Utlizarea_metodelor_spectrometrice

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



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



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



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



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



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



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)



• 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



• 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



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



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



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



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



• 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



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



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



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



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



6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P

u o u u v



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



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



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



6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P



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



6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P



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

.



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



APT=ATTACHED PROTON TEST

6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P



6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P

DEPT=DISTORTIONLESS ENHANCEMENT BY POLARIZATION TRANSFER



6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P

Spectrul 1H‐RMN al vitaminei C



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



6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P

Spectrul COSY al vitaminei C



6 7 1 1

S D

R U

I D

P r o i e c t P

Spectrul HMQC al vitaminei C



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



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+

+•

•+



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



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



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



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

• +

•

•



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



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]+



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



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.

Documents

Utlizarea_metodelor_spectrometrice