Antwoorden opgavenbundel Analytische Chemie en Spectrometrie, deel 2 · 2019. 11. 16. · Deze...

EN-SK-ACS2

Windesheim 1 LVO NaSk

Antwoorden opgavenbundel

Analytische Chemie en Spectrometrie, deel 2

LVO NaSk

Windesheim

© 2012

EN-SK-ACS2


Inhoudsopgave

1. Inleiding 3.

2. UV-VIS 4.

3. IR 7.

4. MS 11.

5. NMR 16.

6. Combinatiespectra 28.

EN-SK-ACS2


1. Inleiding

Deze bundel bevat de antwoorden van de opgaven uit de bundel ‘Opgaven Analytische Chemie en Spectrometrie, deel 2’. Probeer eerst de opgaven zelf, voordat je naar de antwoorden kijkt!

EN-SK-ACS2


2. UV-VIS 2.1 Conjugatie Stof 1 absorbeert bij dezelfde golflengte als 1-penteen. Dit zal waarschijnlijk 1,4-pentadieen zijn. (niet geconjungeerd). Stof twee absorbeert bij een aanzienlijk groteren golflengte. Deze stof is dan 1,3-pentaadieen. Door de conjungatie krijg je overlap van 𝜋𝜋-orbitals en absorbeert de stof licht van een grotere golflengte. 2.2 UV VIS spectrum

a. Een n𝜋𝜋* overgang is een overgang van ongebonden elektronen naar de laagste niet-gevulde 𝜋𝜋-orbital. Deze overgang kost over het algemeen minder energie dan een 𝜋𝜋 𝜋𝜋* overgang. Dit betekent dat voor een n𝜋𝜋* overgang licht met een grotere golflengte nodig is dan voor een 𝜋𝜋 𝜋𝜋* overgang. 343 nm= 𝜋𝜋 𝜋𝜋* overgang en 512 nm = n𝜋𝜋*

b. Ongeboden elektronen komen voor in de zuurstof van de carbonylgroep. n𝜋𝜋* wordt veroorzaakt door C=O. 𝜋𝜋 elektronen komen voor in de benzeenringen. Hier vind dan ook de 𝜋𝜋 𝜋𝜋* overgang plaats.

2.3 Kiezen Molecuul A heeft een groter system van geconjungeerde pi bindingen, en zal licht absorberen bij een grotere golflengte. In molecuul B zit een sp3 gehybridiseerd C atoom (een C atoom met alleen enkelvoudige bindingen) waardoor 2 pi bindingen afgesloten zin van de andere drie. 2.4 Kleustof E133 absorbeert licht van 630nm. Dit is oranje licht. De complementaire kleur van oranje is blauw. Hierdoor lijkt de kleurstof blauw. \ 2.5 Pyridine

a. Pyridine is een zwakke base. Een H+ ion vormt een atoombinding met het stikstofatoom. Het stikstofatoom stelt zijn twee vrije elektronen beschikbaar voor de atoombinding.

b. De overgang zal een n π* overgang zijn.

EN-SK-ACS2


2. 6 β-caroteen a. In het absorptiespectrum van β-caroteen is te zien dat er een absorptie is tussen

400 en 500 nm. Dat betekent dat blauw en groen licht wordt geabsorbeerd. Geel, oranje en rood licht worden niet geabsorbeerd. Het oranje licht wordt weerkaatst en bereikt het oog en zorgt voor de oranje kleur.

b. 𝐼𝐼𝐼𝐼0

= 10−∈𝑐𝑐𝑐𝑐 = 10−60000∗0,2∗10−3∗0,1 = 0,063. Er wordt dus 6,3% van het licht geabsorbeerd bij 430 nm. Er wordt dan dus 100 - 6:3 = 93:7% van het licht doorgelaten.

c. 𝐴𝐴 = ∈ 𝑐𝑐𝑐𝑐 staat uit langs de y-as. Bij 430 nm, waar geldt ∈ = 60000 M-1cm-1, is de hoogte van de piek 6,3 cm. Bij 350 nm is de hoogt van de piek 0.5 cm. Omdat A evenredig is met ∈ geldt:

∈350𝑛𝑛𝑛𝑛= 60000 ∗ 0,56,3

= 4762 M−1cm−1

2.7 Meer-componenten analyse Stel eerst twee vergelijkingen op:

𝐴𝐴660 = ∈660𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝐶 +∈660𝑁𝑁𝑁𝑁 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁𝐶𝐶

𝐴𝐴430 = ∈430𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝐶 +∈430𝑁𝑁𝑁𝑁 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁 Er zijn in totaal zes onbekenden: ∈660𝐶𝐶𝐶𝐶 , 𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝐶,∈660𝑁𝑁𝑁𝑁 ,∈430𝐶𝐶𝐶𝐶 ,∈430𝑁𝑁𝑁𝑁 𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁 Dat zijn er teveel om deze twee vergelijkingen op te lossen. Eerst moet je het aantal onbekenden kleiner maken. Met behulp van de gegevens in de tabel kan dat. Je kan eerst de molaire extinctiecoëfficiënten uitrekenen van beide ionen bij beide golflengten met de wet van Lambert-Beer: 0,1 M Cu2+ , 660 nm: 𝐴𝐴660 = ∈660𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝐶 invullen: 0,398 = ∈660𝐶𝐶𝐶𝐶 ∗ 0,1 ∗ 0,1 ∈660𝐶𝐶𝐶𝐶 = 39,8 𝑑𝑑𝑑𝑑2/𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚 0,1 M Cu2+ , 430 nm: ∈430𝐶𝐶𝐶𝐶 = 0,6 𝑑𝑑𝑑𝑑2/𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚 0,1 M Ni2+ , 660 nm: ∈660𝑁𝑁𝑁𝑁 = 26,6 𝑑𝑑𝑑𝑑2/𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚 0,1 M Ni2+ , 430 nm: ∈430𝑁𝑁𝑁𝑁 = 18,3 𝑑𝑑𝑑𝑑2/𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚 Invullen in bovenstaande set vergelijkingen:

EN-SK-ACS2


0,467 = 39,8 ∗ 0,1𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝐶 + 26,6 ∗ 0,1𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁

0,136 = 0,6 ∗ 0,1𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝐶 + 18,3 ∗ 0,1𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁 Nu heb je twee vergelijkingen met twee onbekende, en die kan je oplossen. Schrijf in de bovenste vergelijking Ccu apart

𝑐𝑐𝑐𝑐𝐶𝐶 =0,467 − 2,66 𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁

3,98

En substitueer deze vergelijking in de onderste vergelijking:

0,136 = 0,6 ∗ 0,1 ∗ �0,467 − 2,66 𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁

3,98 � + 18,3 ∗ 0,1𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁

Uitwerken geeft: 𝑐𝑐𝑁𝑁𝑁𝑁 = 0,072 𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚/𝐿𝐿 en 𝑐𝑐𝐶𝐶𝐶𝐶 = 0,069 𝑑𝑑𝑚𝑚𝑚𝑚/𝐿𝐿 2.8 Standaard additiemethode

a. Gebruik hiervoor formule 18.4 van het formuleblad.\

0,4870,517

= 𝐶𝐶0(25 + 1)

𝐶𝐶0 ∗ 25 + 0,05 ∗ 1

0,942 = 𝐶𝐶0(25 + 1)

𝐶𝐶0 ∗ 25 + 0,05 ∗ 1

𝐶𝐶0 = 0,0192 𝑑𝑑𝑚𝑚/𝑑𝑑𝐿𝐿

Het urine monster was 50 verdund, dus in de concentratie in 2mL was Originele concentratie fosfaat-ionen: 0,0192* 50 = 0,961 mg/mL

b. Met de “single-point”standaard additie methode meet je slechts 1 concentratie de extinctie, je gaat ervan uit dat de wet van Lambert-Beer geldig is, maar zeker weten doe je dat niet.

