netron genap, I = 0, tidak terdeteksi oleh spektr....
Transcript of netron genap, I = 0, tidak terdeteksi oleh spektr....
NMR = NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE
= RESONANSI MAGNET INTI
PENEMU: PURCELL, DKK (1945-1950), Harvard Univ.
BLOCH, DKK, STANFORD. UNIV.
Guna: - Gambaran perbedaan sifat magnet berbagai inti.
- Dugaan letak inti dalam molekul
- Bagian dari karakterisasi senyawa.
Prinsip:
Penyerapan energi radiasi elektro magnet oleh
inti yang sedang ber putar dalam medan
magnet yg kuat
Daerah radiasi e.m:
4 – 600 MHz
(75-0,5 m)
INTI APA YANG
DAPAT DIUKUR ??
Jenis-jenis inti atom1. Bulat, tidak berputar, muatan proton genap, massa
netron genap, I = 0, tidak terdeteksi oleh spektr. NMR
Contoh: 12C, 16O
2.Bulat, berputar, muatan proton genap/ganjil ,
massa netron ganjil, I = ½
Dapat dideteksi oleh NMR
Contoh: 1H, 13C, 11B, 19F
3.Lonjong, muatan proton ganjil/ massa netron
ganjil, I > ½
Sukar mengadsorpsi energi, tidak terdeteksi NMR
Contoh: 2H, 14N, 17N
YANG PERTAMA DIKEMBANGKAN: H-NMR (LARUTAN)
TELAH DIKEMBANGKAN: 13C-NMR, 9F NMR, 31Si-NMR
1H19F
11B
31P13C
1,6 %7 %
11%83%
100%
Urutan kepekaan Inti atom terhadap medan magnet
jumlah Bil. Kuantum spin (I) Contoh
Proton neutron
Genap
Ganjil
Genap
Ganjil
Genap
Genap
Ganjil
Ganjil
0
½
1 ½
½
1 ½
1
12C, 16O, 32S1H, 31P, 19F79Br, 11B13C137I2H, 14N
Bil. Kuantum Spin beberapa inti
Energi kuatum0
.H
I
mE
m=bk. Magnetik; I = bk. Spin ; = momen magnet (proton= 2,1927 magnet inti
= tetapan magnet inti = 5,051 x 10-24 erg/gauss ; Ho= kuat medan luar (G)
Contoh soal:
Beberapa alat NMR proton menggunakan magnet dengan kuat medan
14092 gauss. Hitung pada frekuensi berapa inti proton akan beresonansi
karena mengabsorpsi energi dalam medan magnet tersebut.
Jawab:
= 2 . .Ho /h = 2. 2,79. 5,05 . 10-24 erg/G.14092 G
6,63 . 10-27 erg detik
= 60. 106 cycle/det = 60. 106 Hz
= 60 MHz
Transisi proton
Jadi untuk melakukan transisi perlu energi
sebesar 2. .Ho
E = 2 . .Ho = h. , maka
= 2 . .Ho /h
= frekuensi di mana proton akan beresonansi pada
spektrum NMR
Ho
m = -½
m = +½
E = Ho
E = Ho
E = 2 HoE= 0
)(.
10.. 6
.ppm
Hz
Hz
alat
bakuprotonproton
proton baku = 0
Parameter lain : , di mana = 10 -δ
,
Frekuensi resonansi suatu
proton tidak dapat diukur
secara pasti
Dibandingkan dengan
proton pada senyawa baku
Perbedaan letak resonansi suatu proton terhadap
proton baku disebut pergeseran kimia ( )
Shielding dan deshielding
Frekuensi resonansi suatu proton dipengaruhi oleh lingkungan
elektroniknya
Parameter perlindungan (shielding),
2
)1.(. 0
H = tetapan inti
> , semakin kecil, oleh karena itu medan magnet yang
diperlukan semakin besar
7 6 5 4 3 2 1 0 ppm (σ)
Medan semakin rendah
Frekuensi semakin tinggi
Semakin deshieiding
Pergeseran diamagnetik
Pergeseran paramagnetik
• Besarnya parameter shielding tergantung dari kerapatan elektron sekitar
proton
• semakin besar kerapatan elektron, semakin besar parameter shieldingnya
• Semakin besar efek shieldingnya, semakin besar energi diperlukan untuk
resonansi, semakin tinggi medan magnetnya
CH4
-
-
Proton
baku
7 6 5 4 3 2 1 0 ppm (σ)
Mengapa muncul dua puncak dalam spektra di
atas?
Mengapa ada kelompok puncak tunggal, ada puncak lebih dari
satu?
Proton
baku
7 6 5 4 3 2 1 0 ppm (σ)
CH3-
-OH
Spektra NMR proton untuk senyawa Dietil eter
Spektra NMR-proton senyawa metanol
Ada berapa kelompok puncak dalam spektra di atas ?
Mengapa ada dua puncak untuk metanol????
• Proton setara akan muncul sebagai satu puncak
• Setiap puncak menunjukkan proton/kelompok proton yang
kesetaraannya berbeda
• Semakin besar efek shieldingnya, semakin kecil frekuensi
resonansinya, maka pergeseran kimianya semakin kecil.
