UV -látható spektroszkópia

UV-látható tartomány UV A → 320-400 nm UV B → 290-320 nm UV C → 230-290 nm

Elektronátmenetek (gerjesztés)

β-karotin

Fullerének

IR-spektroszkópia

Az elektromágneses spektrum - illusztráció

Mechanical model of a vibrating diatomic molecule Molekularezgések Mechanical model of a vibrating diatomic molecule

szim. vegyértékrezgés (νs) aszim. vegyértékrezgés (νas) ollózó rezgés (δs) bólogató rezgés (ρ) torziós rezgés (τ)

Vegyértékrezgések → Hooke’s-törvény Két azonos tömegből álló harmonikus oszcillátorra: kiválsztási szabály → átmenet csak a szomszédos energiaszintre lehetséges (dipólusmomentum-változás!) n→kvantumszám (0,1,2,3…)

A metán rezgési-forgási színképe Kiválasztási szabályok: Rezgési-forgási átmenetek energiája

NMR spektroszkópia

12.5 The Electromagnetic Spectrum NMR

Az NMR spektrum feltétele → nullától különböző magspin (I). Páros atomtömeg és rendszám → I = 0 (12C, 16 O, 32 S) Páros atomtömeg és páratlan rendszám → I = 1, 2, 3… (14N, 2H, 10B) Páratlan atomtömeg → I =1/2, 3/2… (1H, 13C, 15N, 31P)

Mag Zeeman-effektus elfajult állapot

Különböző spinkvantum-számoknál kialakuló energiaszintek 1H b 13C b 13C a B0 1H a

Mágneses energia, érzékenység, frekvencia Az eltérő giromágneses hányados miatt a proton kb. 64-szer érzékenyebb a 13C-nél. Figyelembe véve a 13C izotóp 1%-os előfordulását, az érzékenysége csak kb. 6400-a a protonénak. Frekvencia: A proton elnyelési frekvenciája a használatos mágneses erők (2,35-18,6 T) 100 és 800Mz között van, 13C frekvenciája ¼ ennek az értékenk.

5h 1h 3h Az NMR-spektrumok jellemző paraméterei Terc-butanol HDO 1. Kémiai eltolódás (δ, ppm) 2. Csúcs alatti terület/intenzitás (integrálérték) 3. Multiplicitás (jelfelhasadás) 4. Csatolási állandó (J, Hz) 5. Félértékszélesség 6. Relaxációs idő (T1, T2, sec) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 5h 1h 3h HDO Terc-butanol

NMR kémiai eltolódás nélkül

Kémiai eltolódás alacsonyabb térerő magasabb térerő Alacsonyabb tér Magasabb frekvencia Kisebb árnyékolás Alacsonyabb elektronsűrűség

A kémiai eltolódás skálája Elvileg lehet abszolút illetve relatív. Méréstechnikai okok miatt a relatívat alkalmazzák. ω0 → mérés frekvenciája (pl. 400 MHz) A skála nullpontját az1H illetve 13C magok esetében TMS elnyelése adja. DSS (vizes oldatokban) tetrametilszilán (TMS)

A kémiai eltolódást befolyásoló tényezők a proton esetében Diamágneses árnyékolás Induktív effektusok, mezoméria stb. Paramágneses árnyékolás (a proton esetében elhanyagolható) Mágnesesen anizotróp szomszédcsoportok 4. Aromás köráramok 5. H-hidak, van der Waals kölcsönhatások 6. Shiftreagensek (saját magneses térrel rendelkező elemek (Eu, Pr stb.)) 7. Oldószerek, hőmérséklet stb.

1. Diamágneses árnyékolás Lamb egyenlet: Elektronnegativitás hatása: Szénlánc hosszának hatása:

Mágnesesen anizotróp szomszédcsoportok hatása McConnell-egyenlet: Δχ → a mágneses szuszceptibilitás anizotrópiája

Néhány kötés árnyékolási kúpja: α ésβ metoxi-galaktóz

Aromás köráramok hatása

13C kémiai eltolódás

(skaláris csatolás, J-csatolás) kémiai eltolódás spin-spin csatolás

Skaláris csatolás → spin – spin csatolás Indirekt kölcsönhatás HF molekula esetén a a proton hatása a 19F-ra egy CH2 egyik protonjának hatása a másikra

Első rendű csatolás CH3─ CH2─ (gyönge csatolás) Az etil-acetátban az etil-csoportra → δCH3 = 1,5 ppm , δCH2 = 4,5 ppm, J = 7Hz CH3─ CH2─ kvartett triplett

n+1 szabály Pascal-háromszög Elsőrendű csatolás esetén egy darab I spinű maggal bekövetkező kölcsönhatás eredményeként létrejövő jelek száma → 2I + 1 (I = ½ esetén 2) n+1 szabály A csatolás következtében létrejövő jelcsoportok intenzitásarány: Pascal-háromszög

Egy mag csatolása több maggal eltérő csatolási állandók esetén Termsémák: CH3 ─ CH ─ CH2 (JCH3 = 7 Hz, JCH2 = 5 Hz)

Csatolási típusok Geminális csatolás → 0-25Hz A csatolási állandó (J, Hz) nagysága függ a csatolódó magok távolságától és térbeli elhelyezkedésétől. Geminális csatolás → 0-25Hz Vicinális csatolás → 5-16 Hz Távolható csatolások: Allilcsatolás → 0-3 Hz Homoallil csatolás → 0-3 Hz Aromás csatolások → 1-7 Hz Acetiléncsatolás → 2,5-3 HZ Alléncsatolás → 6-7 Hz Jorto > Jmeta >Jpara

Távolható csatolások Allilcsatolás → 4J csatolás: 4J = 0-3 Hz Homoallil-csatolás → 5J csatolás: 5J = 0-3 Hz Aromás csatolások: Jorto = 6-7 Hz Jorto > Jmeta >Jpara Jmeta = 1-3 Hz Jpara < 1 Hz Acetilén és alléncsatolás: 4J = 2,5-3 Hz 4J ~ 6-7 Hz

Tömegspektroszkópia

Tömegspektrum

Nagyfelbontású MS: C3H8 C2H4O CO2 CN2H4 44.06260 44.02620 43.98983 44.03740

Metán fragmentációja

Hexán

=>

Alkének =>

=>

GC-MS =>