Analytical techniques · ⁨Teknik analisis⁩

Kromatografi memisahkan campuran menggunakan dua "fase" — satu yang diam dan satu yang bergerak. Dalam kromatografi lapisan tipis (TLC):

• fase diam tetap diam (misalnya aluminium oksida pada pelat).
• fase gerak bergerak (pelarut polar atau non-polar yang merambat naik di pelat).
• garis dasar adalah garis awal tempat bercak diletakkan; batas pelarut adalah tingkat tertinggi yang dicapai pelarut.

Nilai $R_{\text{f}}$ membandingkan seberapa jauh sebuah bercak bergerak dibandingkan seberapa jauh pelarut bergerak:

Nilainya selalu antara 0 dan 1. Zat yang menempel lebih kuat pada fase diam, atau kurang larut dalam fase gerak, bergerak lebih sedikit dan memiliki nilai $R_{\text{f}}$ yang lebih kecil.

*Kromatografi lapisan tipis: nilai $R_\text{f}$ adalah seberapa jauh bercak bergerak dibagi dengan seberapa jauh batas pelarut bergerak

*Pelat TLC nyata di bawah cahaya UV: setiap bercak bersinar adalah komponen terpisah dari campuran

Dalam kromatografi gas/cairan (GLC):

• fase diam adalah cairan non-polar titik didih tinggi pada penyangga padat.
• fase gerak adalah gas pembawa yang tidak bereaksi.
• Waktu retensi adalah durasi yang dibutuhkan suatu komponen untuk melewati kolom.

Luas setiap puncak memberikan persentase komponen tersebut dalam campuran. Komponen yang berinteraksi lebih banyak dengan fase diam memiliki waktu retensi yang lebih lama.

*Kromatogram gas–cairan: setiap komponen memberikan puncak pada waktu retensinya sendiri, dan luas puncak adalah persentasenya dalam campuran

NMR (resonansi magnetik inti) mempelajari bagaimana inti tertentu berperilaku dalam medan magnet kuat.

*Spektrometer NMR: silinder besar memegang magnet superkonduktor yang menciptakan medan magnet sangat kuat yang dibutuhkan teknik ini

Dalam NMR karbon-13, setiap lingkungan kimia karbon yang berbeda memberikan satu puncak. Jadi:

• jumlah puncak memberi tahu Anda berapa banyak lingkungan karbon yang berbeda (karbon ekuivalen berbagi satu puncak).
• posisi setiap puncak (geseran kimianya) menunjukkan jenis karbon, yang membantu Anda menyimpulkan struktur yang mungkin.

NMR proton melihat atom hidrogen (inti proton). Dari spektrum Anda membaca:

• lingkungan kimia: proton dalam lingkungan berbeda muncul pada nilai geseran kimia yang berbeda.
• angka relatif: luas puncak relatif memberikan rasio setiap jenis proton.
• pembelahan: sebuah puncak terbelah oleh proton pada karbon tetangga, mengikuti aturan $n+1$ — $n$ tetangga ekuivalen membelah sebuah puncak menjadi $n+1$ garis:

Poin praktis

• tetramethylsilane (TMS) adalah standar, ditetapkan pada geseran kimia $0$.
• pelarut deuterated (seperti $\text{CDCl}_3$) digunakan agar pelarut itu sendiri tidak memberikan sinyal proton.
• mengocok sampel dengan $\text{D}_2\text{O}$ membuat puncak O–H dan N–H menghilang (hidrogen mereka ditukar dengan deuterium), yang mengidentifikasi proton-proton tersebut.

Contoh terpecahkan. Senyawa $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2$ menghasilkan tiga puncak NMR proton: triplet pada $\delta\ 1.2$ (luas 3), quartet pada $\delta\ 4.1$ (luas 2), dan singlet pada $\delta\ 2.0$ (luas 3). Tentukan strukturnya. Baca luasnya terlebih dahulu, lalu pemisahan sinyal. Luas $3:2:3$ menunjukkan tiga lingkungan proton yang mengandung 3, 2, dan 3 atom hidrogen. Terapkan aturan $n+1$ secara terbalik: sebuah triplet (luas 3) adalah $\text{CH}_3$ dengan 2 tetangga, dan sebuah quartet (luas 2) adalah $\text{CH}_2$ dengan 3 tetangga - masing-masing memisahkan sinyal satu sama lain, yang merupakan kelompok etil klasik, $\text{CH}_3\text{CH}_2-$. Kelompok $\text{CH}_2$ ini terletak jauh ke arah bawah medan pada $\delta\ 4.1$, sehingga terikat pada oksigen. Singlet sisa (luas 3) adalah $\text{CH}_3$ dengan tidak ada tetangga pada $\delta\ 2.0$, sehingga berada di samping C=O. Secara keseluruhan: $\text{CH}_3\text{COOCH}_2\text{CH}_3$, etil asetat. Pasangan triplet dan quartet hampir selalu merupakan kelompok etil - identifikasi lebih dulu agar sisanya mudah diketahui.

• Dalam NMR $^{13}\text{C}$ jumlah puncak sama dengan jumlah lingkungan karbon — gunakan simetri untuk menghitungnya.
• Dalam NMR $^1\text{H}$ gunakan geseran kimia (buku data), integrasi (rasio H) dan pemecahan (aturan $n+1$): triplet + quartet berarti kelompok etil.
• TMS adalah referensi ($\delta = 0$); $\text{D}_2\text{O}$ shake menghilangkan puncak O-H dan N-H.
• Gabungkan IR, spektrum massa dan NMR untuk menyimpulkan struktur, menyatakan bukti mana yang memberikan fitur mana.