• Semakin efek shieldingnya, semakin besar medan magnet yang
diterapkanPerhatikan spektra NMR proton untuk senyawa dietil eter.
Mengapa ada puncak lebih dari satu untuk kelompok proton
setara ???
Pemisahan puncak-puncak pada kelompok proton setara
disebut “ spliting”
• Spliting terjadi karena pengaruh adanya “ proton tetangga”
• Jumlah puncak yang muncul = N + 1
(N= banyaknya proton tetangga)
1. 2-metilpropanol-1
2. Tertier-butanol
3. Benzil alkohol
Jika:
• tidak terjadi spliting, muncul Puncak tunggal (disebut puncak
singlet)
• Terjadi spliting, muncul dua puncak (duplet), tiga puncak (triplet),
empat puncak (kuartet), dan seterusnya.
Perbandingan intensitas puncak-puncak hasil spliting mengikuti hukum
segitiga Pascal
Perkirakan letak puncak-puncak
proton untuk senyawa -senyawa
berikut dalam spektra NMR proton:
1.Metanol
2.Aseton
3.butanaldehid
0246810 ppm
0246810 ppm
Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran
kimia
1. Faktor intramolekul
Faktor Induksi
CH3-C- ( = 0,9 ppm)
CH3-N- ( = 2,3 ppm)
CH3-O-( = 3,3 ppm)
Efek induksi adalah efek medan yang bekerja
melalui ikatan
- Elektron berputar membentuk medan magnet sekunder, arahnya berlawanan
dengan Bo
- Inti menjadi terlindung
- efek induksi dari atom tetangga yang elektronegatif menyebabkan inti menjadi
deshielding
- beresonansi pada medan lebih rendah, lebih besar, paramagnetik
Senyawa alkena
- Medan magnet sekunder tegak lurus medan magnet Bo.
- Proton alkena tidak terlindung (deshielding)
- resonansi pada lebih besar
- pergeseran paramagnetik
Anisotropik ikatan kimia
Efek anisotropik adalah efek medan yang bekerja melalui
ruang
Berhubungan dengan elektron ikatan
Senyawa karbonil
H dari RCOH , = 10 ppm
-Proton dalam kerucut tidak terlindung (deshielding)
-Beresonansi pada medan lebih rendah ( lebih besar)
-Pergeseran paramagnetik
Senyawa alkuna
R-C=C-H , = 1,5-1,9 ppm
- Proton terletak pada jalur
sirkulasi elektron
- Proton lebih terlindung (shielding)
- Beresonansi pada medan tinggi, lebih rendah
- Pergeseran diamagnetik
Senyawa aromatik/gugus benzen
proton sangat deshielding
beresonansi pada medan rendah, besar
pergeseran paramagnetik
B. Faktor ikatan hidrogen
Jika proton melakukan ikatan hidrogen,
- Proton menjadi deshielding
- Resonansi terjadi pada medan lebih rendah, lebih besar
- Pergeseran paramagnetik
Contoh: senyawa fenol, karboksilat, etanol
CH3 – CH2 – OH -----O – CH2 –CH3
H ---O – CH2 – CH3
Bila suhu dinaikkan atau larutan diencerkan,
Ikatan hidrogen putus, resonansi terjadi pada medan lebih
tinggi, lebih rendah
Video NMR
11/04/2008
Sampel NMR dalam
tabung gelas
11/04/2008
Flame, septum dan polyethylene
topi penutup tabung NMR
Instrumentasi NMR-proton
Kumparan
geserKumparan
pemancar
Kumparan
penerima
Pacific Northwest National Laboratory's
Spektrometer NMR dengan medan magnet yang tinggi (800 MHz, 18.8 T)
sedang diisi sampel.
11/04/2008
[900MHz, 21.2 T NMR Magnet at HWB-NMR,
Birmingham, UK sedang diisi sampel
11/04/2008
Senyawa baku untuk NMR proton:
• harus memiliki protn setara, sehingga puncaknya tunggal
• Senyawa mudah menguap sehingga dapat dipisahkan dari senyawa
yang diukur.
• Resonansi protonnya terjadi di daerah medan magnet rendah
• bersifat inert
Contoh senyawa baku
Silan Tetrametil silan (TMS)
Pelarut dalam proton NMR
Tidak boleh mengandung proton
tidak berinteraksi secara kimia dengan analit.
mudah dipisahkan dengan analit
contoh : CDCl3, CCl4, D2O
Informasi yang dapat diperoleh dari spektra
proton-NMR
jumlah proton dalam setiap kelompok proton
Jumlah proton di lingkungannya (tetangga)
Prediksi gugus/atom lainnya dalam molekul
Proses Relaksasi Mengatasi kelebihan populasi
pada tk energi paralel
Relaksasi longitudinal :
Pemindahan sejumlah energi pada inti tereksitasi
kepada inti di lingkungannya
Relaksasi spin-spin
inti tereksitasi dapat memindahkan sejumlah energinya kepada inti
tetangganya melalui pertukaran spinMempengaruhi lebar puncak
Puncak sempit karena waktu relaksasi yang panjang,
Pada larutan yang encer, relaksasi spin-spin menjadi
tidak efisien karena jauhnya jarak antar inti.
Mengapa ada puncak yang tajam (sempit), ada pula
puncak yang lebar dalam spektra NMR-proton