EN-SK-ACS2


3. IR 3.1 3-broompropyn 3290 cm–1 → C – H strekvibratie (alkyn) 2100 cm–1 → C ≡ C strekvibratie (alkyn) 1205 cm–1 → CH2 – Br strekvibratie 3.2 Alcoholtest

a. Tussen ethanolmoleculen in de gasfase komen geen waterstofbruggen voor.

b. In het gebied tussen 2900 cm–1 en 3000 cm–1 absorberen zowel alcohol als aceton. De Datamaster II meet dus de som van de absorpties door alcohol en aceton (en kan daaruit niet berekenen wat het alcoholgehalte in de uitgeademde lucht was).

3.3 Eugenol of vaniline Beide verbindingen verschillen op de volgende punten:

- Vaniline heeft een C=O (aldehyde) - Eugenol heeft een C=C

C= O (strek, aldehyde): geeft een sterke piek bij 1740-1720 cm-1 C=C (strek, alkeen) geeft een gemiddelde piek bij1680-1620 cm-1 Het spectrum heeft boven de 1700cm-1 geen piek. Wel heeft het spectrum een gemiddelde piek bij ca,1620 cm-1. Het spectrum lijkt dus van eugenol te zijn. 3.4 C7H12 Met deze beperkte informatie is het lastig de exacte structuurformule te achterhalen. Kijk eerst naar de molecuulformule: C7H12. Als het een alkaan met 7C’s was geweest, dan was de formule C7H16. Er zitten in ieder geval 2 C=C bindingen in of 1 C=C binding en 1 cyclo, of 2 cyclo’s. 2 cyclo’s lijkt onwaarschijnlijk. Piek bij ca. 2950 cm-1: C-H strek, alkaan, Piek bij ca. 3100 cm-1: C-H strek, alkeen Piek bij ca. 1650 cm-1: C=C, strek alkeen Piek bij ca. 1450 cm-1: C=C strek, alkeen Piek bij ca. 880cm-1: =CH2 uit het vlak Als de laatste piek inderdaad =CH2 is, dan zijn er twee mogelijke structuren:

EN-SK-ACS2


Of de stof is een alkeen met twee dubbele bindingen waarvan C=C op plaats 1 zoals bij 1,3-heptadieen, of 3-methyl-1,3- hexadieen. 3.5 Pentaan en penteen Zoek naar de absorptiepiek veroorzaakt door de OH groep. Deze ligt rond de 3200-3600 cm-1. Spectrum B bevat zo’n piek (je). Spectrum A heeft in dit gebied geen pieken. Zoek naar de absorptiepiek veroorzaakt door de C=C strekvibrate, die vind je rond 1600-670 cm-1. Deze piek is aanwezig in spectrum A en niet in spectrum B. Je kan ook kijken naar pieken van de C-H (alkeen) bij 3000-3100 cm-1. Deze piek is aanwezig in spectrum A en niet in spectrum B. Spectrum A bevat deze piek, spectrum B niet. Deze vind je . Spectrum A is dus 4-methyl-1-penteen en spectrum B is 4-methyl-2-pentanol. 3.6 aromaten Fenol: OH (strek, aromatisch) Acetofenon: C=O (strek, carbonyl) Benzoëzuur: C=O (strek, zuur), OH (strek, zuur) Benzylalcohol:: OH (strek, alkaan) Beide spectra hebben een duidelijke piek bij 3200-3600 cm-1, dit duidt op de aanwezigheid van een OH groep. Acetofenon valt dan af. Bij benzylaclohol kan je een piek door de C-H strekvibratie van de alkyl zijgroep bij 2850-3000cm-1 verwachten. Een dergelijke piek is zichtbaar in spectrum B Bij benzoëzuur zou je een piek verwachten van de C=O strekvibratie in het gebied van 1700 -1750 cm-1 De piek die hier in spectrum A het dichtst bij in de buurt komt is de piek bij 1600 cm-1. Deze piek zit echter niet op de goede plek. Spectrum A zou dus fenol kunnen zijn en spectrum B benzylalchohol.

Methyleencyclohexaan

EN-SK-ACS2


3.7: Drie stoffen en drie spectra (1) Zoek structuurformules van deze stoffen op en identificeer de verschillen tussen de structuurformules.

- Difenylacetylene bevat een alkyn-binding - 1-Octeen bevat 1x C=CH2 - Cis-2-penteen bevat cis C=C

De volgende vibraties zijn van belang:

- C-H (strek, alkyn): 3520-3250 cm-1 (S) - C-H (strek, alkeen: 3100-3000 cm-1 (S) - C=C (strek, alkeen): 1670-1600 cm-1 (Z-M) - C-H (buig, alkeen): 980-960 cm-1 (S) - C-H (buig, eindstandig, x =CH2) 900-880 cm-1 (S) - C-H (buig, cis-alkeen): 730-670 cm-1 (S)

Spectrum A: Geen pieken onder de 3000 cm-1. Dit duidt erop dat dit molecuul geen C atomen bevat die met een enkelvoudige binding gebonden zijn. Dit wijst op difenylacetyleen. Dit spectrum heeft in het gebied tussen800-600cm-1 twee sterke pieken. Deze kunnen worden veroorzaakt door C-H (buig,aromaat) 900-675 cm-1 (S). Spectrum A is difenylacetyleen Spectrum B heeft een scherpe piek bij ca 900cm-1. Dit kan worden veroorzaakt door C-H (buig, eindstandig, x =CH2) 900-880 cm-1 (S). Spectrum B is 1-octeen Spectrum C heeft een opvallende piek bij ca. 700cm-1.Deze kan worden veroorzaakt door C-H (buig, cis-alkeen): 730-670 cm-1 (S). Spectrum C is cis-2-penteen

EN-SK-ACS2


3.8: Drie stoffen en drie spectra (2) N-H (strek, primaire amide): 3500-3400 cm-1, twee banden. N-H (buig, primaire amide): 1650-1610 cm-1 (breed) OH (strek, carbonzuur): ca. 3500-2400 cm-1 (brede band) C=O (strek, carbonzuur): 1700cm-1 C=O (strek, ester): 1750cm-1 C-O (sterk, ester): 1290-1150 cm-1 en 1125-1000cm-1 Spectrum A: Scherpe piek bij 1750cm-1 en scherpe piek bij 1250cm-1. De eerste scherpe piek duidt op C=O (ester) en de tweede scherpe piek duidt op C-O (ester). Spectrum A is van butylacetaat. Spectrum B: Brede piek bij ca. 3100cm-1, duidt op OH scherpe piek bij 1700cm-1, duidt op C=O (carbonzuur). Spectrum B is van laurierzuur. Spectrum C: Dubbele banden tussen 3400-3100cm-1. Duidt op N-H strek, primaire amide. Brede piek bij ca. 1650cm-1 duidt op N-H buig van primair amide. Spectrum C is van butyramide.

