EXPERIMENTACION EN QUIMICA I

(Química Orgánica)

- Técnicas Instrumentales -

Pedro Antonio García RuizCatedrático de Escuela Universitaria Profesor Titular de Universidad

Area Química analítica Area Química Orgánica

Departamento de Química Orgásnica - Universidad de Murcia

CONTENIDOINTRODUCCION

Espectroscopia de Infrarrojo

Espectrometría de masas

Resonancia Magnética Nuclear

INTRODUCCION

Introducción

1.- El color de los cuerpos

2.- El espectro electromagnético

3.- Cuantificación colorimétrica

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

El ojo de algunos animales solo detecta blanco o negro

1.- El color de los cuerpos

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Esos colores se corresponden con frecuencias del espectro electromagnético

=700 nm

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Esos colores se corresponden con frecuencias del espectro electromagnético

=700 nm

=600 nm

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Esos colores se corresponden con frecuencias del espectro electromagnético

=700 nm

=610 nm

=580 nm

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Esos colores se corresponden con frecuencias del espectro electromagnético

=700 nm

=610 nm

=580 nm

=540 nm

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Esos colores se corresponden con frecuencias del espectro electromagnético

=700 nm

=610 nm

=580 nm

=540 nm

=460 nm

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Esos colores se corresponden con frecuencias del espectro electromagnético

=700 nm

=610 nm

=580 nm

=540 nm

=460 nm

Primera fase

1.- El color de los cuerpos

El ojo humano puede detectar colores

Esos colores se corresponden con frecuencias del espectro electromagnético

=700 nm

=610 nm

=580 nm

=540 nm

=460 nm

=410 nm

Introducción

1.- El color de los cuerpos

2.- El espectro electromagnético

3.- Cuantificación colorimétrica

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

Introducción

1.- El color de los cuerpos

2.- El espectro electromagnético

3.- Cuantificación colorimétrica

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

2.- Cuantificación colorimétrica

Los tubos de Nessler

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2.- Cuantificación colorimétrica

Los tubos de Nessler

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2.- Cuantificación colorimétrica

Los tubos de Nessler

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2.- Cuantificación colorimétrica

Los tubos de Nessler

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2.- Cuantificación colorimétrica

Los tubos de Nessler

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2.- Cuantificación colorimétrica

Los tubos de Nessler

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Introducción

1.- El color de los cuerpos

2.- El espectro electromagnético

3.- Cuantificación colorimétrica

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

Transiciones electrónicas

n

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

Transiciones electrónicas

n

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

Transiciones electrónicas

n

4.- Espectroscopia visible ultravioleta

Transiciones electrónicas

n

Figura 1.1. Variación del espectro ultravioleta del cinamato de D-glucosona con el tiempo de exposición de la película, obtenida a partirde disolución de clorobenceno, a la luz UV.

CONTENIDOINTRODUCCION

Espectroscopia de Infrarrojo

Espectrometría de masas

Resonancia Magnética Nuclear

Espectroscopia de Infrarrojo

1.- Vibraciones moleculares

2.- Zonas del espectro

3.- Preparación muestras

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de tensión (stretching)

Varían las distancias de enlace

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de tensión (stretching)

asimétrica

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de tensión (stretching)

asimétrica

simétrica

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de deformación (bending)

Varían los ángulos de enlace

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de deformación (bending) EN EL PLANO

Tijera -Flexión (Scissoring)

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de deformación (bending) EN EL PLANO

Tijera -Flexión (Scissoring)

Balanceo -Oscilación (Rocking)

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de deformación (bending) FUERA DEL PLANO

Aleteo –Cabeceo(wagging)

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares

Vibraciones de deformación (bending) FUERA DEL PLANO

Aleteo –Cabeceo(wagging)

Torsión –Tornillo(twisting)

Espectroscopia de Infrarrojo

1.- Vibraciones moleculares

2.- Zonas del espectro

3.- Preparación muestras

4.- Ejemplos

2.- Zonas del espectro

4500 2500 2000 1800 65015001650

Frecuencia cm-1

en 2,5 4 5 5,5 6,1 6,6 15

TENSION

DEFORMACION

Mayor energía

Huella

Dactilar

2.- Zonas del espectro

4500 2500 2000 1800 65015001650

Frecuencia cm-1

en 2,5 4 5 5,5 6,1 6,6 15

Mayor energía

O-H

N-H

C-H

C C

C N

X=C=Y

(C,ON,S)

