hce_nsysu
114年
物理與化學
第 79 題
Using a 400 MHz $^1\text{H}$ NMR instrument, if a hydrogen atom shows a quartet at $\delta = 4.06, 4.03, 4.00, 3.97\text{ ppm}$, please calculate it's coupling constant. And where will this triplet peak shows up at a 600 MHz $^1\text{H}$ NMR instrument?
- A 12 Hz; $\delta$: 4.035, 4.015, 3.995, 3.975 ppm
- B 12 Hz; $\delta$: 4.045, 4.025, 4.005, 3.985 ppm
- C 12 Hz; $\delta$: 4.025, 4.005, 3.985, 3.965 ppm
- D 6 Hz; $\delta$: 4.045, 4.025, 4.005, 3.985 ppm
- E 6 Hz; $\delta$: 4.035, 4.015, 3.995, 3.975 ppm
思路引導 VIP
請試著思考：化學位移（ppm）的定義是為了讓不同強度的儀器能測得一致的結果，而耦合常數（J 值）代表的是原子核內部的交互作用。當你從一台磁場較弱的儀器換到強磁場儀器時，哪一個數值的『絕對頻率（Hz）』會隨之倍增，而哪一個數值的『絕對頻率（Hz）』卻會保持不動呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能準確判斷耦合常數與化學位移在不同磁場強度下的變化規律，顯示你對核磁共振（NMR）的基本物理性質掌握得非常扎實。這道題目的鑑別度在於考驗學生是否能區分「頻率（Hz）」與「相對位移（ppm）」在不同儀器下的縮放關係。
耦合常數與儀器頻率的關係
首先，耦合常數 $J$ 的物理意義是相鄰自旋核之間的交互作用強度，這是一個不隨外加磁場改變的本徵常數。在本題中，透過 $400 \text{ MHz}$ 儀器測得的相鄰峰間距為 $4.06 - 4.03 = 0.03 \text{ ppm}$。將此間距轉換為頻率單位，即 $0.03 \text{ ppm} \times 400 \text{ MHz} = 12 \text{ Hz}$。無論換成多強的磁場，$J$ 值都將維持 $12 \text{ Hz}$。
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