EN-SK-ACS2


4. MS

4.1 Formules uit ‘Foundations of Spectroscopy’

a. In formule (1.3) ontbreekt v. v moet dus geëlimineerd worden.

Schrijf v apart in formule (1.2). • Links en rechts kan je 1 v wegstrepen: Bz = mv/R • Schrijf v apart: v= zRB/m Vul deze formule in in (1.1) en vereenvoudig • V = 0,5 m (zRB/m)2 = 0,5 z2R2B2/m • V = zR2B2/m • m/z= R2B2/2V Dit is formule (1.3)

b. Hoe groter B, des te sterker is de magnetische kracht op het ion. Het ion zal

sterker afbuigen. De straal R van de cirkelvormige baan wordt kleiner. Hoe groter V, des te groter is de versnelling van de ionen, en des te groter hun snelheid waarmee ze in het magnetische veld komen. worden. Bij constante B, zullen de ionen minder afgebogen worden door dat magnetische veld, en zal R groter zijn.

c. De electrostatic analyzer (EA) buigt ionen af, met behulp van een elektrisch veld, op basis van hun kinetische energie. Wanneer ionen versneld worden hebben deze ionen kinetische energieën die iets van elkaar verschillen. De EA laat alleen ionen ‘door’ die dezelfde kinetische energie hebben.

4.2 Zwaveldioxide

a. m/z Fragment 64 SO2+ 48 SO+ 32 S+ 16 O+

b. Het signaal bij m/z=66 is een M+2 signaal. Zwavel kent drie isotopen 32S

(95%), 33S (0,8*%) en 34S (4%). De piek bij m/z = 66 wordt veroorzaakt door 34SO2. Als je goed kijkt dan zie je ook nog een klein signaal bij m/z = 65. Dit wordt veroorzaakt door 33SO2

EN-SK-ACS2


4.3 C, H en O

m/z= 30 is het moleculair ion. Het molecuul bevat C, H en O. Trek van de m/z de massa van 1 C en 1 O af. 30-12-16 = 2. Het molecuul bevat 2 H-atomen, 1C atoom. De enige mogelijkheid is methanal: H2C=O.

4.4 Pieken identificeren

a. De fragmentenbij deze pieken worden gevormd door eenvoudige

splitsingsreacties. m/z Fragment 87 C5H11O+ 73 C4H9O+ 57 C4H9+ 29 C2H5+

b. De piek bij m/z = 45 wordt veroorzaakt door een primair alcohol. Dit het

fragment bevat OH (17). 45-17 = 28. Het ion bevat verder 2 C’s (24) en 4 H’s. Een mogelijke structuur is: HO-CH+-CH3

4.5 Keton

Moleculair ion: m/z = 86. De stof is een keton en bevat dus C, H en O, waarbij de O niet aan het uiteinde van de koolstofketen zit. De stof zal maximaal 5 C atomen bevatte, want. 86-5x12= 26. Dan is er nog ruimte voor 1 O atoom en 10 H atomen. Molecuulformule: C5H10O. Mogelijke stoffen: 2- pentanon of 3-pentanon. Echter voor deze stoffen ontbreken er pieken in het spectrum. 2-pentanon en 3 –pentaton hebben als structuurformules:

O

O

In een massaspectrum van 2-pentanon verwacht je een piek bij m/z = 71 (afsplitsing van CH3) en in het massaspectrum van 3-pentanon verwacht je een piek bij m/z= 57 (afsplitsing CH2CH3). Deze pieken ontbreken in dit spectrum. Ook kan je met deze structuren de intensieve piek bij m/z = 43 niet verklaren. De stof is dus niet pentanon. Een alternatief is dat de stof twee O atomen bevat. 86-32 = 54. Hierin passen 4 C atomen (48) en 6 H atomen (6). Een mogelijke structuur is 2,3-butadion.

EN-SK-ACS2


OO

Deze structuur verklaart het signaal bij m/z = 43, het molecuul splitst de C-C binding tussen de carbonyl (C=O) groepen. Dit resulteert in twee identieke fragmenten met m/z = 43.

4.6 C, H, O en nog iets. Opvallend zijn de gekoppelde pieken bij 138/140 en 94/96. Dit duidt op de aanwezigheid van twee isotopen met massaverschil twee, die bijna evenveel voorkomen. Broom heeft twee isotopen (79Br en 81Br) die in bijna evenveel voorkomen. 79Br: 50,7% en 81Br: 49,3%). Zonder broom hou je een molecuul met een massa van 59 over (138-79). Dit molecuul kan uit de volgende combinaties van atomen bestaan:

1. Drie C atomen (36), een O atoom (16) en zeven H atomen. Dit kan een

broompropanol of een broomether zijn

2. Twee C atomen (24), twee O atomen (32) en drie H atomen. Dit kan broomethaanzuur of broommethylmethanoaat zijn.

Bij m/z= 94 heeft het moleculair ion een deeltje met massa (138-94=) 44 afgesplitst. Dit deeltje kan CO2 of C3H8 zijn. Het is onwaarschijnlijk dat bij broompropanol C3H8 wordt afgesplitst. Het afgesplitste deeltje is dus CO2. Dit kan alleen afsplitsen als het molecuul broomethaanzuur is.

4.7 Twee ketonen

Beide massaspectra hebben een (zwak) signaal bij m/z=71. Dit duidt op afsplitsing van een methylgroep. In spectrum A is een sterk signaal bij m/z= 57. 86-57= 29. Dit wijst op afsplitsing van een ethylgroep. In spectrum B ontbreekt dit signaal, maar daar is een sterk signaal bij m/z= 43. 86-43 = 43. Dit wijst op afsplitsing van een propylgroep. Spectrum A: C5H10O, met C=O en een ethylgroep. Dit zou 3–pentanon kunnen zijn. Spectrum B: C5H10O, met C=O en een propylgroep. Dit zou 3–methyl-2-butanon kunnen zijn.

