يوجد في مطيافية NMR نمطان من التآثرات المغناطيسية (التزاوج) بين النوى ذات السبين المغاير للصفر.
أحدهما التآثر المباشر (التزاوج ثنائي قطب-ثنائي قطب dipole-dipole interaction :DD)
الثاني التزاوج غير المباشر
(الانشطار سبين-سبينspin-spin splitting :JJ)
والذي يحدث نتيجة للتآثر الحاصل بين السبينات النووية عبر سبينات الإلكترونات الرابطة وليس عبر الفراغ.
تنشأ ظاهرة إعطاء النوى الفردية مجموعة من الإشارات المتعددة في الطيف من تأثير سبين النوى المجاورة على الحقل الذي تعانيه سبين النواة المدروسة، إذ ينتقل تأثير سبين النواة المجاورة إلى سبين النواة المدروسة من خلال إلكترونات الرابطة بينهما.
تنشطر إشارات التجاوب بواسطة البروتونات المجاورة ويعتمد نمط الانشطار على عدد البروتونات المجاورة الموجودة، ويمكن تلخيص طريقة تأثير البروتونات المجاورة الموجودة في جزيء ما على بعضها البعض، بالقواعد العامة التالية:
- لا تُظهِر البروتونات المتكافئة انشطاراً سبين- سبين، ويمكن لها أن تكون على نفس ذرة الكربون أو أن تكون على ذرات كربون مختلفة ولكن إشاراتها لا تنشطر.
- تنشطر إشارة التجاوب الملاحظة لمجموعة ما من البروتونات المتكافئة بواسطة البروتونات الموجودة على الذرات المجاورة، ويُحددُ عدد الخطوط المنشطرة بواسطة عدد البروتونات في الجوار. وتعطى تعددية multiplicity مجموعة ما من البروتونات بالعبارة العامة التالية (2In + 1) حيث n عدد البروتونات الموجودة على الذرات المجاورة و I العدد الكمي السبيني للذرة المتزاوجة وهو يساوي½ من أجل 1H و13C ، ونتيجة لذلك تؤول الصيغة السابقة إلى
(2 × ½ × n + 1 = n + 1)
في حالة الأطياف البسيطة فقط (الأطياف من المرتبة الأولى التي سنتحدث عنها لاحقاً).
- يمكن قراءة الشدات النسبية للقمم والتعددية في الأطياف البسيطة مباشرة من مثلث باسكال Pascal’s triangle (الشكل 1).
- المسافات بين الخطوط المنشطرة متساوية وتوافق ثابت التزاوج بين النوى المتزاوجة. يمكننا من خلال مثلث باسكال تحديد نمط الانشطار ومقدار الشدات النسبية للبروتونات المتزاوجة في الحالات البسيطة فقط، حيث لا تصلح هذه القواعد البسيطة لتحديد تعددية الأفعال المتبادلة سبين- سبين لزمر متجاورة إلا في الحالات التي يكون فيها الفرق Δν أكبر بكثير من ثابت التزاوج J، لذا يجب الإشارة إلى نقطتين هامتين: الأولى: إذا تزاوج البروتون Ha مع مجموعتين مختلفتين من البروتونات Hb و Hc، فإنه يمكننا تحديد نمط الانشطار والشدات النسبية بواسطة مثلث باسكال فقط في الحالات التي يكون فيها ثابت التزاوج Jab مساو لـ Jac (Jab = Jac) ، (الشكل 2، البنية 4). والثانية: إذا كان الاختلاف في الانزياح الكيميائي (Δν) بالهرتز بين البروتونات المتزاوجة أكبر بكثير من ثابت التزاوج، بحيث تتحقق المتراجحة التالية: Δv ≥ 8.
فإنه يمكن تطبيق مثلث باسكال وقتها لتحديد نمط الانشطار والشدات النسبية لمكونات الإشارة. أما إذا صَغُرَ المقدار Δν/J تصبح الثنائيات المتشكلة أقرب إلى بعضها البعض، حيث تزداد شدة القمم الداخلية وتتناقص شدة القمم الخارجية، الشكل 3. وعندما تصغر Δν/J تحدث عملية تسقيف roofing (يصبح شكلها مثل السقف) لمظهر الإشارات.
