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2026-07-27T15:09:27Z

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= Kernspinresonanzspektroskopie - Chemie =

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= Einleitung =

Die '''Kernspinresonanzspektroskopie''' wird meist mit '''NMR-Spektroskopie''' abgekürzt. NMR steht für ''Nuclear Magnetic Resonance''. Mit dieser Methode untersuchst Du die Struktur von Molekülen. Besonders wichtig ist sie in der [[Organische Chemie|organischen Chemie]], weil sie zeigt, welche Atome in einem Molekül chemisch verschieden sind und welche Nachbaratome sie besitzen.

Ein NMR-Spektrum ist wie ein chemischer Fingerabdruck. Aus der '''Anzahl''', '''Lage''', '''Fläche''' und '''Aufspaltung''' der Signale kannst Du schrittweise auf eine Struktur schließen. In diesem aiMOOC liegt der Schwerpunkt auf der 1H-NMR-Spektroskopie, also auf Wasserstoffkernen. Die 13C-NMR-Spektroskopie wird ergänzend erklärt.

[[Datei:IISER Nuclear magnetic resonance spectrometer 600MHZ.jpg|500px|rahmenlos|center]]

Das Foto zeigt ein großes NMR-Spektrometer. Der starke Magnet befindet sich im zylinderförmigen Gehäuse. Die Probe wird in einem dünnen Röhrchen in das Zentrum des Magnetfeldes gebracht.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=Sn3dNMv-67k |500|center}}

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== Lernziele ==

Nach diesem aiMOOC kannst Du erklären, warum bestimmte Atomkerne in einem Magnetfeld ein messbares Signal erzeugen. Du kannst ein einfaches 1H-NMR-Spektrum anhand von vier Merkmalen auswerten und die wichtigsten Signale von [[Ethanol]] begründen. Außerdem kannst Du die Möglichkeiten, Grenzen und Sicherheitsaspekte der Methode einschätzen.

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== Voraussetzungen ==

Hilfreich sind Grundkenntnisse zu [[Atom]], [[Isotop]], [[Elektron]], [[Molekül]], [[Strukturformel]], [[Funktionelle Gruppe|funktionellen Gruppen]] und zur [[Elektromagnetische Welle|elektromagnetischen Strahlung]].

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= Wozu dient die NMR-Spektroskopie? =

NMR-Spektroskopie liefert Informationen über die '''elektronische Umgebung''' von Atomkernen und über Wechselwirkungen mit benachbarten Kernen. Chemikerinnen und Chemiker verwenden sie vor allem zur [[Strukturaufklärung]], zur Identifikation unbekannter Stoffe, zur Reinheitsprüfung und zur Beobachtung chemischer Reaktionen.

Die Methode ist meist '''zerstörungsfrei''': Nach der Messung kann die Probe häufig zurückgewonnen werden. NMR wird in Forschung, Arzneimittelentwicklung, Lebensmittelanalytik, Materialwissenschaft und Biochemie genutzt. Die medizinische [[Magnetresonanztomographie]] beruht ebenfalls auf Kernspinresonanz, verfolgt aber ein anderes Ziel: Sie erzeugt räumliche Bilder des Körpers, während die chemische NMR-Spektroskopie Stoffe und Molekülstrukturen untersucht.

[[Datei:NMR spectrometer.jpg|500px|rahmenlos|center]]

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= Physikalisches Grundprinzip =

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== Kernspin und magnetisches Moment ==

Manche Atomkerne besitzen einen von null verschiedenen [[Kernspin]]. Dadurch verhalten sie sich vereinfacht wie winzige Magnete. Für die organische Chemie sind besonders 1H und 13C wichtig. Auch Kerne wie 19F und 31P können NMR-aktiv sein.

Ohne äußeres Magnetfeld sind die Orientierungen der Kernspins ungeordnet. In einem starken statischen Magnetfeld <math>B_0</math> entstehen unterschiedliche Energiezustände. Beim 1H-Kern kann man vereinfacht eine energieärmere Ausrichtung mit dem Feld und eine energiereichere Ausrichtung gegen das Feld unterscheiden.