C=C=C

Comb

Ar

C=O C=N

C=C

C-Cl

C-O

C-N

C-C

Espectroscopia de Infrarrojo

1.- Vibraciones moleculares

2.- Zonas del espectro

3.- Preparación muestras

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase 3.- Preparación muestras

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase 3.- Preparación muestras

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase 3.- Preparación muestras

Espectroscopia de Infrarrojo

1.- Vibraciones moleculares

2.- Zonas del espectro

3.- Preparación muestras

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

Primera fase

1.- Vibraciones moleculares Primera fase

4.- Ejemplos

CONTENIDOINTRODUCCION

Espectroscopia de Infrarrojo

Espectrometría de masas

Resonancia Magnética Nuclear

Resonancia Magnética Nuclear

1.- Hablar con los núcleos

2.- ¿Qué es RMN ?

3.- Informaciones

4.- Ejemplos

Resonancia Magnética Nuclear

1.- Hablar con los núcleos

2.- ¿Qué es RMN ?

3.- Informaciones

4.- Ejemplos

- Núcleos de masa impar: I es un impar dividido por dos

- Núcleos de masa par y carga par: I = 0

- Núcleos de masa par y carga impar: I es un número entero

I.- Espín nuclear

Aquellos isótopos a los que no se les asigna rotación nuclear - Con I=0

no son observables en R.M.N.

Números de espín de algunos isótopos

Primera fase

Primera fase

Someter la muestra a un campo magnético intenso =>

Se genera una MAGNETIZACION que es diferente para cada núcleo

(DESPLAZAMIENTO QUIMICO) y que es afectada por los núcleos de su

entorno (ACOPLAMIENTO)

Segunda fase

Segunda fase

Al irradiar la muestra con una onda de radio de igual frecuencia que la de

precesión de los núcleos (EN RESONANCIA) =>

Se altera la magnetización en equilibrio generada (EXCITACION)

Tercera fase

Tercera fase

Interrumpir la irradiación =>

La magnetización alterada tiende a volver al equilibrio (RELAJACION) =>

Se origina una respuesta en el sistema que puede también detectarse como una señal

de radiofrecuencia en un receptor (DETECCION)

Cuarta fase

Cuarta fase

Transformar la señal de radiofrecuencia en una representación gráfica de

frecuencias e intensidades de la que se obtiene información sobre los entornos

magnéticos de los núcleos => Información sobre la estructura química

(INTERPRETACION).

RESUMEN Cuando se someten los núcleos de los

átomos a un campo magnético intenso y a una onda de radio, sus campos

interaccionan con los de esta entrando en resonancia y

dando una señal que puede ser detectada y proporcionar

información sobre los entornos magnéticos de

dichos núcleos

Resonancia Magnética Nuclear

1.- Hablar con los núcleos

2.- ¿Qué es RMN ?

3.- Informaciones

4.- Ejemplos

Informaciones

Frecuencia de la señal

Multiplicidad de la señal

Área de la señal

Distancias entre picos de una señal múltiple

Constante de tiempo de persistencia de la señal

012345678PPM

HNO

N+ O

-O

O

6.73

7.07

7.27

4.0

2.35

2.08

4-metil-3-nitroacetanilida

Informaciones- Frecuencia de la señal

El campo inducido es proporcional al inductor y cabe expresarlo como el producto del campo inductor Ho por una constante de proporcionalidad A llamada constante de apantallamiento.

Hi = A . Ho

Y por lo tanto : Hneto = Ho - A . Ho = Ho (1-A)

El efecto del campo inducido sobre el núcleo en estudio es análogo al que produciría un filtro, escudo, pantalla ó

protección que impidiese que dicho núcleo sufriese igual intensidad de campo que la aplicada, atenuándola.

El campo inducido es proporcional al inductor y cabe expresarlo como el producto del campo inductor Ho por una constante de proporcionalidad A llamada constante de apantallamiento.

Hi = A . Ho

Y por lo tanto : Hneto = Ho - A . Ho = Ho (1-A)

El efecto del campo inducido sobre el núcleo en estudio es análogo al que produciría un filtro, escudo, pantalla ó

protección que impidiese que dicho núcleo sufriese igual intensidad de campo que la aplicada, atenuándola.