EN-SK-ACS2


4.8 Twee isomeren

Het aantal isomeren is beperkt: 1,1,2,2-tetrafluorethaan, of 1,1,1,2-tetrafluorethaan. In beide spectra is er een signaal bij m/z= 83. Dit suggereert verlies van fluor (19). In beide spectra is er ook een signaal bij m/z= 51.Dit is de helft van het molecuul. Dit zal veroorzaakt worden door CHF2+. Het signaal bij m/z =69 is alleen in spectrum B zichtbaar. Dit zal veroorzaakt worden door het CF3+ ion. Het signaal bij m/z= 33 wordt waarschijnlijk veroorzaakt door het CH2F+ ion. Dit ion wordt gevormd door een verplaatsing van een waterstofatoom van het ene koolstofatoom naar het andere koolstofatoom. Spectrum A is 1,1,2,2-tetrafluorethaan en spectrum B is 1,1,1,2-tetrafluorethaan.

4.9 Wie van de drie?

a. De molecuulformule van deze drie isomeren is C5H11OH (massa: 88u). Van het moleculair ion is een fragment met een massa van 33u afgesplitst, om een ion met m/z= 55 te krijgen. Dit kan CH3 (15) en H2O (18) zijn.

b. Een C-C binding tussen de C-OH en de rest van het molecuul zal snel breken. Dit heeft als gevolg dat het tertiaire alcohol 2-methyl-2-butanol gekarakteriseerd wordt door een fragment met een massa van 59, (CH3)2-C+H-OH. Een piek bij m/z = 59 komt alleen voor in spectrum C. Het secundaire alcohol 2-pentanol wordt gekarakteriseerd door een fragment met een massa van 45, CH3-CH+-OH Een piek met m/z = 45 komt in alle drie de spectra voor. In spectrum A heeft de piek bij m/z = 45 echter de hoogste intensiteit. Het antwoord is dus: spectrum A: 2-pentanol; spectrum B: 1-pentanol; spectrum C: 2-methyl-2-butanol

EN-SK-ACS2


4.10 5 structuurformules, 1 massaspectrum Het moleculair ion heeft een massa van 100u. In het massaspectrum ontbreekt het signaal M-18 van de afsplitsing van water van een alcohol. Het is dus onwaarschijnlijk dat alcohol F het juiste antwoord is. Bij m/z= 85 is er een fragment met massa 15 afgesplitst. Dit zal waarschijnlijk een methylgroep zijn. Bij m/z= 69 is er een fragment met massa 31 afgesplitst. Dit fragment kan CH3O zijn. Alleen stof E heeft deze groep. Het spectrum heeft ook signalen bij m/z= 59 en m/z= 41. Deze signalen kunne n verklaart worden door te kijken naar de fragmentatie van stof E.

m/z= 41

m/z= 59

O

C·

O

C+

C+

O

OC·

O

O

EN-SK-ACS2


5 NMR

5.1 Propaanzuur

Het spectrum bevat de volgende pieken

δ (ppm) Splitting Integraal A 11,7 Singulet 1 B 2,3 Kwartet 2 C 1,1 Triplet 3

Propaazuur heft drie soorten H atomen: CH2, CH3 en de zure H van de COOH groep

Dit betekent dus dat we drie groepen pieken zien.

A: Het meest in het oog springende signal is die van het zure H atoom. Dit zijn, over het algemeen, de minst afgeschermde H atomen, en deze atomen hebben dan ook de grootste chemische verschuiving. Dit wordt veroorzaakt door het elektronegatieve O atoom en door het zure karakter van dit H atoom, waardoor het atoom een relatief grote partiele positieve lading heeft. Het atoom heeft geen buren en omdat het wordt uitgewisseld met de omgeving , is het een singulet.

B: De CH2 groep die vast zit aan de C=O groep is minder afgeschermd dan de CH3 groep die vast zit aan CH2 groep. De CH2 groep heeft 3 H buren, en zijn signal is dus een kwartet.

C: De CH3 groep heeft 2 H buren en is daarom een triplet.

Dit spectrum is een mooi voorbeeld van een het signaal van een ethyl groep, -CH2CH3

EN-SK-ACS2


5.2 2-butanol

Het spectrum bevat de volgende pieken

δ (ppm) Splitting Integraal A 3,7 Sextet 1 B 2,4 Singulet 1 C 1,5 Kwintet 2 D 1,2 Doublet 3 E 0,9 Triplet 3

2-butanol heeft vijf verschillende soorten protonen, een CH, een CH2, twee verschillende CH3 en een OH.

A: De minst afgeschermde groep (3.71 ppm) is de CH groep met het electronegatieve zuurstofatoom er aan vast. Dit H atoom heeft 5 H buren (1 x CH2 + 1 x CH3), zodat je volgens de n+1 regel een sextet ziet.

B: H atomen uit een OH groep koppelen niet met andere protonen, omdat deze H atomen uitgewisseld worden met de omgeving. Het signaal is dus een singulet.

C: De CH2 groep heeft 4 H buren en daarom zie je een kwintet.

D: De linker CH3 groep is dichterbij het elektronegatieve zuurstofatoom, en is dus minder afgeschermd. Deze groep heeft 1 H buur,dus zie je een doublet.

E: De rechter CH3 groep is het meest ver van het zuurstofatoom verwijderd en deze groep bevat dus de meest afgeschermde H atomen. Deze groep heeft 2 H buren, dus je ziet drie pieken.

EN-SK-ACS2


5.3 C4H7ClO2 Uit de molecuulformule kunnen we het volgende afleiden. Het koolwaterstofgedeelte is C4H7. Een alkaan met 4 C atomen heeft 12 H atomen. Dit betekent dat er 2 onverzadigingen in het molecuul zitten. Dit kunnen C=C of C=O bindingen zijn. Omdat er 2 O atomen in het molecuul zitten, is het mogelijk dat het een carbonzuur is.

Het spectrum bevat de volgende signalen:

δ (ppm) Splitting Integraal A 11,6 Singulet 1 B 4,3 Triplet 1 C 2,0 Kwintet 2 D 1,1 Triplet 3

A: Een singulet met deze mate van chemische verschuiving wijst op een H atoom van een carbonzuur (COOH). Het signaal is niet gesplit, want het H-atoom wordt uitgewisseld met de omgeving.

B: Het signaal is een triplet, dus komt het van een H atoom met twee buren. Dit H atoom heeft relatief weinig afscherming, want zijn chemische verschuiving is behoorlijk groot. Als je de chemische verschuiving van dit signaal in het spectrum vergelijkt met die van propaanzuur uit opgave 5.1 (2,33 ppm), dan is dit signaal veel meer verschoven dan je zou verwachten. Daarnaast is de integraal van dit signaal 1 en geen 2. Dit wijst erop dat er nog een elektronegatieve groep in de buurt van dit H atoom zit (naast de C=O groep van het carbonzuur). Dit zal waarschijnlijk het Cl atoom zijn.

C: Dit signaal is een kwintet. De integraal is twee, dus het betreft 2 H atomen. Deze atomen hebben beide vier buren.

D: De meest afgeschermde groep, waarschijnlijk een methyl-groep.

