utlizarea_metodelor_spectrometrice
TRANSCRIPT
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 1/43
Utilizarea metodelor spectrometrice
6 7 1 1(RMN
-UV
- VIS
-IR
-MS)
pentru
studiul
structurii si compozitiei produselor
S D R U
I Dalimentare
P r o i e c t P
Conf. dr. ing. George MARTON
Denumirea programului de studii: Chimie alimentara
An: I Sem: I
Adresa de contact: Polizu 1‐3, Bucuresti
E‐mail: [email protected]
Tel: 021‐4023940
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 2/43
Cuprins
6 7 1 1
Introducere.
Generalitati
Tipuri de spectroscopii
S D R U
I DSpectroscopia optica
Spectroscopie de absorbtie
Spectroscopia de UV‐Vis
P r o i e c t PSpectroscopia de IR
Spectroscopie de emisie
Spectroscopia de fluorescenta
Spectroscopia de fosforescentaSpectroscopia de imprastiere
Spectroscopia Raman
pectroscop a e ezonanta agnet ca uc eara
Spectroscopia de Masa
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 3/43
Bibliografie
6 7 1 1
. ag . osso a e or , pec ra e o s n oo na ys s , arce e er nc.,
New York, 1999 2. R. Martin Smith, “Understanding Mass Spectra: A Basic Approach”, John Wiley &
Sons, Inc. 2004
S D R U
I D3. Jerry Workman, Jr. Lois Weyer, “Practical Guide to Interpretive Near‐Infrared
Spectroscopy”, CRC Press Taylor & Francis Group, 2008
4. Semih Ötles, “Methods of Analysis of Food Components and Additive”, CRC Press Ta lor & Francis Grou 2004
P r o i e c t P
5. Francis Rouessac, Annick Rouessac“, Chemical analysis : modern instrumentation and methods and techniques”, John Wiley & Sons Ltd, 2007
6. Steen Kjær Andersen, Per Waaben Hansen and Hans Villemoes Andersen,
“ ”
ra ona pec roscopy n e na ys s o a ry ro uc s an ne , o n ey Sons Ltd, Chichester, 2002
7. J. Michael Hollas, “Modern Spectroscopy”, John Wiley & Sons Ltd, 2004
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 4/43
Spectroscopia optica
6 7 1 1Marimi
• Lungimea de unda intre 200 nm si 50000 nm
•
S D R U
I D
• λ=c/ν
(c=viteza luminii [ms‐1
], ν= frecventa [Hz])• =
P r o i e c t P
(h=constanta lui Planck 6.62606896(33)×10−34 Js)
• N=1/λ [cm‐1]
• =tot e v rot tr e v rot tr
• Eel ‐ spectre Uv‐Vis
• Evib+Erot – spectre IR
• –rot
• Etr nu produce spectre • Fig din wikipedia
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 5/43
Energie
Numar de
unda
Lungimea de
unda
Frecventa
υ
Spectral Properties, Application and Interactions of Electromagnetic Radiation
6 7 1 1
Raze
λ
TipRadiatie TipSpectroscopie TipTransitie Cuantica
Kcal/mol
Electronvolt,
eV cm-1 cm Hz
S D R U
I Dgama9.4 x 107 4.9 x 106 3.3 x 1010 3 x 10-11 1021
9.4 x 103 4.9 x 102 3.3 x 106 3 x 10-7 1017
Raze
X
Absorbtie,
emisie Rx
Nuclear Electronica
(strat interior)
P r o i e c t P
Visible
U tra
violet9.4 x 101 4.9 x 100 3.3 x 104 3 x 10-5 1015
-1 -2 2 -3 13 Infrarosu
Absorbtie UV
Absorbtie IR Vibratii
Moleculare
Electronica
(strat exterior)
. . .