Informaciones- Frecuencia de la señal

El campo inducido es proporcional al inductor y cabe expresarlo como el producto del campo inductor Ho por una constante de proporcionalidad A llamada constante de apantallamiento.

Hi = A . Ho

Y por lo tanto : Hneto = Ho - A . Ho = Ho (1-A)

El efecto del campo inducido sobre el núcleo en estudio es análogo al que produciría un filtro, escudo, pantalla ó

protección que impidiese que dicho núcleo sufriese igual intensidad de campo que la aplicada, atenuándola.

Las principales contribuciones a A se deben a los diferentes campos locales inducidos por:

1º - Corrientes diamagnéticas y paramagnéticas en el propio átomo.

2º - Corrientes diamagnéticas y paramagnéticas en los átomos vecinos.

3º - Corrientes de electrones deslocalizados

Informaciones- Frecuencia de la señal

MEDIDA DEL DESPLAZAMIENTO QUÍMICO

Distancia en Hz a una referencia fija = ---------------------------------------------- p.p.m. Frecuencia del aparato en Hz .10-6

= UNIDADES DELTA

Para 1H y 13C se emplea como referencia la correspondiente señal de 1H ó 13C en el

tetrametilsilano

Informaciones- Frecuencia de la señal

MEDIDA DEL DESPLAZAMIENTO QUÍMICO

Informaciones

Frecuencia de la señal

Multiplicidad de la señal

Área de la señal

Distancias entre picos de una señal múltiple

Constante de tiempo de persistencia de la señal

012345678PPM

HNO

N+ O

-O

O

6.73

7.07

7.27

4.0

2.35

2.08

4-metil-3-nitroacetanilida

Informaciones- Multiplicidad de la señal

ACOPLAMIENTO - Patrones

Informaciones- Multiplicidad de la señal

ACOPLAMIENTO - Patrones

Informaciones

Frecuencia de la señal

Multiplicidad de la señal

Área de la señal

Distancias entre picos de una señal múltiple

Constante de tiempo de persistencia de la señal

012345678PPM

HNO

N+ O

-O

O

6.73

7.07

7.27

4.0

2.35

2.08

4-metil-3-nitroacetanilida

Informaciones- Distancias entre picos de una señal múltiple

El acoplamiento consiste en un intercambio de energía entre osciladores. Consecuencia del acoplamiento es que los osciladores varían su frecuencia en una cantidad fija que se designa por J y se conoce como CONSTANTE DE ACOPLAMIENTO

CONSTANTE DE ACOPLAMIENTO

Informaciones- Distancias entre picos de una señal múltiple

CONSTANTE DE ACOPLAMIENTO

Informaciones

Frecuencia de la señal

Multiplicidad de la señal

Área de la señal

Distancias entre picos de una señal múltiple

Constante de tiempo de persistencia de la señal

012345678PPM

HNO

N+ O

-O

O

6.73

7.07

7.27

4.0

2.35

2.08

4-metil-3-nitroacetanilida

Informaciones- Área de la señal

Número de núcleos responsables de la señal

Informaciones

Frecuencia de la señal

Multiplicidad de la señal

Área de la señal

Distancias entre picos de una señal múltiple

Constante de tiempo de persistencia de la señal

012345678PPM

HNO

N+ O

-O

O

6.73

7.07

7.27

4.0

2.35

2.08

4-metil-3-nitroacetanilida

Informaciones- Constante de tiempo de persistencia de la señal la señal

Tiempos de relajación en 13C

CCH3- CCH2- CCH2- CCH2- CCH2- CCH2- CCH2- CCH2- CCH2- CCH3

8,7 6,6 5,7 4,9 4,3 4,3 4,9 5,7 6,6 8,7

Resonancia Magnética Nuclear

1.- Hablar con los núcleos

2.- ¿Qué es RMN ?

3.- Informaciones

4.- Ejemplos

Ejemplos

CH2

CH2

Cl

CH2

Br

Ejemplos

CH2

CH2

NO2

CH3

Ejemplos

CH2

CH3

CO

CH3

Ejemplos

NH2

CH2

CH3

Ejemplos

CH2

CH2

CH2

Br

EXPERIMENTACION EN QUIMICA I(Química Orgánica)

- Técnicas Instrumentales -

Pedro Antonio García RuizCatedrático de Escuela Universitaria Profesor Titular de Universidad

Area Química analítica Area Química Orgánica

Departamento de Química Orgásnica - Universidad de Murcia

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