[[Datei:NMR splitting.gif|500px|rahmenlos|center]]

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== Resonanz und Larmorfrequenz ==

Die Kernspins führen im Magnetfeld eine Präzessionsbewegung aus. Ihre charakteristische Frequenz heißt [[Larmorfrequenz]]. Sie hängt vom untersuchten Kern und von der Stärke des Magnetfeldes ab:

<math>\nu_0 = \frac{\gamma}{2\pi} \cdot B_0</math>

Dabei ist <math>\nu_0</math> die Larmorfrequenz und <math>\gamma</math> das gyromagnetische Verhältnis des Kerns. Trifft ein Hochfrequenzimpuls mit passender Frequenz auf die Probe, wird Energie aufgenommen. Es kommt zur [[Resonanz]]. Die Energiedifferenz der Zustände lässt sich vereinfacht mit

<math>\Delta E = h \cdot \nu_0</math>

beschreiben. Ein stärkeres Magnetfeld führt zu einer größeren Energiedifferenz und meist zu besserer Empfindlichkeit und Trennung der Signale.

[[Datei:Nuclear magnetic resonance (NMR).png|500px|rahmenlos|center]]

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== Abschirmung durch Elektronen ==

Die Elektronenhülle schwächt das äußere Magnetfeld am Atomkern etwas ab. Diese Wirkung heißt '''Abschirmung'''. Elektronenreiche Kerne sind meist stärker abgeschirmt. Elektronenarme oder durch elektronegative Atome beeinflusste Kerne sind meist entschirmt.

Deshalb resonieren nicht alle Wasserstoffkerne eines Moleküls bei genau derselben Frequenz. Genau dieser Unterschied macht NMR für die Chemie wertvoll: Die Resonanzlage verrät etwas über die chemische Umgebung.

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= Aufbau und Messablauf =

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== Probe und Lösungsmittel ==

Eine kleine Stoffmenge wird meist in einem '''deuterierten Lösungsmittel''' gelöst und in ein dünnes NMR-Röhrchen gefüllt. Deuterierte Lösungsmittel enthalten überwiegend 2H statt 1H und erzeugen deshalb im Protonenspektrum deutlich weniger störende Signale. Kleine Restsignale des Lösungsmittels können dennoch sichtbar sein.

Als Referenz wird häufig [[Tetramethylsilan]] verwendet. Sein Signal wird auf <math>0\,\mathrm{ppm}</math> gesetzt. Je nach Messung können auch andere Referenzsignale verwendet werden.

[[Datei:NMR sample.JPG|500px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Solutions of organic substances for NMR analysis.jpg|500px|rahmenlos|center]]

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== Vom Hochfrequenzimpuls zum Spektrum ==

Die Probe befindet sich in einem möglichst homogenen Magnetfeld. Ein kurzer Hochfrequenzimpuls lenkt die Magnetisierung aus. Nach dem Impuls kehrt das System schrittweise in den Ausgangszustand zurück. Dabei entsteht in der Empfangsspule ein abklingendes Zeitsignal, der '''Free Induction Decay''' oder '''FID'''.

Eine [[Fourier-Transformation]] zerlegt den FID in seine Frequenzanteile. So entsteht aus dem Zeitsignal das NMR-Spektrum mit einzelnen Resonanzsignalen.

[[Datei:FID and NMR signal.png|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=_YwPB5Njd_A |500|center}}

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= Das 1H-NMR-Spektrum auswerten =

Für einfache schulische Aufgaben helfen vier Leitfragen:

# '''Wie viele Signale gibt es?''' Sie zeigen die Anzahl chemisch unterschiedlicher Protonengruppen.
# '''Wo liegen die Signale?''' Die chemische Verschiebung gibt Hinweise auf die elektronische Umgebung.
# '''Wie groß sind die Integrale?''' Die Flächenverhältnisse zeigen die relativen Anzahlen der Protonen.
# '''Wie sind die Signale aufgespalten?''' Die Multiplizität gibt Hinweise auf benachbarte Protonen.

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== 1. Anzahl der Signale ==

Chemisch äquivalente Protonen besitzen dieselbe Umgebung und erzeugen normalerweise gemeinsam ein Signal. Chemisch nicht äquivalente Protonen erzeugen verschiedene Signale. Symmetrie kann dazu führen, dass räumlich getrennte Protonen trotzdem chemisch äquivalent sind.