9.4 x 10-3 4.9 x 10-4 3.3 x 100 3 x 10-1 1011
Micro
-unde
Absorbtie
microunde
Rezonanta
RotatieMoleculara
Stari de spina o
9.4 x 10-7 4.9 x 10-8 3.3 x 10-4 3 x 103 107 Radiomagnetica
nucleara
induse
magnetic
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 6/43
Spectroscopia UV‐Vis
6 7 1 1
• Produsa de tranzitiile electronilor de valenta (HOMO – LUMO)
Tranzitii permise in Uv‐Vis Tranzitii electronice in formaldehida
S D R U
I D
H
C O
P r o i e c t P
H
C
H
O
H
π→π*
H
n→π*
C
H
O
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 7/43
E
6 7 1 1
S D R U
I D
P r o i e c t P
Tranzitiile electronice cu
subnivele de vibratie si rotatie
Spectrul rezultat (structura fina si
hiperfina)
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 8/43
• Legea Lambert‐Beer0 I I
6 7 1 1
=0
og og og c
I I
ε = − = − = =
• Abateri datorate fenomenelor optice
S D
R U
I DI02 1
0 2 1
2
2
( )
( )
r I
I
η η
η η
−
+
=
Ir
P r o i e c t PPierderi prin reflexie
I
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 9/43
• Abateri datorate erorilor instrumentale
•
6 7 1 1
La maximum de absorbanta o eroare de
masurare a lungimii de unda nu are consecinte importante
a
S D
R U
I D
P r o i e c t P
‐
lungimii de unda au consecinte majore
λ
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 10/43
Determinarea compozitiei amestecurilor binare
6 7 1 1
a
S D
R U
I Dλ1
λ2
‐
independent
P r o i e c t P
λ
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 11/43
6 7 1 1
' ' '
1 2" " "
1 2
X Y X Y
X Y X Y
A lc lc
A lc lc
e e
e e+
+
= +
= +
S D
R U
I D
Se construieste un sistem de doua
P r o i e c t P
ecuatii cu doua necunoscute prin determinarea ε la doua lungimi de unda diferite pentru fiecare
componen a s
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 12/43
Spectroscopia de fluorescenta si fosforescentaTranzitii electronice in fluorescenta si fosforescenta
6 7 1 1
fluorescentafosforescenta
S D
R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 13/43
Spectroscopia Raman
6 7 1 1
• Se produce datorita imprastierii luminii de catre molecule
Niveluri
S D
R U
I Denergetice virtuale
P r o i e c t PStari energetice
de vibratie
in IR
Rayleigh
Raman Stokes Raman anti‐Stokes
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 14/43
• Proportia de lumina imrastiata este dependenta de lungimea de unda
6 7 1 1 Aimp
di este diamentrul particuleid1>d2
S D
R U
I D
1impn A ∝
P r o i e c t Pd1
d2
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 15/43
6 7 1 1
pectru aman rut a 4
Linii Stokes
S D
R U
I DLinia Ray eig
P r o i e c t P
Linii anti‐Stokes
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 16/43
Spectrele IR si Raman ale alcoolului etilic
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 17/43
Spectroscopia de infra‐rosu (IR)etc
6 7 1 1Produsa de vibratiile moleculare
peste care se suprapun sub‐nivele =
J=4
Evib=5/2hν0
v=J=0 rotationale
S D
R U
I D
e r g i a
Evib=3/2hν0
J=1
J=2
J=0
vibrationalrotationalev=1
P r o i e c t P
E n
J=4
subnivele
Evib=1/2hν0J=1
J=2
=
J=0
vibrational
rotationale
v=0
= -
Tranzitii Δv = 1
ramura Pramura Qramura R
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 18/43
ν1
ν1CO S
6 7 1 1ν2
ν2ν2
S D
R U
I D
ν3
ν3
ν3
P r o i e c t P
++ _ ν4+
_
ν4+Are loc de fapt rotatia moleculei++ _ ν4+
Vibratiile moleculei liniare simetrice de CO2
Vibratiile moleculei liniare de COS
‐
Vibratiile moleculei de apa3n‐6
3n‐5
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 19/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
u o u u v
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 20/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
Analiza PCA a spectrelor IR ale uleiurilor anterioare
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 21/43
Spectrometria RMN
6 7 1 1
Orientarea momentelor magnetice in absenta cimpului exterior (a) si in prezenta acestuia (b)
S D
R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 22/43
Variația energiei in funcție de intensitatea câmpului magnetic
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
Intensitea cimpului magnetic exterior
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 23/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 24/43
Efectul de dezecranare produs de curentul de inel din compusii aromatici
6 7 1 1
curent de inel In interiorul buclei de curent
S D
R U
I Dcâmpului exterior in timp ce inexteriorul buclei liniile de câmp
sunt paralele cu câmpul exterior si
P r o i e c t P
se însumează cu acesta producânddezecranarea atomilor de hidrogen(δ=6,5‐8 ppm)
In cazul grupării carbonilefectul de dezecranare esteprodus intr‐un spațiu conic pe
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 25/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 26/43
6 7 1 1In cazul dimetilformamidei
rotația in jurul legăturii
S D
R U
I D
‐
împiedicata la temperaturinormale, dar la
temperatura ridicata
P r o i e c t Protația devine posibila si
cele doua semnale alegruparilor metil se
.