Samenvattend: Het molecuul bevat een carbonzuur, een chlooratoom en een methyl groep. Waarschijnlijk bevat het molecuul ook nog een CH2 en een CHCl groep. Gezien de chemische verschuiving en splitting van signaal B, zat de CHCl groep direct aan de COOH groep vastzitten De structuurformule wordt dan

2-chloorbutaanzuur.

EN-SK-ACS2


5.4 Isomeer

Een isomeer van propaanzuur heeft als molecuulformule C3H6O2.

Een alkaan met 3 C’s heeft als formule C3H8. Dit betekent dat in dit isomeer twee onverzadigingen zitten, dit kunnen C=C of C=O bindingen zijn.


δ (ppm) Splitting Integraal A 4,3 Singulet 2 B 3,2 Singulet 1 C 2,2 Singulet 3

Er zijn alleen singuletten aanwezig in het spectrum. Dit betekent dat geen van de H atomen met elkaar gekoppeld zijn en dat er tussen groepen met H atomen een groep zonder H atomen zit. Gezien de grootte van de chemische verschuiving van de signalen is er geen zuurgroep (COOH) aanwezig (want die zit meestal boven de 9 ppm).

A: Dit zou een CH2 groep kunnen zijn, maar het signaal is wel behoorlijk verschoven in vergelijking met de signalen van de CH2 groepen uit 2 –butanol (1,2 en 1,5 ppm). Dit wijst erop dat er aan deze CH2 groep een elektronegatieve groep of elektronegatief atoom zit waardoor de H atomen minder goed afgeschermd zijn.

B: Dit signaal zit in het gebied van de alcoholen (OH), tussen 0,5 en 5 ppm. Het zou het signaal van een H atoom van een alcohol kunnen zijn.

C: Dit zou een CH3 groep kunnen zijn. Het signaal is behoorlijk verschoven, in vergelijking met de CH3 groepen uit de tabel (0,9ppm). Ook hier zit waarschijnlijk een elektronegatieve groep of elektronegatief atoom aan de CH3 groep vast.

Gezien het NMR spectrum zijn C=C bindingen onwaarschijnlijk, want dan had je splitting van de signalen van de H atomen aan de C atomen moeten zien. Een C=O groep daarentegen is meer waarschijnlijk. Deze groep kan de afscherming van de H atomen die aan de C atomen zitten die aan de C=O vast zitten verminderen. Een zeer waarschijnlijke structuur is:

Deze stof heeft 1-hydroxy-2-propanon, ofwel hydroxyaceton.

EN-SK-ACS2


5.5 Benzediol Er zijn drie isomeren van benzediol. 1,2-benzediol 1,3-benzediol 1,4-benzediol.

O H

O H

O H

O H

O H

O H

Spectrum A:

δ (ppm) Splitting 8,6 Singulet 6,6 Singulet

De stof van spectrum A bevat 2 soorten H atomen Spectrum B:

δ (ppm) Splitting 9,2 Singulet 6,9 Triplet 6,2 Onduidelijk

De stof uit spectrum B bevat 3 of 4 soorten H atomen. Signaal C is geen symmetrisch gesplit signaal. De pieken naast de hoofdpiek hebben een duidelijk verschillende hoogte. Uit de structuurformules kan je opmaken dat 1,4-benzediol 2 soorten H atomen heeft. De H atomen van de OH groepen en H atomen die aan de benzeenring vastzitten. Deze H atomen hebben door de positionering van beide OH groepen dezelfde soort en aantal naburige H atomen. Spectrum A is dus 1,4-benzediol. 1,2-benzediol heeft drie soorten H atomen. De H atomen op de OH, de H atomen direct naburig aan de OH en H atomen naast de eerdere genoemde H atomen. 1,3-benzediol heeft vier soorten H atomen. Het H atoom tussen de OH groepen in, de H atomen van beide OH groepen, de H atomen naast de OH groep en het H atoom recht tegenover het eerst genoemde H atoom. Spectrum B zou 1,3-benzediol kunnen zijn.

EN-SK-ACS2


5.6 Ester


δ (ppm) Splitting Integraal A 8,025 Multiplet 2 B 7,65 Multiplet 1 C 7,41 Triplet 2 D 3,9 Singulet 3

Het molecuul bevat 4 soorten H atomen. In het spectrum is duidelijk 2e orde splitting zichtbaar. De splitting patronen voldoen niet aan de driehoek van Pascal. Dit betekent dat de chemische verschuivingen van H atomen die splitting veroorzaken dicht bij elkaar liggen.

A t/m C: de signalen bevinden zich in het aromatische gebied. De ester bestaat uit een benzeenring.

D: Waarschijnlijk een methylgroep. Deze methylgroep is behoorlijk verschoven (0,9 ppm in alkanen naar 3,9 ppm hier). Er zit dus een elektronegatieve groep aan de methylgroep vast, die afscherming van de H atomen verminderd. Omdat het hier om een ester gaat zou dit de COO groep kunnen zijn.

Een voor de hand liggende stof is methylbenzoaat:

Signaal A wordt veroorzaakt door twee H atomen die het dichtst bij de estergroep zitten. Van de H atomen aan de benzeenring is hun chemische verschuiving het grootst. Signaal C en D liggen heel dicht bij elkaar. Over de splitting en hun verschuiving ten opzichte van elkaar kan je niet veel zeggen, maar hun integralen kloppen met deze structuurformule.

EN-SK-ACS2


5.7 Drie isomeren De drie isomeren bevatten C,H, N en O. Dit betekent dat de volgende groepen mogelijk zijn: -OH, -COOH, -NH2, -COO-, -C-O-C- en -NO2 Spectrum A:

δ (ppm) Splitting Integraal 4,4 Triplet 2 2,0 Sextet 2 1,03 Triplet 3

Spectrum B:

δ (ppm) Splitting Integraal A 3,2 Kwartet 2 B 2,6 Kwartet 2

Spectrum C:

δ (ppm) Splitting Integraal 3,8 Kwartet 1 1,5 Doublet 3

Spectrum A bevat de meeste signalen. De stof van spectrum A bevat zeven H atomen. Gezien de splitting van de signalen zitten deze H atomen allemaal aan C atomen vast,in een propylgroep (CH2-CH2-CH3).

- H atomen van CH3 vormen een triplet, want deze hebben twee naburige H atomen van CH2.

- H atomen van CH2 (links) vormen ook een triplet, want deze H-atomen hebben twee naburige H atomen van CH2 (midden).

