분자 내 화학적 환경이 다른 수소의 공명 주파수는 다르다 (2)

2. 수소 핵 주위의 전자 밀도

가리움 효과는 수소 원자의 원자가전자의 밀도에 영향을, 당연히, 받습니다.

왜냐하면 가리움 효과는 원자가전자의 회전에 의해 발생하는데, 전자가 많을수록, 즉 전자 밀도가 높을수록 회전량이 증가할 것이기 때문입니다.

[ 회전량 증가 → 전류량 증가 → 유도 자기장 세기 증가 → Shielding 강화 ]

따라서

수소 핵 주위의 전자 밀도 ∝ 가리움 효과

예를 들어, 수소 원자와 직접 연결된 탄소 원자 주변에 전기음성도가 높은 염소 원자가 존재한다면, 수소 원자의 전자밀도는 감소되어, 그만큼 가리움 효과도 감소할 것입니다. 그러면, 수소 원자는 별다른 보호 장치 없이 외부 자기장에 그대로 노출될 것입니다.

만약 염소 원자 자리에 탄소나 다른 수소가 있다면, 수소 원자의 전자 밀도는 증가되어(감소됐다가 원상회복된 것을 증가한 것으로 보면), 그만큼 가리움 효과도 증가할 것입니다.

가리움 효과가 증가할 경우,

수소 원자가 느끼는 외부 자기장의 세기 감소 → 세차운동 주파수 감소 → 공명(흡수) 주파수 감소 (∵ ν = ω) : 아래 스펙트럼에서A 수소

가리움 효과가 감소할 경우,

수소 원자가 느끼는 외부 자기장의 세기 증가 → 세차운동 주파수 증가 → 공명(흡수) 주파수 증가 (∵ ν = ω) : 아래 스펙트럼에서D 수소

1H NMR spectrum of 1-chlorobutane.