Beispiel: In Propan <math>\mathrm{CH_3-CH_2-CH_3}</math> sind die beiden endständigen Methylgruppen wegen der Symmetrie gleichwertig. In einer vereinfachten Betrachtung entstehen daher zwei Protonensorten: Methylprotonen und Methylenprotonen.

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== 2. Chemische Verschiebung ==

Die Signalposition wird als '''chemische Verschiebung''' <math>\delta</math> in [[Parts per million|ppm]] angegeben. Die relative Skala macht Spektren verschiedener Magnetfeldstärken vergleichbar:

<math>\delta = \frac{\nu_{\mathrm{Signal}}-\nu_{\mathrm{Referenz}}}{\nu_{\mathrm{Spektrometer}}}\cdot 10^6</math>

Bei einem 400-MHz-Spektrometer entspricht ein Frequenzabstand von 800 Hz zur Referenz einer chemischen Verschiebung von

<math>\delta = \frac{800}{400\,000\,000}\cdot 10^6 = 2{,}0\,\mathrm{ppm}</math>.

Stärker abgeschirmte Protonen liegen meist weiter '''rechts''' bei kleineren ppm-Werten. Entschirmte Protonen liegen weiter '''links''' bei größeren ppm-Werten. Die NMR-Achse läuft daher gewöhnlich von hohen ppm-Werten links zu niedrigen ppm-Werten rechts.

[[Datei:NMR kaavio.svg|500px|rahmenlos|center]]

Typische grobe Bereiche im 1H-NMR-Spektrum sind:

# Alkylprotonen liegen häufig etwa zwischen 0,5 und 2 ppm.
# Protonen neben Sauerstoff oder Halogenen liegen oft weiter links, etwa zwischen 3 und 5 ppm.
# Alkenprotonen liegen häufig etwa zwischen 4,5 und 6,5 ppm.
# Aromatische Protonen liegen oft etwa zwischen 6,5 und 8,5 ppm.
# Aldehydprotonen liegen ungefähr zwischen 9 und 10 ppm.
# Carbonsäureprotonen können sehr weit links und oft breit erscheinen.

Diese Bereiche sind Orientierungshilfen, keine starren Grenzen. Lösungsmittel, Konzentration, Temperatur und weitere Strukturmerkmale können die Lage verändern.

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== 3. Integral ==

Die Fläche unter einem Signal heißt '''Integral'''. Im einfachen 1H-NMR-Spektrum ist sie proportional zur Zahl der Protonen, die dieses Signal erzeugen. Meist wird mit Verhältnissen gearbeitet.

Ein Integralverhältnis von <math>3:2:1</math> kann zum Beispiel zu einer Methylgruppe <math>\mathrm{CH_3}</math>, einer Methylengruppe <math>\mathrm{CH_2}</math> und einem einzelnen Proton passen. Das Integral allein beweist die Zuordnung aber nicht; es muss zu Signalposition und Aufspaltung passen.

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== 4. Spin-Spin-Kopplung und Aufspaltung ==

Benachbarte, nicht äquivalente Protonen beeinflussen einander. Dadurch kann ein Signal in mehrere Linien aufgespalten werden. Für viele einfache Systeme gilt näherungsweise die '''n-plus-1-Regel''': Besitzt eine Protonengruppe <math>n</math> äquivalente Protonen an einem benachbarten Kohlenstoffatom, erscheint ihr Signal oft als <math>n+1</math> Linien.

# Keine benachbarten Protonen führen häufig zu einem Singulett.
# Ein benachbartes Proton führt häufig zu einem Dublett.
# Zwei benachbarte Protonen führen häufig zu einem Triplett.
# Drei benachbarte Protonen führen häufig zu einem Quartett.

