निम्नलिखित स्पीशीज में 1H NMR स्पेक्ट्रम में सिग्नल (मोटा और रेखांकित H परमाणु) की बहुलता क्या है?

(I) [HNi(OPEt3)4]+

(II) Ph2Si(Me)H

(III) PH3

(IV) (Cp*)2ZrH2 (Cp* = पेंटामेथाइलसाइक्लोपेंटैडाइनाइल)

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GATE 2023 (Chemistry) Official Paper (Held On: 05 Feb, 2023 Shift 2)
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  1. I- पेंटेट, II- क्वार्टेट, III- डबलट और IV- सिंगलेट
  2. I- पेंटेट, II- सिंगलेट, III- सिंगलेट और IV- डबलट
  3. I- ट्रिपलेट, II- ट्रिपलेट, III- डबलट और IV- डबलट
  4. I- सिंगलेट, II- क्वार्टेट, III- सिंगलेट और IV- सिंगलेट

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : I- पेंटेट, II- क्वार्टेट, III- डबलट और IV- सिंगलेट
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5 Qs. 7 Marks 10 Mins

Detailed Solution

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सिद्धांत:-

  • रासायनिक शिफ्ट (δ): NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी में एक प्रोटॉन का रासायनिक शिफ्ट उसके स्थानीय वातावरण से प्रभावित होता है। विभिन्न रासायनिक वातावरण अलग-अलग रासायनिक शिफ्ट का परिणाम देते हैं।
  • युग्मन स्थिरांक (J): युग्मन स्थिरांक (J) आसन्न प्रोटॉन सिग्नल के बीच विभाजन के परिमाण का प्रतिनिधित्व करता है। यह पड़ोसी प्रोटॉन की संख्या के बारे में जानकारी प्रदान करता है।
  • बहुलता नियम: एक सिग्नल की बहुलता समतुल्य पड़ोसी प्रोटॉन की संख्या से निर्धारित होती है। विभाजन पैटर्न की भविष्यवाणी करने के लिए n+1 नियम (n = समतुल्य पड़ोसी प्रोटॉन की संख्या) का उपयोग किया जाता है।
  • J-युग्मन और स्पिन-स्पिन युग्मन: J-युग्मन गैर-शून्य स्पिन कोणीय संवेग वाले नाभिकों के बीच चुंबकीय संपर्क को संदर्भित करता है। NMR में, यह सिग्नल को कई गुना में विभाजित करने का परिणाम देता है।

व्याख्या:-

(II) PH3 में संरचना तीन समतुल्य H मौजूद हैं।
फिर उपयोग करते हुए,


2nl+1 = 2x1x+1/2 = 2
डबलट प्राप्त होता है।
इस प्रकार, विकल्प (b) और (d) संभव नहीं हैं।

(I) [HNi(OPEt3)4]+ : [HNi(OPEt3)4]+ में हाइड्रोजन परमाणु (H) संभवतः एक धातु केंद्र से जुड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर विभिन्न नाभिकों के साथ युग्मन के कारण व्यापक सिंगलेट या जटिल बहुलता होती है। इस मामले में, इसे एक पेंटेट (पेंटाप्लेट) के रूप में पहचाना जाता है, जो पड़ोसी नाभिकों के साथ युग्मन के कारण एक जटिल विभाजन पैटर्न को इंगित करता है।

(II) Ph2Si(Me)H: Ph2Si(Me)H में हाइड्रोजन परमाणु (H) एक सिलिकॉन परमाणु के निकट है। सिलिकॉन-हाइड्रोजन युग्मन आमतौर पर क्वार्टेट विभाजन का परिणाम देता है, इसलिए इसे क्वार्टेट के रूप में पहचाना जाता है।

(IV) (Cp)2ZrH2 (Cp = पेंटामेथाइलसाइक्लोपेंटैडाइनाइल):

(Cp*)2ZrH2 में हाइड्रोजन परमाणु (H) किसी भी पड़ोसी प्रोटॉन से युग्मित नहीं है, जिसके परिणामस्वरूप 1H NMR स्पेक्ट्रम में एक सिंगलेट होता है।
दो समतुल्य H परमाणुओं के साथ। ये 2H परमाणु C या Zr के साथ युग्मित नहीं हो सकते हैं। इसलिए, एक सिंगलेट प्राप्त होगा।
सही विकल्प (a) है।

निष्कर्ष:-

इसलिए सही विकल्प विकल्प 1 होगा अर्थात I- पेंटेट, II- क्वार्टेट, III- डबलट और IV- सिंगलेट।

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