- H atomen van CH2 (midden) vormen een sextet, want deze H atomen hebben 5 naburige H atomen (CH3 en CH2)

Normaal gesproken hebben alkanen een chemische verschuiving van 0 tot 2 ppm. Er zit nog een elektronegatieve groep aan de propylgroep vast, die verantwoordelijk is voor de chemische verschuiving. Vooral de verschuiving van signaal A is groot. Omdat de isomeren uit C, H, N en O bestaat, zou deze elektronegatieve groep heel goed een NO2 groep kunnen zijn. Isomeer A zou dan 1–nitropropaan kunnen zijn en de molecuulformule is dan C3H7NO2 Spectrum B bevat 4 H atomen, die hetzelfde splitting patroon hebben. Dit wijst op een CH2-CH2 groep. Omdat ook hier de verschuiving ten opzichte van een gewone alkaan groot is zal hier ook een elektronegatieve groep deze groep gekoppeld zijn. Dit betekent dat 3 H-atomen niet aan een C-atoom vast zitten, maar aan een N of een O atoom. Een mogelijke stof zou 3 aminopropaanzuur (beta-aniline) kunnen zijn. Deze stof heeft als structuurformule:

EN-SK-ACS2


Spectrum C bevat signalen van 4 H atomen. Typisch een CH3-CH groep. Beide signalen zijn ook hier weer behoorlijk verschoven. Ook weer door elektronegatieve groepen. Dit betekent dat 3 H’s aan O of N atomen vastzitten. Een mogelijke structuur is 2-aminopropaanzuur (DL-aniline):

EN-SK-ACS2


5.8 C8H12O4 Uit de molecuulformule kan je al een en ander afleiden. Octaan bevat 18 H atomen. Dit molecuul bevat dus 18-12 = 6 H atomen minder. Dit betekent dat dit molecuul drie onverzadigheden bevat in de vorm van C=O of C=C bindingen. Het molecuul heeft een even aantal O atomen. Dit zijn niet allemaal C=O groepen. Het lijkt erop dat dit molecuul uit 2 ester( -COO-) groepen bestaat en dus waarschijnlijk 1 C=C binding bevat. Het spectrum bevat de volgende signalen:

δ (ppm) Splitting Integraal 6,8 Singulet 1 4,3 Kwartet 2 1,3 Triplet 3

Opvallend is dat de integraal precies de helft van het aantal H atomen bevat dan de molecuulformule. Dit wijst op een symmetrisch molecuul. De werkelijke integralen zijn dus 2: 4: 6. De triplet-kwartet combinatie is karakteristiek voor een ethyl-groep. Echter de chemische verschuiving van deze signalen wijst op een elektronegatieve groep aan de CH2. Dit zou heel goed de –COO- groep kunnen zijn. Volgens de NMR tabel is heeft een CH2 aan een COO- groep een signaal tussen 4,1 en 4,7 ppm. Dit klopt met het signaal bij 4,3 ppm. Het molecuul is een symmetrisch molecuul met 2 ethylgroepen en 2 estergroepen: 2x CH2CH3 en 2x COO. Als je dit van de molecuulformule aftrekt hou je C2H2 over, het ‘verbindingstuk; tussen de twee helften van het molecuul. Een mogelijke structuur is:

Deze stof heeft diethylmaleaat. Dit is de cis-variant. De trans-variant diethylfumaraat, is ook mogelijk:

EN-SK-ACS2


5.9 1-broom-2-methylpropaan De structuurformule van deze stof luidt:

Het spectrum bestaat uit de volgende signalen. δ (ppm) A 42 B 31 C 21 A: Dit signaal wordt veroorzaakt door het C-atoom dat aan het broomatoom vast zit. Volgens de 13C NMR tabel zit een signaal van een dergelijk C-atoom tussen de 25 en 65 ppm. De chemische verschuiving is groot, omdat het elektronegatieve broom de afscherming van dit koolstofatoom verminderd. B: Dit is waarschijnlijk het CH2 koolstofatoom. Volgens de 13C NMR tabel zit een signaal van een dergelijk C-atoom tussen de 15 en 55 ppm. C: Dit is waarschijnlijk het CH3 koolstofatoom. Volgens de 13C NMR tabel zit een signaal van een dergelijk C-atoom tussen de 10 en 40 ppm. Opvallend is dat de intensiteit van het signaal 2 maal groter is dan het signaal van de CH2. Dit wijst op twee identieke CH3 groepen. Hoewel bij 13C NMR de intensiteit van de signalen niet veel zegt over het aantal koolstofatomen, zegt de verhouding van de intensiteiten van signalen van sp3-koolstofatomen (dwz CH, CH2 en CH3 in alkanen) wel iets over het aantal C-atomen in het molecuul.

EN-SK-ACS2


5.10 Twee isomeren De spectra A bestaan uit de volgende signalen. Spectrum Α δ (ppm)

Spectrum B δ (ppm)

188 168 187 143 145 130 134 129 16 128 21 Spectrum A heeft 5 signalen en spectrum B heeft 6 signalen. Uit de structuurformules van beide stoffen kan je het volgende afleiden:

4-methylbenzeencarbonzuur 2,6-dimethyl-2,5-cyclohexadieen-2,4-dion

- 4-methylbenzeencarbonzuur kent zes verschillende soorten C atomen. Deze

soorten hebben allemaal een andere omgeving. Dit zijn: (1) de CH3, (2) de C waar de CH3 aan vast zit, (3) twee aromatische CH’s links in de ring, (4) twee aromatische CH’s rechts in de ring, (5) de C waar de C=O aan vast zit en (6) de C=O zelf.

- 2,6-dimethyl-2,5-cyclohexadieen-2,4-dion kent vijf verschillende soorten C-atomen. Deze zijn: (1) beide CH3’s, (2) de C’s waar de CH3’s aan vast zitten, (3) de C=O tussen de CH3’s in, (4) beide CH’s en 5 de C=O onderaan het molecuul.

- Hoewel de signalen uit spectrum B niet goed onderscheidbaar zijn, zijn de signalen uit spectrum A dat wel. Hier zijn duidelijk 5 pieken zichtbaar. We kunnen op basis van bovenstaande analyse concluderen dat spectrum A= 2,6-dimethyl-2,5-cyclohexadieen-2,4-dion en spectrum B = 4-methylbenzeencarbonzuur

Bovenstaande analyse wordt bevestigd door de signalen uit beide spectra te vergelijken met de 13C NMR tabel. 2,6-dimethyl-2,5-cyclohexadieen-2,4-dion bevat 2 R-C=O groepen. Deze geven volgens de tabel een signaal tussen de 180 en 215 ppm. (187 en 188 ppm). 4-methylbenzeencarbonzuur bevat benzeen. Volgens de tabel geven deze aromatische C-atomen een signaal tussen 110 en 160 ppm. (rond de 130 ppm en bij 140 ppm). De chemische verschuiving van deze C-atomen is door het aromatische karakter van de benzeen minder groot dan je zou verwachten. De methyl- en de carbonzuurgroep hebben een beperkte invloed.

EN-SK-ACS2


5.11 C4H8O2

De molecuulformule van deze stof is C4H8O2. Een alkaan met 4 C atomen bevat 10 H-atomen. Deze stof ‘mist’ 2 H atomen en heeft dus 1 onverzadigdheid. Waarschijnlijk een C=O binding.

Het spectrum bestaat uit de volgende signalen.