Der Abstand der Linien innerhalb eines Multipletts wird durch die [[Kopplungskonstante]] <math>J</math> in Hertz beschrieben. Gekoppelte Signalgruppen besitzen dieselbe Kopplungskonstante. Austauschbare OH- oder NH-Protonen verhalten sich häufig unregelmäßig und können als breite, wenig aufgespaltene Signale erscheinen.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=q-EwIjyHiQQ |500|center}}

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= Beispiel: Ethanol =

Ethanol besitzt die Struktur <math>\mathrm{CH_3-CH_2-OH}</math>. In einer vereinfachten Auswertung gibt es drei Protonengruppen:

# Die drei Protonen der Methylgruppe <math>\mathrm{CH_3}</math>.
# Die zwei Protonen der Methylengruppe <math>\mathrm{CH_2}</math>.
# Das Proton der Hydroxygruppe <math>\mathrm{OH}</math>.

Die Methylgruppe besitzt zwei benachbarte Methylenprotonen. Nach der n-plus-1-Regel entsteht meist ein '''Triplett'''. Die Methylengruppe besitzt drei benachbarte Methylprotonen und erscheint meist als '''Quartett'''. Das CH2-Signal liegt wegen des benachbarten Sauerstoffatoms weiter links als das CH3-Signal. Die Integrale stehen ungefähr im Verhältnis <math>3:2:1</math>.

Die Lage und Form des OH-Signals kann stark variieren. Sie hängt unter anderem von Lösungsmittel, Konzentration, Temperatur und Protonenaustausch ab. Deshalb wird das OH-Signal in Schulaufgaben oft vorsichtig interpretiert.

[[Datei:1H NMR Ethanol Coupling shown.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=vejKDb1dBn8 |500|center}}

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== Schrittweise Zuordnung ==

# '''Signalzahl:''' Drei Signalgruppen passen zu drei Protonenumgebungen.
# '''Integral:''' Das Verhältnis 3 zu 2 zu 1 passt zu CH3, CH2 und OH.
# '''Lage:''' CH2 liegt wegen des Sauerstoffatoms bei größerem ppm-Wert als CH3.
# '''Aufspaltung:''' CH3 ist meist ein Triplett und CH2 meist ein Quartett.
# '''Gesamtprüfung:''' Alle Informationen passen zur Struktur von Ethanol.

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= Das 13C-NMR-Spektrum =

Die 13C-NMR-Spektroskopie untersucht Kohlenstoff-13-Kerne. Das häufigste Kohlenstoffisotop 12C besitzt keinen für diese Methode nutzbaren Kernspin. 13C kommt natürlich nur zu einem kleinen Anteil vor, weshalb 13C-NMR weniger empfindlich ist als 1H-NMR.

In vielen Standardspektren werden Kopplungen zwischen 13C und 1H durch Breitbandentkopplung unterdrückt. Dann erscheint jede chemisch unterschiedliche Kohlenstoffumgebung meist als einzelnes Signal. Die Signalflächen werden im gewöhnlichen 13C-Spektrum nicht so einfach als Atomanzahlen ausgewertet wie die Integrale im Protonenspektrum.

Ethanol besitzt zwei unterschiedliche Kohlenstoffumgebungen und liefert daher im vereinfachten 13C-NMR-Spektrum zwei Signale. 1-Propanol besitzt drei verschiedene Kohlenstoffumgebungen.

[[Datei:Propanol13C NMR.svg|500px|rahmenlos|center]]

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= Eine einfache Auswertestrategie =

Bei unbekannten Stoffen solltest Du nicht nur ein einzelnes Merkmal betrachten. Nutze alle Informationen gemeinsam:

# Bestimme die Summenformel und mögliche funktionelle Gruppen, falls diese Angaben vorhanden sind.
# Zähle die NMR-Signale und suche nach Symmetrie.
# Ordne die Integrale möglichst einfachen Protonenzahlen zu.
# Nutze die chemischen Verschiebungen zur Erkennung elektronischer Umgebungen.
# Werte Singuletts, Dubletts, Tripletts und Quartette als Nachbarschaftshinweise aus.
# Prüfe, ob alle Atome, Bindungen und Signale in einer gemeinsamen Struktur erklärt werden.
# Vergleiche das Ergebnis bei Bedarf mit IR-, MS- oder 13C-NMR-Daten.

