Інтенсивність сигналів

Ми вже бачили, що всі сигнали ЯМР мають форму кривої Лоренца. Площа під кривою, яка відповідає сигналу ЯМР, пропорційна до кількості магнітних ядер, що утворюють сигнал. Тому, якщо в молекулі міститься декілька груп еквівалентних магнітних ядер (зокрема про­тонів), то відношення площ під окремими сигналами відповідатиме відношенню кількостей протонів, які дають ці сигнали. Тут мається на увазі сумарна площа всіх компонентів кожного з мультиплетів. Наприклад, моле­кула етанолу С₂Н₅ОН містить три групи еквівалентних протонів, тому в протонному спектрі (рис. 1.29) сигнали спостерігаються в трьох областях, що відповідають поглинанню протонів гідроксильної, метиленової та метильної груп. Числа протонів у цих групах і відповідно площі під сигна­лами відносяться як І:2:3.

Для знаходження відносних інтенсивностей сигналів у кожному спект­рометрі є можливість проводити їхнє інтегрування. Цей процес здійснюється за допомогою програмного забезпечення спектрометра. Результат інтегрування – інтегральна крива може бути виведена або на екран монітора, або на спектр на паперовому носії. Вона має вигляд ступінчастої лінії, що на ділянках, де поглинання відсутнє, є горизонтальною, а над сигналами вона піднімається на величину, пропорційну до інтенсивності сигналу. Приклад інтегральної кривої дано на рис. 1.29. Зараз інтегральну криву найчастіше розбивають на фрагменти, що відповідають окремим мультиплетам, а інтегральні інтенсивності сигналів подають у цифровому вигляді. На ділянках спектру, що не містять сигналів, інтегральну криво не зображують.

Аналіз інтегральної кривої у багатьох випадках допомагає при інтерпретації складних спектрів ЯМР. Так, якщо є спектр сполуки з відомою брутто-формулою, але з невідомою будовою, вимірювання інтегральних інтенсивностей сигналів допомагає в їх віднесенні. Для цього визначають загальну інтегральну інтенсивність усіх сигналів. Во­на дорівнює сумі висот усіх сходинок інтегральної кривої. Поділивши добуту величину на число протонів у сполуці, можна визначити висоту сходинки інтегральної кривої, що припадає на один протон. Після цього вже неважко розрахувати, яке число протонів відповідає тому чи іншому сигналу ЯМР.

У тих випадках, коли брутто-формула сполуки невідома, у спектрі на­самперед намагаються знайти сигнал, що відповідає групі з відомим чис­лом протонів. Найчастіше таким сигналом є пік метильної або метиленової групи, який має достатньо характеристичне розташування у спектрі. Чис­ло протонів, що відповідає іншим сигналам у спектрі, знаходять за допомо­гою порівняння їхньої інтенсивності з інтенсивністю відомого сигналу.

Рис. 1.29. Спектр етанолу та його інтегральна крива

При обробці спектрів сполук, що містять велике число протонів (або інших магнітних ядер одного сорту) з близькими значеннями хімічних зміщень, слід враховувати, що величини інтегральних інтенсивностей сиг­налів важко визначити з точністю, вищою ніж 10%. Тому часто неможна з упевненістю сказати, наприклад, скільки протонів — 10 чи 11 — відповідає інтенсивному мультиплету в спектрі ЯМР.

Визначення інтенсивностей сигналів особливо важливе при вивченні спектрів сумішей. У цьому випадку, якщо у спектрі спостерігається окремо хоча б по одному піку від кожного компонента, то за їх інтенсивностями вдається визначити склад суміші.