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 27/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
Informatia in domeniul timp (FID) si in domeniul frecventa (Spectru)Trecerea de la o reprezentare la cealalta se face printr‐o transformare Fourier
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 28/43
APT=ATTACHED PROTON TEST
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 29/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
DEPT=DISTORTIONLESS ENHANCEMENT BY POLARIZATION TRANSFER
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 30/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
Spectrul 1H‐RMN al vitaminei C
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 31/43
6 7 1 1
13C‐ RMN
S D
R U
I D
P r o i e c t P
Spectrul 13C‐RMN si DEPT ale vitaminei C
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 32/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
Spectrul COSY al vitaminei C
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 33/43
6 7 1 1
S D
R U
I D
P r o i e c t P
Spectrul HMQC al vitaminei C
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 34/43
Spectrometria de masa
6 7 1 1
• Se bazează pe fragmentarea moleculelor organice prinbombardarea acestora cu electroni si determinarea masei
S D
R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 35/43
Mecanismulde fragmentare
6 7 1 1CH3CH2CH3
S D
R U
I D+ e
P r o i e c t PCH3CH2 CH3+ •
+•
+ 2e
CH3CH2 CH3CH3CH2 CH3+
+•
•+
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 36/43
Fragmentarea 2‐Metilpentanului
6 7 1 1
CHCH
CH3
+• +
S D
R U
I D
CH3
+
•
Usor
Usor
m/e 43
CH3
P r o i e c t PCH3CH2CH2CHCH3
Mai dificil
CH3 CH3CH2CH2CH
m/e 71
+• +
m e
CH3CH2 CH2CHCH3
CH3
+• +
m/e 57
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 37/43
Spectrul de masa al 2‐Metilpentanului
6 7 1 1
10043
S D
R U
I D80
C H3C H
2C H
2C H C H
3
3
P r o i e c t P
40
2057
86, M+
m/z
10 20 30 40 50 60 70 80 90
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 38/43
Spectrul de masa al pentanului
6 7 1 1
43
100 CH3CH2CH2CH2CH3
S D R U
I D
60
57
42
P r o i e c t P
40 41
27,29
m/z
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 39/43
Acizii grași
6 7 1 1
Peak-ul molecular al acizilor grași liniari este slab dar de obicei identificabil.
Peak-ul caracteristic (uneori este si peak de baza) este la m/e 60 datoritatranspoziț iei McLafferty.
S D R U
I D
.O C H R
H
H 2C C HR .
.+
P r o i e c t P
H+
COH
C H2
C H 2
CHO
C H2
HO CO
C H2
• +
•
•
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 40/43
Transpozitia McLafferty a FAME si a compusilor aromatici
6 7 1 1
•+
• •OCR 2
H
R C CH
S D R U
I DCCH3O
CH2
CH2
P r o i e c t P
••
+•
••
+ •
••
+O
HO
H
CCH3O
O
H
•
CCH3O
CH2CH2CH2•
•
m e
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 41/43
Compusi aromatici
6 7 1 1+
•
-H -CO
C H2O H O H
•
S D R U
I D
m /e 108 m /e 107
+
P r o i e c t P
+
-
HHHH
+HH
H
m /e 79
[C 6H 7]+ m /e 77
[C 6H 5]+
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 42/43
Spectrul de masa al acizilor grasi si esterilor metilici ai acizilor grasi
6 7 1 1
S D R U
I D
P r o i e c t P
7/25/2019 Utlizarea_metodelor_spectrometrice
http://slidepdf.com/reader/full/utlizareametodelorspectrometrice 43/43
Lucrari de laborator
6 7 1 1• Aplicații ale spectroscopiei UV‐Vis in analize calitative si cantitative
S D R U
I D
• o o z v v
• Aplicații ale spectroscopiei MS in analize calitative si cantitative
•
P r o i e c t P
compuși izoltați din produse alimentare
• Aplicații ale spectroscopiei 1D si 2D RMN in analize cantitative si calitative
efectuate direct pe fluide alimentare
• Analiza structurala complexa bazata pe corelații intre informații spectrale
• Dozarea unui aditiv alimentar prin metode spectrale.