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= Möglichkeiten, Grenzen und Sicherheit =

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== Möglichkeiten ==

NMR liefert gleichzeitig Informationen über funktionelle Gruppen, Nachbarschaften, Symmetrie und Mengenverhältnisse. Die Methode kann Stoffgemische untersuchen, Konzentrationen bestimmen und Reaktionsverläufe verfolgen. Moderne mehrdimensionale NMR-Verfahren helfen bei komplexen Molekülen wie Naturstoffen oder Proteinen.

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== Grenzen ==

NMR-Geräte sind teuer und benötigen starke, sehr homogene Magnetfelder. Manche Kerne sind wenig empfindlich, sodass mehr Substanz oder längere Messzeiten nötig sind. Überlagerte Signale können die Auswertung erschweren. Paramagnetische Stoffe können Signale stark verbreitern.

Ein Spektrum liefert nicht automatisch eine eindeutige Struktur. Gute Strukturaufklärung kombiniert häufig NMR mit [[Infrarotspektroskopie]], [[Massenspektrometrie]], Elementaranalyse und chemischem Vorwissen.

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== Sicherheit ==

Der Magnet eines NMR-Spektrometers ist dauerhaft stark. Ferromagnetische Gegenstände können gefährlich beschleunigt werden. Implantate, Werkzeuge, Gasflaschen und elektronische Geräte müssen deshalb nach den Laborregeln behandelt werden. Große Geräte arbeiten häufig mit tiefkalten Flüssigkeiten. Schülerinnen und Schüler bedienen ein Hochfeld-NMR nur unter fachkundiger Aufsicht und beachten die markierten Sicherheitszonen.

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= Interaktive Aufgaben =

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== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Wofür wird die NMR-Spektroskopie in der Chemie hauptsächlich genutzt?'''
(Zur Untersuchung von Molekülstrukturen)
(!Zur Bestimmung der Flammenfarbe)
(!Zur Messung des Luftdrucks)
(!Zur Trennung von Feststoffen durch Filtration)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Welche Eigenschaft muss ein untersuchter Atomkern für NMR besitzen?'''
(Einen von null verschiedenen Kernspin)
(!Eine vollständig leere Elektronenhülle)
(!Immer genau zwölf Neutronen)
(!Eine negative elektrische Kernladung)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Was löst bei passender Frequenz die Resonanz der Kernspins aus?'''
(Ein Hochfrequenzimpuls)
(!Ein sichtbarer Lichtblitz)
(!Eine starke Erwärmung)
(!Eine Zugabe von Säure)

{{E}}
 

{{MC}}

'''In welcher Einheit wird die chemische Verschiebung angegeben?'''
(ppm)
(!Kilogramm)
(!Liter)
(!Grad Celsius)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Welcher Wert wird dem TMS-Referenzsignal gewöhnlich zugeordnet?'''
(Null ppm)
(!Hundert ppm)
(!Ein Hertz)
(!Zehn Tesla)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Welche Information liefert das Integral eines Protonensignals?'''
(Die relative Zahl der beteiligten Protonen)
(!Die Masse des Magneten)
(!Die Farbe der Probe)
(!Die Zahl aller Neutronen)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Welche Aufspaltung erwartet man nach der n-plus-1-Regel bei zwei äquivalenten Nachbarprotonen?'''
(Ein Triplett)
(!Ein Singulett)
(!Ein Dublett)
(!Ein Quartett)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Wie erscheint die Methylgruppe von Ethanol im einfachen Protonenspektrum meist?'''
(Als Triplett)
(!Als Quartett)
(!Als Quintett)
(!Ohne Signal)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Was erzeugt aus dem FID das Frequenzspektrum?'''
(Die Fourier-Transformation)
(!Die Destillation)
(!Die Neutralisation)
(!Die Chromatografie)

{{E}}
 

{{MC}}

'''Wie viele unterschiedliche Kohlenstoffumgebungen besitzt Ethanol?'''
(Zwei)
(!Eine)
(!Drei)
(!Sechs)

{{E}}
 

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Kernspin || Magnetische Kerneigenschaft
|-
| Statisches Magnetfeld || Ausrichtung der Kernspins
|-
| Hochfrequenzimpuls || Anregung bei Resonanz
|-
| Free Induction Decay || Abklingendes Zeitsignal
|-
| Fourier-Transformation || Umwandlung in ein Frequenzspektrum
|-
| Chemische Verschiebung || Signalposition in ppm
|-
| Integralfläche || Relatives Protonenverhältnis
|-
| Multiplizität || Hinweis auf Nachbarprotonen
|}
{{E}}
 

