Vogel: Análise Química Quantitativa

J Mendham · Capítulo 370 de 495

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Vogel: Análise Química Quantitativa

14.6 Preparação das amostras

Fig. 14.7 Espectro de freqüências produzido por um pulso curto de radiação monocromática (reproduzido, com permissão, de W. Kemp, 1986, NMR in chemistry: a multinuclear introduction, Macmillan, Basingstoke)

 

O pulso e a detecção subseqüente do sinal de decaimento da indução

livre (FID) levam menos de um segundo e, havendo uma interface e um

computador para registrar o sinal, o procedimento pode ser repetido muitas

vezes e os FID adicionados para dar uma melhor razão sinal/ruído. O

espaçamento entre pulsos sucessivos de radiofreqüência depende do maior

tempo de relaxação dentre os dos núcleos que estão sendo irradiados e pode

variar de alguns segundos a vários minutos. A espectroscopia de RMN

pulsada com transformada de Fourier tem várias vantagens sobre o método

contínuo descrito na Seção 14.5.1. A intensidade do sinal e a sensibilidade

dependem de muitas variáveis, inclusive a quantidade de núcleos

magnéticos na amostra. Na espectroscopia de RMN de hidrogênio, o sinal é

intrinsecamente intenso e o núcleo 1H tem abundância isotópica de quase

100%, logo os espectros podem ser obtidos facilmente, a menos que a

quantidade da amostra seja muito pequena ou o composto de interesse

muito pouco solúvel. Os espectros de RMN de hidrogênio dos compostos

orgânicos típicos podem ser obtidos em menos de um minuto. No caso de

núcleos menos abundantes, como 13C, a sensibilidade é baixa e os espectros

só podem ser obtidos se muitos espectros forem feitos e somados. Um

espectro típico de 13C pode levar de vários minutos a muitas horas,

dependendo do número de varreduras feitas e dos tempos de relaxação dos

grupos funcionais presentes que contêm carbono.

 

14.6 Preparação das amostras

 

Veremos nesta seção apenas a preparação de amostras líquidas ou em

solução. Embora importantes, os estudos de RMN de amostras sólidas ou

em fase gasosa fogem ao escopo deste livro. Os líquidos podem ser

estudados como líquidos puros ou, mais comumente, em solução. Os

líquidos puros viscosos têm sinais largos. Os sólidos devem ser dissolvidos

em um solvente apropriado. Os solventes usados em RMN não devem ter

átomos de hidrogênio, logo solventes deuterados ou que não têm hidrogênio como o tetracloreto de carbono são geralmente preferidos. Os solventes

deuterados à venda no comércio têm pureza isotópica de pelo menos 98%.

A Tabela 14.2 lista alguns solventes de RMN típicos, juntamente com as

posições dos hidrogênios residuais. O clorofórmio-d1 é o mais versátil deles e, por isso, é também o mais usado. A natureza do solvente pode afetar o

espectro do soluto.

Dois fatores importantes que dependem da concentração são a formação

de ligações hidrogênio e a troca de prótons. Os deslocamentos químicos

de hidrogênios em ligação hidrogênio, como O—H ou N—H em álcoois ou

aminas, podem variar bastante (4 a 5 ppm) com a concentração. Átomos de

hidrogênio lábeis, isto é, ligados a átomos eletronegativos, podem ser

trocados uns com os outros. Como o solvente geralmente está em excesso,

se ele contém um átomo de deutério lábil, ocorre troca de hidrogênio por

deutério. Esta troca de átomos entre a amostra e o solvente pode ser usada

para identificar os hidrogênios lábeis da amostra. Obtém-se, para isso, o

espectro em CDCl3 e depois adiciona-se uma gota de D2O, com agitação. Os hidrogênios lábeis são substituídos por deutério e seu sinal no RMN

desaparece. Observa-se, todavia, um pequeno sinal devido a HOD.

A concentração da amostra deve ser suficiente para dar uma relação

sinal/ruído adequada ao experimento. São comuns concentrações entre 1 e

10% (peso/volume) e volume de amostra da ordem de 0,5 ml. Embora os

espectrômetros com transformadas de Fourier possam lidar com amostras

muito menores, o tempo necessário para obter o espectro aumenta, o que

faz com que sejam preferidas amostras maiores e mais concentradas. No

caso da espectroscopia de 13C-RMN, tubos de 10 mm de diâmetro são

usados freqüentemente. Se a dissolução da amostra não for completa é

necessário remover o sólido excedente por filtração antes de obter o

espectro.

 

Tabela 14.2 Solventes comuns em espectroscopia de RMN

Solvente δ aproximado Ponto de Ponto de

do solvente ebulição cristalização

não deuterado (°C) (°C)

(1H)

como contaminante

 

Ácido acético-d 2,13 118 16,6 4

 

Acetona-d 2 56 –95 6

 

Acetonitrila-d3 2 83 –44

 

Benzeno-d6 7,3 80 5,5

Tetracloro-metano — 77 –23

 

Clorofórmio-d 7,3 61 –63 1

Óxido de deutério 4,7 a 5 101,5 3,8

 

Dimetilsulfóxido-d6 2 189 18

 

Metanol-d 3,4 65 –98 4

 

Fig. 14.8 Decaimento de indução livre e sua transformada de Fourier para o domínio de freqüências (reproduzido, com permissão, de W. Kemp, 1986, NMR in chemistry: a multinuclear introduction, Macmillan, Basingstoke)