δ (ppm) A 161 B 68 C 22

Het spectrum bestaat uit 3 signalen. Dat betekent dat het molecuul drie soorten C atomen bevat. A: Gebaseerd op de tabel met chemische verschuivingen kan dit signaal kan veroorzaakt worden door een C=O uit een ester (160-180 ppm). B: Gebaseerd op de tabel met chemische verschuivingen kan dit signaal kan veroorzaakt worden door een C-C=O of een C-C-OH koolstofatoom (beiden 40-80 ppm). C: Gebaseerd op de tabel met chemische verschuivingen valt de piek bij circa 20 ppm in het CH2/CH3 gebied (15-55/10-40). Opvallend is ook dat dit signaal ongeveer twee maal intenser is dan beide andere signalen. Dit wijst op twee C-atomen, die als identieke CH2 groepen of als identieke CH3 groepen in het molecuul voorkomen. Identieke CH3 groepen lijken waarschijnlijker, omdat bij identieke CH2 groepen het molecuul symmetrisch moet zijn en dus 2 C=O groep zou moeten hebben (en dan heb je 2 onverzadigingen). Op basis van signalen A en B kan geconcludeerd worden dat de stof een –C-(C=O)-O- groep bevat. Op basis van signaal C kan geconcludeerd worden dat de stof 2 CH3 groep bevat. De meest simpele structuur wordt dan

Dit molecuul heet methylethylmethanoaat,

EN-SK-ACS2


6. Combinatiespectra

6.1 MS: m/z = 59, oneven massa, betekent een oneven aantal stikstofatomen. Sterke intensieve piek op m/z = 44. Wijst op stabiel fragment-ion. IR: 2 pieken op 3300-3500 cm-1 en 1 piek op 1600 cm-1: NH2. MS: 59 – 15 (CH3) = 44. 44 -16 (NH2) = 28 28/12= 2C’s + 4H’s. Totaal 9H’s (drie van CH3, 2 van NH2) Molecuulformule: C3H9N. Mogelijke structuurformules zijn:

N H2

N H 2

Het fragment bij m/z = 44 heeft als formule: C2H3NH2+. Door de aanwezigheid van de stikstofatoom kan de positieve lading zich verspreiden over het molecuul. Er ontstaat een resonantiestructuur. H3C-CH+-NH2 <-> H3CCH=N+H2 Het stikstofatoom moet dus aan het tweede koolstofatoom vastzitten. De linkerstructuurformule is de juiste, en heeft als naam 2-propaanamine 6.2 MS: m/z = 68. IR: 2100-2200 cm-1: C≡C or C≡N en 3300 cm-1 scherp C≡C-H. Dus, het is C≡C en niet C≡N. MS:68 – 25 (C≡C-H) = 43. 43/12 – 3Cs + 7Hs. Totaal 5C’s en 8H’s: C5H8. Mogelijke structuurformules zijn:

6.3 MS: M = 128, M+2 = 130 (3:1, 1 Cl aanwezig). IR (3200-2600 cm-1, breed): OH. IR (1450-1600 cm-1): benzeen C=C.

EN-SK-ACS2


MS: 128 – 35 (Cl) – 17 (OH) = 76. 76/12 = 6Cs + 4 Hs (van benzeen). Total of 5Hs: C6H5ClO. Mogelijke structuurformules zijn:

Cl

O H

Cl

O H

Cl

O H

6.4 Infraroodspectrum:

- 3000cm-1 : een OH strekvibratie - 1700 cm-1 : een C=O strekvibratie - Beide signalen wijzen op de aanwezigheid van een carbonzuur.

C-NMR spectrum:

δ (ppm) Intepretatie 180 COOH 140 Benzeen 128 Benzeen 128 Benzeen 126 Benzeen 36 CH2 of CH3 31 CH2 of CH3

Signaal B kan ook uit twee signalen bestaan. Dit wijst erop dat het molecuul minimaal 7 koolstofatomen heeft. Opvallend is dat een benzeen 6 C atomen heeft, een carbonzuur heeft 1 C atoom en twee alkylen hebben gezamenlijk 2 C atomen. Het totaal wordt dan 9 C atomen. Dit betekent dat er identieke C atomen in het molecuul zitten, waarschijnlijk in de benzeenring. H-NMR spectrum: δ (ppm) Splitting Integraal Interpretatie 11,6 Singulet 1 COOH (10-12,5 ppm) 7,2 Singulet 5 Benzeen (6-8 ppm) 2,7 Dubbel doublet 4 CH2-CH2 (0-1,3 ppm) verschoven door

COOH In totaal zijn er tien H-atomen te onderscheiden.

EN-SK-ACS2


Samenvattend: Het molecuulbevat een benzeenring, een carbonzuur en 2 CH2 groepen. 9 C atomen, 10 H atomen en 2 O atomen, dus C9H10O2 De benzeenring heeft 5 H atomen en heeft dus slechts 1 substituent. Waarschijnlijk zit de carbonzuur niet aan de benzeenring, maar aan de CH2 groepen, want hun signaal had in het H-NMR spectrum een grotere chemische verschuiving dan je op basis van de tabelwaarde kon verwachten. Een zeer waarschijnlijke structuur is 3-fenylpropaanzuur, ofwel:


- 1700 cm-1 : een C=O strekvibratie. - 700-800 cm-1: C-H buig (?) van een benzeen - In tegenstelling tot het vorige IR spectrum ontbreekt de OH strekvibratie. - Voorlopige conclusie: een benzeen met een carbonylgroep.

C-NMR spectrum:

δ (ppm) Interpretatie 200 C=O (180-215) 138 Benzeen (110-160) 132 Benzeen (110-160) 128* Benzeen (110-160) 32 CH2 (?) (15-55) 8 CH3 (?) (10-40)

* kunnen er meer zijn De stof bevat tenminste 6 verschillende soorten C-atomen. Het C-NMR spectrum bevestigd de interpretatie van het IR spectrum. Waarschijnlijk bevat het molecuul ook nog CH2/CH3 groepen. H-NMR spectrum δ (ppm) Splitting Integraal Interpretatie 7.95 Multiplet 2 Benzeen (6,5-8,5 ppm) 7,7-7.2 Multiplet 3 Benzeen (6,5-8,5 ppm) 3 Kwartet 2 CH2 (1,2-1,4 ppm) 1,3 Triplet 3 CH3 (0,8-1,0 ppm) In totaal bevat het molecuul 10 H atomen. Het molecuul bevat inderdaad een CH2 en een CH3 groep. Beide groep vormen een ethyl groep (C2H5). De chemische verschuiving van deze groep is groter dan je verwacht op basis van de gegevens uit de

EN-SK-ACS2


tabel. Kennelijk zit er een elektronegatieve groep aan de deze ethylgroep vast. Dit is waarschijnlijk de C=O groep. Samenvattend: Het molecuul bevat benzeen, C=O en een ethylgroep. Let wel: het H-NMR spectrum geeft geen signaal voor een H-C=O (10-13 ppm). Het moelcuul is dus een keton, geen aldehyde. Een waarschijnlijke structuur is 1-fenyl-1-propanon.