أحدهما التآثر المباشر (التزاوج ثنائي قطب-ثنائي قطب dipole-dipole interaction :DD)
الثاني التزاوج غير المباشر
(الانشطار سبين-سبينspin-spin splitting :JJ)
والذي يحدث نتيجة للتآثر الحاصل بين السبينات النووية عبر سبينات الإلكترونات الرابطة وليس عبر الفراغ.
تنشأ ظاهرة إعطاء النوى الفردية مجموعة من الإشارات المتعددة في الطيف من تأثير سبين النوى المجاورة على الحقل الذي تعانيه سبين النواة المدروسة، إذ ينتقل تأثير سبين النواة المجاورة إلى سبين النواة المدروسة من خلال إلكترونات الرابطة بينهما.
تنشطر إشارات التجاوب بواسطة البروتونات المجاورة ويعتمد نمط الانشطار على عدد البروتونات المجاورة الموجودة، ويمكن تلخيص طريقة تأثير البروتونات المجاورة الموجودة في جزيء ما على بعضها البعض، بالقواعد العامة التالية:
- لا تُظهِر البروتونات المتكافئة انشطاراً سبين- سبين، ويمكن لها أن تكون على نفس ذرة الكربون أو أن تكون على ذرات كربون مختلفة ولكن إشاراتها لا تنشطر.
- تنشطر إشارة التجاوب الملاحظة لمجموعة ما من البروتونات المتكافئة بواسطة البروتونات الموجودة على الذرات المجاورة، ويُحددُ عدد الخطوط المنشطرة بواسطة عدد البروتونات في الجوار. وتعطى تعددية multiplicity مجموعة ما من البروتونات بالعبارة العامة التالية (2In + 1) حيث n عدد البروتونات الموجودة على الذرات المجاورة و I العدد الكمي السبيني للذرة المتزاوجة وهو يساوي½ من أجل 1H و13C ، ونتيجة لذلك تؤول الصيغة السابقة إلى
(2 × ½ × n + 1 = n + 1)
في حالة الأطياف البسيطة فقط (الأطياف من المرتبة الأولى التي سنتحدث عنها لاحقاً).
- يمكن قراءة الشدات النسبية للقمم والتعددية في الأطياف البسيطة مباشرة من مثلث باسكال Pascal’s triangle (الشكل 1).
- المسافات بين الخطوط المنشطرة متساوية وتوافق ثابت التزاوج بين النوى المتزاوجة. يمكننا من خلال مثلث باسكال تحديد نمط الانشطار ومقدار الشدات النسبية للبروتونات المتزاوجة في الحالات البسيطة فقط، حيث لا تصلح هذه القواعد البسيطة لتحديد تعددية الأفعال المتبادلة سبين- سبين لزمر متجاورة إلا في الحالات التي يكون فيها الفرق Δν أكبر بكثير من ثابت التزاوج J، لذا يجب الإشارة إلى نقطتين هامتين: الأولى: إذا تزاوج البروتون Ha مع مجموعتين مختلفتين من البروتونات Hb و Hc، فإنه يمكننا تحديد نمط الانشطار والشدات النسبية بواسطة مثلث باسكال فقط في الحالات التي يكون فيها ثابت التزاوج Jab مساو لـ Jac (Jab = Jac) ، (الشكل 2، البنية 4). والثانية: إذا كان الاختلاف في الانزياح الكيميائي (Δν) بالهرتز بين البروتونات المتزاوجة أكبر بكثير من ثابت التزاوج، بحيث تتحقق المتراجحة التالية: Δv ≥ 8.
فإنه يمكن تطبيق مثلث باسكال وقتها لتحديد نمط الانشطار والشدات النسبية لمكونات الإشارة. أما إذا صَغُرَ المقدار Δν/J تصبح الثنائيات المتشكلة أقرب إلى بعضها البعض، حيث تزداد شدة القمم الداخلية وتتناقص شدة القمم الخارجية، الشكل 3. وعندما تصغر Δν/J تحدث عملية تسقيف roofing (يصبح شكلها مثل السقف) لمظهر الإشارات.