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Aussage
|-
| '''Signalzahl'''
| Anzahl chemisch verschiedener Protonengruppen
|-
| '''Chemische Verschiebung'''
| Einfluss der elektronischen Umgebung
|-
| '''Integral'''
| Relatives Verhältnis der Protonenzahlen
|-
| '''Aufspaltung'''
| Information über benachbarte Protonen
|-
| '''Kopplungskonstante'''
| Linienabstand eines Multipletts

|}
{{E}}

 
 

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Resonanz || Wie heißt die besonders starke Wechselwirkung bei passender Frequenz?
|-
| Protonen || Welche Wasserstoffkerne werden im häufigsten NMR-Verfahren untersucht?
|-
| Spektrum || Wie heißt die Darstellung der Signale über der chemischen Verschiebung?
|-
| Integral || Welche Größe zeigt das relative Protonenverhältnis?
|-
| Quartett || Welche Aufspaltung entsteht häufig bei drei äquivalenten Nachbarprotonen?
|-
| Abschirmung || Wie heißt die schwächende Wirkung der Elektronenhülle auf das Magnetfeld am Kern?
|}
{{E}}
 

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Kernspinresonanzspektroskopie+Chemie </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.''' 
|type="{}"}
Die NMR-Spektroskopie untersucht Atomkerne mit einem von null verschiedenen { Kernspin }. Ein starkes äußeres { Magnetfeld } erzeugt unterschiedliche Energiezustände. Ein passender Hochfrequenzimpuls führt zur { Resonanz }. Nach dem Impuls wird zunächst ein abklingendes Zeitsignal namens { FID } gemessen. Durch die { Fourier-Transformation } entsteht daraus ein Frequenzspektrum. Die Signalposition wird als chemische Verschiebung in { ppm } angegeben. Die Fläche unter einem Protonensignal heißt { Integral }. Nach der n-plus-1-Regel führen zwei äquivalente Nachbarprotonen häufig zu einem { Triplett }. Das CH2-Signal von Ethanol erscheint wegen drei benachbarter Methylprotonen meist als { Quartett }. Im vereinfachten Kohlenstoffspektrum besitzt Ethanol { zwei } Signale.
</quiz>

 

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===

# [[Begriffskarte NMR]]: Gestalte eine Karte mit den Begriffen Kernspin, Magnetfeld, Resonanz, FID und chemische Verschiebung. Verbinde jeden Begriff mit einem kurzen Erklärungssatz.
# [[Spektrum beschriften]]: Zeichne ein vereinfachtes NMR-Spektrum und beschrifte ppm-Achse, Referenzsignal, Signal, Integral und Multiplett.
# [[Ethanolmodell]]: Baue ein Modell von Ethanol und markiere die drei Protonenumgebungen mit unterschiedlichen Farben.
# [[Medienanalyse NMR]]: Wähle eine Abbildung oder ein Video aus diesem aiMOOC und notiere drei Informationen, die dadurch verständlicher werden.

{{BR}}
=== Standard ===

# [[NMR-Auswerteposter]]: Erstelle ein Poster zu den vier Leitfragen Signalzahl, Lage, Integral und Aufspaltung. Ergänze zu jeder Leitfrage ein eigenes Beispiel.
# [[Molekülvergleich]]: Vergleiche die erwarteten Protonenspektren von Ethan, Propan und Ethanol. Begründe Unterschiede in Signalzahl und Aufspaltung.
# [[Spektreninterview]]: Befrage eine Chemielehrkraft oder eine Person aus einem Labor zur Nutzung von NMR. Fasse Arbeitsweise, Nutzen und Sicherheitsregeln zusammen.
# [[Erklärvideo NMR]]: Produziere ein zweiminütiges Erklärvideo, das den Weg vom Hochfrequenzimpuls über den FID bis zum Spektrum zeigt.

