।

व्याख्या:

• दिए गए विकल्पों में से NMR निष्क्रिय नाभिक का निर्धारण करने के लिए, हमें नाभिकों के गुणों और परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) स्पेक्ट्रोमिति के लिए उनकी उपयुक्तता पर विचार करने की आवश्यकता है।
• NMR स्पेक्ट्रोमिति एक बाह्य चुंबकीय क्षेत्र के साथ परमाणु चक्रण और उनके संपर्क का पता लगाने पर निर्भर करता है। शुन्योतर चक्रण क्वांटम संख्या वाले नाभिक NMR से गुजर सकते हैं और NMR स्पेक्ट्रम में विशिष्ट संकेत प्रदर्शित कर सकते हैं।

दिए गए प्रत्येक विकल्प की जाँच करना:

14N7:
"14N7" संकेतन द्रव्यमान संख्या 14 और परमाणु संख्या 7 वाले नाइट्रोजन समस्थानिक का प्रतिनिधित्व करता है। नाइट्रोजन-14 में 1 का चक्रण क्वांटम संख्या है, जिसका अर्थ है कि इसमें एक चुंबकीय आघूर्ण है और यह NMR से गुजर सकता है। इसलिए, 14N7 एक NMR सक्रिय नाभिक है।

31P15:
"31P15" संकेतन द्रव्यमान संख्या 31 और परमाणु संख्या 15 वाले फाॅस्फोरस समस्थानिक का प्रतिनिधित्व करता है। फाॅस्फोरस-31 में 1/2 का चक्रण क्वांटम संख्या है, जो इंगित करता है कि इसमें एक चुंबकीय आघूर्ण है और यह NMR से गुजर सकता है। इसलिए, 31P15 एक NMR सक्रिय नाभिक है।

24Mg12:
"24Mg12" संकेतन द्रव्यमान संख्या 24 और परमाणु संख्या 12 वाले मैग्नीशियम समस्थानिक का प्रतिनिधित्व करता है। मैग्नीशियम-24 में 0 का चक्रण क्वांटम संख्या है, जिसका अर्थ है कि इसमें चुंबकीय आघूर्ण का अभाव है। इसलिए, 24Mg12 एक NMR निष्क्रिय नाभिक है।

29Si14:
"29Si14" संकेतन द्रव्यमान संख्या 29 और परमाणु संख्या 14 वाले सिलिकॉन समस्थानिक का प्रतिनिधित्व करता है। सिलिकॉन-29 में 1/2 का चक्रण क्वांटम संख्या है, जो इंगित करता है कि इसमें एक चुंबकीय आघूर्ण है और यह NMR से गुजर सकता है। इसलिए, 29Si14 एक NMR सक्रिय नाभिक है।

निष्कर्ष:-

इसलिए, निम्नलिखित में से, NMR निष्क्रिय नाभिक 24Mg12 है।

व्याख्या:-

13C NMR:

• कार्बन-13 नाभिकीय चुंबकीय अनुनादी या 13C NMR स्पेक्ट्रोमिति, कार्बन (C) के लिए नाभिकीय चुंबकीय अनुनादी स्पेक्ट्रोमिति का अनुप्रयोग है। 13C NMR स्पेक्ट्रोमिति कार्बनिक अणुओं में C परमाणुओं की प्रकृति या वातावरण की पहचान करने में सहायता करता है, ठीक वैसे ही जैसे 1H NMR स्पेक्ट्रोमिति H परमाणुओं का पता लगाने में सहायता करता है।
• कार्बनिक अणुओं में C परमाणुओं की प्रकृति या वातावरण को रासायनिक विस्थापन (δ) मानों द्वारा पहचाना जा सकता है।
• कुछ सामान्य कार्यात्मक समूहों के रासायनिक विस्थापन मान इस प्रकार हैं:

• उपरोक्त तालिका से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि, रासायनिक विस्थापन मान M-CO (180 से 220 ppm) के लिए सबसे अधिक होगा, उसके बाद M-C6H5 (100 से 140 ppm) और M-CH3 (10 से 30 ppm).
• इस प्रकार, 13C NMR स्पेक्ट्रमी विस्थापन का सही क्रम [ppm में [Si(CH3)4] के सापेक्ष] M-CH3, M-CO और M-C6H5 के लिए, M-CH3 < M-C6H5 < M-CO

निष्कर्ष:-

इसलिए, एक संक्रमण धातु M के लिए, 13C NMR स्पेक्ट्रमी विस्थापन का सही क्रम [ppm में [Si(CH3)4] के सापेक्ष] M-CH3, M-CO, और M-C6H5 के लिए, M-CH3 < M-C6H5 < M-CO

इसका उत्तर अनुषंगी शिखरों वाला एक एकल है।

स्पष्टीकरण:-

[XeF5] का आकार है:

सभी F, 5 F के लिए एकल शिखर दर्शाएंगे
129xe, I = 1/2, 26.5% प्रचुरता और 73% निष्क्रिय है।

2nI + 1 = 2(1)(1/2) + 1 = 2
अतः यह दो छोटे शिखर दिखाएगा (कम प्रचुरता के कारण)

इन छोटी शिखरों को अनुषंगी चोटियाँ कहा जाता है।

निष्कर्ष:-

तो, [XeF5] आयन का 19F NMR स्पेक्ट्रम सैटेलाइट शिखरों के साथ एक एकक दिखाता है।

अवधारणा:

• C¹³NMR यौगिक में उपस्थित ¹³C समस्थानिकों का पता लगाता है।
• जब चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है, तो आस-पास के सक्रिय नाभिकों द्वारा शिखर विभाजित हो जाते हैं। विभाजन रेखाओं की संख्या 2nI+1 द्वारा दी जाती है। जहाँ, n आस-पास के नाभिकों की संख्या है और I नाभिकीय स्पिन मान है।
• शिखर H-NMR की तुलना में अधिक डाउनफील्ड होते हैं और 30 - 200 ppm की सीमा में होते हैं।
• युग्मन स्थिरांक (J) आस-पास के नाभिकों द्वारा अंतःक्रिया का माप देता है। यह लगाए गए क्षेत्र की तीव्रता से स्वतंत्र है।

व्याख्या:

चूँकि C और H के बीच युग्मन स्थिरांक अधिक है, इसलिए H नाभिकों के कारण सिग्नल पहले विभाजित होगा। विभाजन रेखाओं की संख्या होगी

= 2nI_H + 1

= \(2\times2\times\frac{1}{2} + 1\) \( (I_H = \frac{1}{2} )\)

= 3

रेखाओं का तीव्रता अनुपात = 1:2:1

इसके अलावा, C और D के नाभिकों के बीच युग्मन के कारण रेखाएँ विभाजित होंगी। विभाजन रेखाओं की संख्या = 2nI_D + 1

= \(2\times 1\times1+1\) \((I_D=1) \)

= 3

विभाजित रेखाओं का तीव्रता अनुपात = 1:1:1

दिए गए यौगिक के लिए ¹³CNMR में अंतिम विभाजन आरेख होगा:

निष्कर्ष:

इसलिए, 13C NMR स्पेक्ट्रम का TiCl3(CDH2) में विभाजन का पैटर्न होगा:

संकल्पना:

NMR सिग्नल निर्माण

• ननाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (NMR) एक भौतिक घटना है जिसमें एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र में नाभिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करते हैं।
• चुंबकीय क्षेत्र में नाभिक की स्पिन अवस्था को बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम की रेडियो आवृत्ति सीमा में होती है।

व्याख्या:

• रेडियो तरंगों के अवशोषण के कारण NMR सिग्नल उत्पन्न होता है।
• NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में, एक नमूना चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और रेडियो आवृत्ति विकिरण के संपर्क में लाया जाता है।
• कुछ परमाणुओं के नाभिक, जैसे हाइड्रोजन, इस विकिरण को अवशोषित करते हैं और विभिन्न स्पिन अवस्थाओं के बीच संक्रमण करते हैं।
• जिस आवृत्ति पर यह अवशोषण होता है, वह नाभिक के प्रकार और उसके रासायनिक वातावरण की विशेषता है।
• रेडियो तरंगों का यह अवशोषण और बाद में पुनः उत्सर्जन पता लगाया जाता है और NMR स्पेक्ट्रम उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है।

इसलिए, रेडियो तरंगों के अवशोषण के कारण NMR सिग्नल उत्पन्न होता है।

सही विकल्प हैं: 1), 2), और 4) 

समाधान:

• कथन 1: IR विकिरण इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण को प्रेरित करता है।

  • गलत: IR विकिरण मुख्य रूप से अणुओं में कंपन संक्रमण को प्रेरित करता है। IR विकिरण की ऊर्जा आणविक कंपन (जैसे खिंचाव और झुकने) के लिए आवश्यक ऊर्जा से मेल खाती है, न कि इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण से, जिसके लिए उच्च ऊर्जा (आमतौर पर UV-Vis स्पेक्ट्रोस्कोपी से जुड़ी) की आवश्यकता होती है।

• कथन 2: IR शिखर तीव्रताएँ आणविक द्रव्यमान से संबंधित होती हैं।

  • गलत: IR शिखर की तीव्रता अवशोषित प्रजातियों की सांद्रता और कंपन संक्रमण के दौरान द्विध्रुवीय क्षण परिवर्तन जैसे कारकों से प्रभावित होती है, जो सीधे आणविक द्रव्यमान से संबंधित नहीं हैं।

• कथन 3: अधिकांश कार्बनिक क्रियात्मक समूह IR स्पेक्ट्रम के एक विशिष्ट क्षेत्र में अवशोषित होते हैं।

  • सही: विभिन्न क्रियात्मक समूहों के IR स्पेक्ट्रम के विशिष्ट क्षेत्रों में विशिष्ट अवशोषण बैंड होते हैं, जो उनकी पहचान करते हैं। यह कथन सटीक है।

• कथन 4: प्रत्येक तत्व एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर अवशोषित होता है।

  • गलत: जबकि यह सच है कि व्यक्तिगत तत्व विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं, IR स्पेक्ट्रोस्कोपी के संदर्भ में कथन भ्रामक हो सकता है। IR स्पेक्ट्रम मुख्य रूप से आणविक कंपन से संबंधित है, न कि व्यक्तिगत तत्वों द्वारा अवशोषण से, जिसका विश्लेषण आमतौर पर परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसी तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है।

Additional Information:

1. IR स्पेक्ट्रोस्कोपी का सिद्धांत:

   • अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी अणुओं द्वारा अवरक्त विकिरण के अवशोषण पर आधारित है, जिससे वे कंपन संक्रमण से गुजरते हैं। जब IR प्रकाश एक नमूने से गुजरता है, तो कुछ तरंग दैर्ध्य अवशोषित हो जाते हैं, जो विशिष्ट आणविक कंपन (झुकने, खिंचाव) के अनुरूप होते हैं।
   • परिणामी स्पेक्ट्रम तरंग दैर्ध्य (या तरंग संख्या) के कार्य के रूप में अवशोषण की तीव्रता प्रदर्शित करता है, जो क्रियात्मक समूहों और आणविक संरचनाओं की पहचान करते है।

2. IR स्पेक्ट्रा की व्याख्या:

   • तरंग संख्या: IR स्पेक्ट्रम के x-अक्ष को आमतौर पर तरंग संख्या (cm⁻¹) में प्रदर्शित किया जाता है, जो तरंग दैर्ध्य के विपरीत होता है।
   • अवशोषण शिखर: स्पेक्ट्रम में शिखर अणु में बंधनों के विशिष्ट कंपन मोड के अनुरूप होते हैं। इन शिखरों की स्थिति और तीव्रता आणविक संरचना के बारे में मूल्यवान जानकारी प्रदान करती है।
   • विशिष्ट क्षेत्र: विभिन्न क्रियात्मक समूह विशिष्ट क्षेत्रों में अवशोषित होते हैं:
     • O-H खिंचाव: लगभग 3200-3600 cm⁻¹ (ऐल्कोहॉल, फिनोल) के आसपास व्यापक शिखर
     • N-H खिंचाव: लगभग 3300-3500 cm⁻¹ (एमाइन, एमाइड) के आसपास शिखर
     • C=O खिंचाव: लगभग 1650-1750 cm⁻¹ (कार्बोनिल यौगिक) के आसपास मजबूत शिखर
     • C-H खिंचाव: लगभग 2800-3000 cm⁻¹ (एल्केन, एल्केन) के आसपास शिखर