RMN - Blindagem e deslocamento químico
Summary
TLDRThis educational video delves into nuclear magnetic resonance (NMR), explaining the chemical shift concept and how it varies with the electronic environment around protons. Protons in different chemical environments absorb energy at different frequencies due to shielding by surrounding electrons. The video uses analogies like electrical currents to explain these concepts and introduces the use of tetramethylsilane (TMS) as a reference compound. It also touches on how chemical shifts are measured in parts per million (ppm) and ends with a teaser for the next topic: signal splitting.
Takeaways
- 🧲 The video continues the study of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and explains the interaction of radiofrequency waves with matter.
- 🌐 The concept of chemical shift and shielding is introduced, explaining how the environment of a proton affects its energy absorption in a magnetic field.
- 🔗 Protons absorb energy differently depending on their chemical environment and neighboring atoms, which influences the electron density around them.
- 💡 Electrons around a proton create an induced magnetic field that opposes an externally applied magnetic field, leading to shielding effects.
- 📉 The greater the electron density around a nucleus, the greater the induced field that opposes the external field, resulting in a lower effective magnetic field experienced by the nucleus.
- 🔢 The frequency at which a nucleus absorbs energy is directly proportional to the magnetic field it processes, with higher electron densities leading to lower absorption frequencies.
- 📊 Chemical shifts are measured relative to a reference compound, typically tetramethylsilane (TMS), which has equivalent protons and minimal interference.
- 🔄 The concept of 'parts per million' (ppm) is introduced as a standardized scale for chemical shifts, with TMS protons set at 0 ppm.
- 🧪 The video uses examples to illustrate how different protons in a molecule can have different chemical shifts based on their electron shielding.
- 📈 The NMR spectrum is explained to start from higher delta values and go to lower ones, with peak positions depending on proton shielding.
Q & A
What is the main topic of the video script?
-The main topic of the video script is Nuclear Magnetic Resonance (NMR), specifically focusing on the concepts of chemical shift and shielding.
How does the chemical environment affect the absorption of energy by protons in NMR?
-The chemical environment affects the absorption of energy by protons because it influences the electron density around the nucleus. Protons surrounded by more electron density experience a stronger induced magnetic field that opposes the external magnetic field, leading to a reduced effective magnetic field and absorption at lower frequencies.
What is meant by 'shielding' in the context of NMR?
-In NMR, 'shielding' refers to the effect where electrons around a nucleus create an induced magnetic field that opposes an externally applied magnetic field, thus reducing the effective magnetic field experienced by the nucleus.
How does the proximity to an electronegative atom like oxygen affect the shielding of protons?
-Proximity to an electronegative atom like oxygen leads to a decrease in electron density around the protons, resulting in less shielding. This makes the protons more sensitive to the external magnetic field and they absorb at higher frequencies.
What is the significance of the chemical shift in NMR spectroscopy?
-The chemical shift in NMR spectroscopy is significant because it allows for the identification of different chemical environments of protons within a molecule, which is crucial for determining molecular structures.
Why is tetramethylsilane (TMS) used as a reference compound in NMR?
-Tetramethylsilane (TMS) is used as a reference compound in NMR because it has 12 equivalent protons, leading to a single, intense signal that is far from the region where most hydrogen atoms absorb, minimizing interference.
How is the chemical shift measured in NMR?
-The chemical shift in NMR is measured in parts per million (ppm), which is calculated by dividing the difference in resonance frequency (in hertz) of a proton by the operating frequency of the spectrometer (in megahertz).
What is the significance of the term 'ppm' in NMR spectroscopy?
-In NMR spectroscopy, 'ppm' (parts per million) is a dimensionless unit used to express the chemical shift, providing a standardized scale that is independent of the magnetic field strength of the spectrometer.
How does the script describe the difference between protons A and B in the molecule methoxyethane?
-The script describes protons A in methoxyethane as being less shielded than protons B due to their proximity to the electronegative oxygen atom, resulting in protons A having a lower chemical shift (absorbing at lower frequencies) compared to protons B.
What is the purpose of the 'splitting' concept mentioned at the end of the script?
-The 'splitting' concept mentioned at the end of the script refers to the appearance of multiple peaks for a single proton due to the interaction with neighboring protons, which is important for determining the connectivity of atoms within a molecule.
Why is it important to understand the concept of chemical shift and shielding for NMR spectroscopy?