{{BR}}
=== Schwer ===

# [[Unbekannte Struktur]]: Entwickle eine eigene Strukturaufgabe mit Summenformel, drei bis fünf Protonensignalen, Integralen und Multiplizitäten. Gib eine begründete Musterlösung an.
# [[Spektrendatenbank]]: Suche in einer frei zugänglichen Spektrendatenbank nach zwei einfachen organischen Stoffen. Vergleiche reale Signale mit Deinen Vorhersagen.
# [[Methodenvergleich]]: Untersuche, welche Informationen NMR, IR-Spektroskopie und Massenspektrometrie jeweils liefern. Entwickle eine Strategie zur Identifikation eines unbekannten Stoffes.
# [[Fehleranalyse NMR]]: Erstelle ein Fallbeispiel mit überlagerten Signalen, Lösungsmittelrest und variablem OH-Signal. Erkläre, welche Fehlinterpretationen entstehen könnten und wie Du sie vermeidest.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Strukturbegründung Ethanol]]: Erkläre, wie Signalzahl, Integral, chemische Verschiebung und Aufspaltung gemeinsam die Struktur von Ethanol stützen. Eine reine Aufzählung reicht nicht.
# [[Isomere unterscheiden]]: Vergleiche zwei mögliche Strukturisomere derselben Summenformel. Entwickle Kriterien, mit denen ihre Protonenspektren unterschieden werden könnten.
# [[Symmetrie und Signalzahl]]: Begründe an einem selbst gewählten Molekül, wie Symmetrie die Zahl der NMR-Signale verringert.
# [[Grenzen der n-plus-1-Regel]]: Erläutere, warum ein OH-Signal nicht immer zuverlässig nach der n-plus-1-Regel ausgewertet werden kann.
# [[Messmethode auswählen]]: Entscheide für einen unbekannten organischen Stoff, welche Kombination aus NMR, IR und Massenspektrometrie sinnvoll wäre. Begründe Reihenfolge und Informationsgewinn.
# [[Sicherheitskonzept]]: Entwickle für einen Schulbesuch in einem NMR-Labor ein kurzes Sicherheitskonzept. Begründe jede Regel mit der zugrunde liegenden Gefahr.

 
 

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis solltest Du das NMR-Grundprinzip fachsprachlich korrekt erklären, ein einfaches Protonenspektrum systematisch auswerten und Deine Strukturzuordnung begründen können. Wichtig ist, dass Du Signalzahl, chemische Verschiebung, Integral und Multiplizität nicht isoliert, sondern als zusammengehörige Hinweise verwendest.

Außerdem solltest Du ein einfaches Molekül wie Ethanol vollständig zuordnen, den Unterschied zwischen 1H- und 13C-NMR beschreiben, Grenzen der Auswertung erkennen und zentrale Sicherheitsregeln für starke Magnetfelder erläutern können. Ein überzeugender Lernnachweis enthält nachvollziehbare Zwischenschritte, eine passende Fachsprache und eine abschließende Plausibilitätsprüfung.

 
 

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Kernspinresonanzspektroskopie </iframe>

<iframe> https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Nuclear_magnetic_resonance_spectroscopy </iframe>

# [https://nmrshiftdb.nmr.uni-koeln.de/ nmrshiftdb2]: Offene Datenbank für Molekülstrukturen, Spektren und Vorhersagen.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:NMR_spectra Wikimedia Commons – NMR-Spektren]: Frei lizenzierte Spektren und Abbildungen.
# [[Kernspinresonanzspektroskopie]]: Weiterführender Überblick zu physikalischen Grundlagen und Anwendungen.

 

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Kernspinresonanzspektroskopie]]'''
# [[Kernspin]]
# [[Magnetfeld]]
# [[Resonanz]]
# [[Chemische Verschiebung]]
# [[Protonen-NMR]]
# [[Kohlenstoff-13-NMR]]
# [[Strukturaufklärung]]
# [[Organische Chemie]]
# [[Analytische Chemie]]
|}

[[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Organische Chemie]]
[[Kategorie:Analytische Chemie]]
[[Kategorie:Spektroskopie]]
[[Kategorie:Strukturaufklärung]]
[[Kategorie:Sekundarstufe II]]
[[Kategorie:Oberstufe]]
[[Kategorie:Klasse 11-13]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Kernspinresonanzspektroskopie - Chemie - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt