Seminář z Analytické chemie B
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
Tento materiál vznikl za podpory projektu CHEMnote
• Martin Člupek
•
Pondělí
•
Středa
–
– Místnost: K05 OPPA CZ.2.17/3.1.00/33248 Inovace bakalářského studijního programu Chemie - moderní vzdělávání podpořené použitím notebooků
• (Budova A, 1. patro)
– Telefon: 4091; 4061 (lab) –
[email protected]
–
•
17:00 – 17:50 (10. hod)
11:00 – 11:50 ( 4. hod)
Program – 1. – 6. týden
• Konzultace
(7. týden test)
• Spektroskopie NMR, IČ, MS • Interpretace spekter
– Kdykoliv po dohodě
– 8. - 13. týden (14. týden test) • Separační metody • Nejistota analytických výsledků
Program •
1. – 2. týden –
3. – 4. týden
•
5. – 6. týden
–
•
8. týden
•
9. - 10. týden
Interpretace NMR
•
Materiály ke studiu
–
Interpretace IČ, kombinace
–
Opakování ACH A
Nejistoty analytických výsledků •
–
•
Interpretace MS, kombinace
7. týden – test interpretace spekter
•
Separační metody •
extrakce, výška patra, rozlišení, účinnost separace
13. týden –
•
• www.vscht.cz/anl/cach2/
11. – 12. týden –
•
standardní a kombinovaná nejistota – aditivní a multiplikativní model; Kragtenův algoritmus; nejistoty základních operací a lineární regrese
Opakování, Rezerva
14. týden – test souhrnný
Data, Soubory • \\PYR\SCRATCH\ – CACHB\
(S:)
NMR • Nukleární magnetická resonance – Spektroskopická metoda zabývající se resonancí atomových jader • Vlastnosti jádra popisují tzv. kvantová čísla (hlavní, vedlejší, magnetické a spinové)
– Pro měření NMR spekter je nutné, aby spin atomového jádra (spinové kvantové číslo) byl nenulový (neceločíselný) • Nukleony (proton,neutron) vykazují spin ½ • nenulový spin = lichý počet nukleonů
1
NMR
13C
• Nukleární magnetická resonance
NMR
• Většinou měříme spektra dekaplovaná
– „dekapling“ – potlačení interakce uhlík – uhlík (resp. vodík)
– Hlavní druhy měřených NMR spekter (13C)
• Uhlíková • Protonová [vodíková] (1H)
„povaha jádra“
– Co můžeme zjistit z NMR spekter ? • Chemický posun vůči zvolenému standardu (nezávislá proměnná – osa x) – určen „povahou“ jádra a jeho chemickým okolím (symetrie) – ekvivalentní jádra mají identický signál a jsou nerozlišitelná
Chemický posun [ppm]
alifatické
0 - 80 ppm
aromatické, C=C
100-150 ppm
organické kyseliny
cca 170
aldehydy a ketony
cca 200
• Intenzita a Multiplicita signálu Elektronegativní atom v sousedství zvedne chemický posun Na intenzitu není spolehnutí – odlišení kvartérních uhlíků
– Multiplicita signálu je dána spin-spinovou interakcí sousedních atomových jader
120
120
115
115
110
110
105
105
100
100
95
95
90
90
85
85
80
80
75
75
70
70
65
65
60
60
55
55
50
50
45
45
40
40
35
35
30
30
25
25
20
20
15
15
10
10
5 0
CH3 CH3
H3C
H3C
CH3 CH3
5 132.0
131.5
131.0
130.5
130.0
129.5
1H
129.0
128.5
128.0
127.5
127.0
126.5
126.0
125.5
125.0
124.5
124.0
0
140
130
120
NMR
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Pascalův trojúhelník
• Multiplicita signálu se řídí pravidlem N+1 (počet sousedních neekvivalentních atomů plus jedna)
1
• Poměr intenzit v multipletu odpovídá Pascalovu trojúhelníku
„povaha jádra“
1
1
Chemický posun [ppm]
alifatické
0 - 4 ppm
aromatické, C=C
6 - 10 ppm
organické kyseliny aldehydy
cca 12
1 1 1
2 3
4
1 3
6
1 4
1
Elektronegativní atom v sousedství zvedne chemický posun Intenzita signálu odpovídá počtu ekvivalentních jader
2
13.5
CH3
13.0 12.5 12.0
CH3
H3C
11.5
4.5
11.0 10.5 4.0
H3C
CH3
10.0
CH3
9.5 9.0 3.5
8.5 8.0 7.5
3.0
7.0 6.5 2.5
6.0 5.5 5.0
2.0
4.5 4.0 1.5
3.5 3.0 2.5
1.0
2.0 1.5 0.5
1.0 0.5
0.0
13C
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0.0
0
NMR
1H
2.90
2.80
2.70
2.60
2.50
2.40
2.30
2.20
2.10
2.00
1.90
1.80
1.70
1.60
1.50
1.40
1.30
NMR
4.5
120
CH3
115
CH3
110
4.0
105 100 95
3.5
90 85 80
3.0
75 70
CH3
65
CH3
2.5
60 55 50
2.0
45 40 35
1.5
30 25 20
1.0
15 10 5
0.5
0
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.0
120
10
9
8
7
6
5
2.20
115
4
3
2
1
0
CH3
2.10
110
2.00 105
1.90 100
1.80
95
85
1.60
80
1.50
75
1.40
70
1.30
65
Skupin a Nerozli blízkých sig ná šitelná mu ltip lů, licita
1.70
90
1.20
60
1.10
55
1.00
50
0.90 45
0.80
40
0.70
35
0.60
30 25
0.50
20
0.40
15
0.30
10
0.20
5 0
0.10 140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0.00
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
3
NMR
NMR
• Číslo nenasycenosti (UN)
• Číslo nenasycenosti (UN)
– Číslo, vypočtené ze sumárního vzorce, udávající počet násobných vazeb a kruhů v molekule
– Číslo, vypočtené ze sumárního vzorce, udávající počet násobných vazeb a kruhů v molekule
• Ethan (UN=0); Ethen (UN=1); Ethin (UN=2) • Cyklohexan • Benzen
• Ethan (UN=0); Ethen (UN=1); Ethin (UN=2) • Cyklohexan (UN=1) • Benzen
NMR
NMR • Číslo nenasycenosti (UN)
• Číslo nenasycenosti (UN)
– Číslo, vypočtené ze sumárního vzorce, udávající počet násobných vazeb a kruhů v molekule
– Číslo, vypočtené ze sumárního vzorce, udávající počet násobných vazeb a kruhů v molekule
• Ethan (UN=0); Ethen (UN=1); Ethin (UN=2) • Cyklohexan (UN=1) • Benzen (UN=4; 3x C=C + 1x kruh)
• Ethan (UN=0); Ethen (UN=1); Ethin (UN=2) • Cyklohexan (UN=1) • Benzen (UN=4; 3x C=C + 1x kruh)
– Výpočet dle vzorce UN = n(C) - n(H)/2 + n(N)/2 + 1
Mon Mar 24 14:49:35 2003: (untitled)
Mon Mar 24 14:49:35 2003: (untitled)
W1: 1H
W1: 1H
Axis = ppm Scale = 111.80 Hz/cm
C9H12
7.000
6.500
1
Axis = ppm Scale = 111.80 Hz/cm
UN = 9 – 6 + 1 = 4
C9H12
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
3
1.500
7.000
6.500
1
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
3
4
Mon Mar 24 14:49:35 2003: (untitled)
Mon Mar 24 14:49:35 2003: (untitled)
W1: 1H
W1: 1H
Axis = ppm Scale = 111.80 Hz/cm
UN = 9 – 6 + 1 = 4
C9H12
Axis = ppm Scale = 111.80 Hz/cm
C9H12 CH3
12 / 4 = 3
CH3
H3C
7.000
6.500
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
1
2.000
1.500
7.000
3
6.500
6.000
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
1
2.000
1.500
3
120
9.0
115
C10H14
8.5 8.0
C10H14
110 105
7.5
100
7.0
95 90
6.5
85 6.0
H3C
80
5.5
75
5.0
70
CH3
65
4.5
60 4.0
H3C
55
3.5
50
3.0
45
CH3
40 2.5
35 2.0
30
1.5
25 20
1.0
15 0.5
10 0.0
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
1
5
2.0
6
0
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
120
115
2.20
C4H8O2
2.10 2.00 1.90
110
105
C4H8O2
100
1.80
95
1.70
90
1.60
85
1.50
80
1.40
75
1.30 70
1.20 65
1.10 60
1.00 55
0.90 50
0.80 45
0.70
40
0.60
35
0.50 0.40
30
0.30
25
0.20
20
0.10
15
0.00
3
3.5
3.0
2.5
2
2.0
1.5
3
1.0
10
5
0
150
100
50
0
5
2.20
O
2.20 2.10
2.10
C4H8O2
2.00
2.00
CH3
H3C
1.90 1.80
1.90 1.80
O
1.70
1.70 1.60
1.60
1.50
1.50
1.40
1.40
1.30
1.30
1.20
1.20
1.10
1.10
1.00
1.00
0.90
0.90
0.80
0.80
0.70
0.70
0.60
0.60
0.50
0.50
0.40
0.40
0.30
0.30
0.20
0.20
0.10
0.10
0.00
0.00
3.5
3
3.0
2.5
2
2.0
1.5
3
4.0
1.0
3.5
3.0
2.5
2.0
2
1.5
1.0
3
3
Mon Mar 24 09:49:34 2003: (untitled)
H3C
2.20 2.10
O
CH3
W1: 1H
Axis = ppm Scale = 43.83 Hz/cm
2.00
C5H12O
1.90 1.80
O
1.70 1.60 1.50 1.40 1.30 1.20 1.10 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
4.0
2
3.5
3.0
2.5
2.0
3
1.5
1.0
3
3.200
3.000
2.800
1
2.600
2.400
2.200
2.000
1.800
1.600
1.400
1.200
1.000
3
6