-Understanding chemical shift and shielding is important for NMR spectroscopy as it allows for the identification of different types of protons in a molecule and their relative positions, which is crucial for structural determination and analysis of organic compounds.
Outlines
🧲 Introduction to Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Chemical Shift
This paragraph introduces the concepts of nuclear magnetic resonance (NMR), focusing on how radiofrequency waves interact with matter. It explains the chemical shift and shielding effect, which influence the absorption of energy by protons in different chemical environments. Protons are shielded by electrons, and the density of electrons around the nucleus affects the effective magnetic field experienced by the nucleus. The paragraph uses an analogy of an electric current in a conductor to illustrate how electrons create an induced magnetic field that opposes an externally applied magnetic field. The higher the electron density, the greater the induced field, leading to a lower effective field and absorption at lower frequencies. The script also discusses the use of tetramethylsilane (TMS) as a reference compound in NMR spectroscopy, with its protons being well shielded and thus appearing at a standard position in the spectrum.
📊 Understanding Chemical Shifts and Predicting Spectra
This paragraph delves into the concept of chemical shifts, which are measured in parts per million (PPM) relative to a reference compound, typically TMS. It explains that the resonance of protons from TMS is set at 0 PPM by convention. The script guides through a qualitative prediction of the NMR spectrum for methoxy-ethane, discussing the classification of equivalent protons and their chemical shifts based on their electronic environment. Protons in different groups (A and B) are compared, with group B protons being more shielded due to their proximity to the electronegative oxygen atom in the nitrile group, resulting in a higher chemical shift relative to TMS. The paragraph concludes with a teaser for the next video, which will cover signal splitting in NMR spectra.
Mindmap
Keywords
💡Nuclear Magnetic Resonance (NMR)
💡Chemical Shift
💡Shielding
💡Electronegativity
💡Tetramethylsilane (TMS)
💡Parts Per Million (PPM)
💡Upfield and Downfield
💡Equivalent Protons
💡Signal Splitting
💡Methoxyethane
Highlights
Introduction to Nuclear Magnetic Resonance (NMR) studies.
Understanding the interaction of radiofrequency waves with matter.
The concept of chemical shift and how it depends on the chemical environment of protons.
The idea that not all protons absorb energy at the same magnetic field strength.
The influence of neighboring atoms on the electron density around a proton.
Proton shielding by surrounding electrons is compared to an electric current in a coil.
The induced magnetic field opposes the applied magnetic field, affecting the effective field experienced by the nucleus.
Frequency of absorption is directly proportional to the magnetic field experienced by the nucleus.
Example of protons in different chemical environments absorbing at different frequencies.
The importance of the chemical shift in understanding proton absorption.
Explanation of how a carbon atom's connection to hydrogen affects electron density.
The concept of chemical shift is crucial for distinguishing between different protons.
The use of tetramethylsilane (TMS) as a reference compound in NMR spectroscopy.
TMS has 12 equivalent protons, leading to a single, intense signal in the spectrum.
The chemical shift is measured in parts per million (ppm) relative to TMS.
The NMR spectrometer starts scanning from higher to lower delta values.
The positions of peaks in the spectrum depend on the proton shielding.
Qualitative prediction of the spectrum for methoxyethane (Trio).
Separation of equivalent protons into groups with the same chemical shift.
The difference in chemical shift between protons A and B in methoxyethane due to their proximity to electronegative atoms.
Anticipation of the concept of signal splitting in the next video.