- 1750 cm-1 : een C=O strekvibratie. - Bovenstaande vibratie is iets opgeschoven ten opzichte van de C=O vibratie uit

het vorige spectrum. Wellicht is het een ester. - De OH strekvibratie ontbreekt.

C-NMR spectrum:

δ (ppm) Interpretatie 167 Ester (165-180 ppm) 53 CH2 (15-55 ppm) 41 CH3 (10-40 ppm)

Het molecuul bevat drie soorten C-atomen. H-NMR spectrum δ (ppm) Splitting Integraal Interpretatie 3,8 Singulet 6 CH3 van aan de O van een ester (3,7-3.9

ppm) 3,4 Singulet 2 Dit zou CH2 kunnen zijn, maar deze is dan

behoorlijk verschoven. Het molecuul bevat in totaal 8 H atomen. 6 van 1 soort en 2 van een andere soort. De 6 H atomen zitten in 2 methylgroepen. De twee overige H atomen zitten in een CH2 groep. Samenvattend: het molecuul is een ester. Het bevat COO en 2 maal CH3 en CH2. Opvallend is dat de H atomen van de CH3 groepen dezelfde omgeving hebben. Omdat een ester groep aan het C atoom slechts 1 bindingsplaats over heeft, hebben twee methylgroepen in een ester altijd een verschillende omgeving (en zouden deze methylgroep aparte H-NMR signalen moeten geven). Dat is hier niet het geval. Het

EN-SK-ACS2


moelcuul is waarschijnlijk een di-ester. Hierdoor kunnen beide methylgroepen dezelfde omgeving hebben. Een mogelijke structuur is

Dimethylmalonaat

EN-SK-ACS2



- 1750 cm-1 : een C=O strekvibratie. - Bovenstaande vibratie is iets opgeschoven ten opzichte van de C=O vibratie uit

het spectrum van vraag 6.1. Wellicht is het een ester. - De OH strekvibratie ontbreekt.

C-NMR spectrum:

δ (ppm) Interpretatie A 174 Ester (165-180 ppm) B 66 CH2/CH3 C 36 CH2/CH3 D 22 CH2/CH3 E 19 CH2/CH3 F 14 CH2/CH3 G 10 CH2/CH3

Het molecuul bevat zeven soorten C-atomen. H-NMR spectrum δ (ppm) Splitting Integraal Interpretatie 4,0 Triplet 2 CH2 met CH2 als buur, waarschijnlijk

gekoppeld aan het O atoom van de ester (4,1-4,7 ppm).

2,8 Triplet 2 CH2 met CH2 als buur, waarschijnlijk gekoppeld aan het C van de C=O. (2,2-2,6 ppm)

1,7 Sextet 4 CH2 met CH3 en CH2 als buur (1,2-1,4 ppm) 0,9 Triplet 6 2 maal CH3 (0,8-1,0 ppm) Het molecuul bevat 14 H atomen. De chemische verschuiving van B en C wijkt iets af van de tabelwaarde. Waarschijnlijk door invloed van de ester groep. Samengevat: het molecuul bevat een ester groep, en twee propylgroepen. Een waarschijnlijke structuurformule is

Propylbutanoaat

EN-SK-ACS2



- 3100-3400 cm-1 N-H strekvibratie. - 1700 cm-1: C=O strekvibratie - 1600 cm-1: N-H buigvibratie - 900-1000cm-1 een =C-H en =CH2 vibratie.

Massaspectrum:

m/z Verschil Intepretatie 71 0 Moleculair ion, oneven massa, wijst op aanwezigheid van

een oneven aantal N atomen 55 16 Moleculair ion verliest NH2 44 27/11 26 45/29/18

13C-NMR spectrum:

δ (ppm) Interpretatie 172 C=O (160-180 ppm) 130

Beide signalen zitten in het gebied van benzeen. Maar deze stof bevat geen benzeen. Het zou goed C=C kunnen zijn (100-150)

129

Samengevat: Het molecuul bevat een C=O, en NH2 en een C=C groep. De molmassa is 71u. Als je daar de molmassa’s van C=O (28) en NH2 (16) van af haalt, dan hou je 27u over. Het molecuul bevat ook C=C. Het fragment met een massa van 27 u en een C=C binding is H2C=CH- Een waarschijnlijk structuur is acrylamide:

Echter een structuur waarin de NH2 en de C=O groep omgedraaid zijn is niet uit te sluiten. N-vinylformamide

EN-SK-ACS2


Bijlage A: Overzicht de stoffen in de opgaven 2.1 1,3-pentadieen; 1,4-pentadieen 2.2 tetrafenylcyclopentadienon 2.3 2.4 E133 2.5 Pyridine 2.6 Beta-caroteen 2.7 Meercomponentenanalyse 2.8 Standaardadditie, Lambert-Beer 3.1 3-broompropyn 3.2 Ethanol en aceton 3.3 Eugenol, vaniline 3.4 Methyleencyclohexaan 3.5 4-methyl-2-pentanol en 4-methyl-1-penteen. 3.6 Fenol en benzylalcohol. 3.7 Difenylacetyleen, 1-Octeen, cis-2-penteen 3.8 Butylacetaat, butyramide en laurierzuur 4.1 4.2 Zwaveldioxide 4.3 Methanal 4.4 2-ethoxybutaan 4.5 2,3-butadion 4.6 Broomethaanzuur 4.7 3-pentanon, 2-methyl-3-butanon 4.8 1,1,2,2-tetrafluorethaan, 1,1,1,2-tetrafluorethaan 4.9 1-pentanol, 2-pentanol en 2-methyl-2-butanol 4.10 2-buteenzuur 5.1 Propaanzuur 5.2 2-butanol 5.3 2-chloorbutaanzuur 5.4 1-hydroxy-2-propanon 5.5 Benzediol 5.6 Methylbenzoaat: 5.7 1-nitropropaan, 2-aminopropaanzuur, 3-aminopropaanzuur 5.8 Diethylmaleaat. 5.9 1-broom-2-methylpropaan 5.10 4-methylbenzeencarbonzuur, 2,6-dimethyl-2,5-cyclohexadieen-2,4-dion 5.11 Methylethylmethanoaat,

EN-SK-ACS2


6.1 C3H9N. 6.2 C5H8 6.3 Chloorbenzenol 6.1 3-fenylpropaanzuur 6.2 1-fenyl-1-propanon 6.3 Dimethymalonaat 6.4 Propylbutanoaat 6.5 Acrylamide

Antwoorden opgavenbundel Analytische Chemie en Spectrometrie, deel 2 · 2019. 11. 16. · Deze...

Documents

Transcript of Antwoorden opgavenbundel Analytische Chemie en Spectrometrie, deel 2 · 2019. 11. 16. · Deze...