Transcripts
o Olá seja bem-vindo bem-vindo que fácil
do vídeo de hoje nós daremos
continuidade aos nossos estudos sobre
ressonância magnética nuclear e você
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crescimento do canal e se você ainda não
é inscrito aproveita para se inscrever e
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notificação no vídeo anterior nós vimos
aspectos introdutórios da ressonância
magnética nuclear e entendemos como é a
interação de ondas na região de
radiofrequência com a matéria agora
vamos entender o conceito de
deslocamento químico e blindagem de
próprio
Ah pois bem nem todos os prótons
absorvem energia no mesmo campo
magnético pois essa absorção vai
depender do ambiente químico em que ele
está inserido ou seja quais são seus
átomos vizinhos E como eles contribuem
para a densidade eletrônica sobre o
próprio em questão assim podemos dizer
que os próximos são blindados pelos
elétrons que os rodeios Mas como isso
acontece
e vejam Vamos fazer uma analogia com uma
corrente elétrica em um condutor com uma
espira circular pelas leis da física
sabemos que essa condição para gerar um
campo magnético o mesmo ocorre com os
elétrons ao redor do próprio um campo
magnético externo aplicado os elétrons
são forçados a girar e assim surgiu um
campo magnético induzido de direção
oposta ao campo magnético aplicado cada
próton da molécula é blindado contra o
campo magnético aplicado de uma maneira
diferente Ou seja quanto maior for a
densidade eletrônica ao redor do núcleo
maior será o campo induzido que se opõe
ao campo externo aplicado
e dessa forma o campo oposto Que lindo
núcleo diminui o campo magnético sobre
ele fazendo com que o campo magnético
efetivo sentido pelo núcleo seja menor e
como a frequência de absorção é
diretamente proporcional ao campo
magnético o núcleo processa em
frequências mais baixas vamos entender
melhor analisando prótons dessa mulher o
próprio marcado em vermelho está em um
ambiente com menor densidade eletrônica
devido à sua proximidade com o átomo de
oxigênio muito eletronegativo que tende
a trazer a densidade eletrônica para a
próxima dele assim esse próprio estar
mais desblindado que o próton marcado em
verde por exemplo dessa forma ele sem
tirar o campo magnético externo mais
intensamente logo absorverá em maiores
frequências
e vamos ver mais um exemplo qual desses
prótons é mais desblindado para
respondermos a essa pergunta temos que
verificar qual hidrogénio possui menor
densidade eletrônica sobre ele neste
caso o efeito da ressonância é
primordial para responder essa pergunta
percebemos que o carbono ligado a
hidrogênio a adquire uma carga negativa
fazendo com que haja uma alta densidade
eletrônica sobre o próprio já o
hidrogênio B experimento uma baixa
blindade devido à proximidade com o
oxigênio que adquire uma carga positiva
logo absorverá em maiores frequências
e agora que já entendemos que o efeito
de blindagem de linguagem faz com que os
prótons absorvo em regiões diferentes de
rádio frequência vamos entender o
conceito de deslocamento deslocamentos
químicos são medidos em relação aos
prótons de um composto de referência já
que seria praticamente impossível
determinar o valor real do campo onde
ocorrem as absorções pois esses valores
seriam muito pequenos e o equipamento
não seria capaz de simples ou composta
de referência normalmente obrigado é o
tetrametilsilano mas conhecido como tms
ele apresenta 12 prótons equivalentes em
sua estrutura o que leva o único sinal
intenso como o silício é mesmo
eletronegativo que o carbono os próprios
do tms estão bastante blindados assim o
sinal registrado numa região de poucos
átomos de hidrogênio absorve evitando
assim interferência mesmo
um próton em relação ao tms depende da
intensidade do campo magnético aplicado
em um campo de 1,41 Tesla a ressonância
de um próton em aproximadamente 60 Mega
Hair já em um campo aplicado 2,35 Tesla
a ressonância aparece em aproximadamente
sem pagar para padronizar esses valores
definiu-se um novo parâmetro que
consiste em dividir o deslocamento em
Hertz de um próprio pela frequência e
mega-hair do espectrômetro obtendo o
valor em partes por milhão ou ainda bebê
esse valor que usamos a letra Delta
minúsculo para designar é o deslocamento
químico nessa escala por convenção a
ressonância dos prótons de tms
correspondem a exatamente 0 PPM o
espectrômetro de rmn na verdade começa a
varredura a partir de valores de Delta
mais altos e vai até os mais baixos e
come
e as posições dos Picos vão depender da
blindagem dos próprios para finalizar
vamos prever qualitativamente como
ficaria o espectro da metoxi-etano Trio
vamos primeiramente separar os prótons
em grupos equivalentes ou seja frotas
que se encontram num mesmo ambiente
químico e que apresenta o mesmo
deslocamento em relação ao tms nessa
molécula vamos classificar os próprios a
como equivalentes e os prótons B também
como equivalentes vamos estão a mesma
distância do átomo eletronegativo de
oxigênio no entanto os próprios do grupo
B estão mais próximos do grupo nitrila
também atirador de densidade eletrônica
o que faz com que os prótons fiquem mais
dizer blindados que os prótons do grupo
A Logo eles terão maior deslocamento
químico em relação ao tms e os brotos do
grupo A o menor deslocamento
e no próximo vídeo nos entenderemos o
conceito de desdobramento de sinal ou
seja quando o sinal é apresentado com
muito preto é preto duplo completo Entre
os por isso não deixa de seguir a gente
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