2.2: ¿Cómo se utiliza el estándar interno para cuantificar la concentración de mi analito?
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Si se mide con cuidado un espectro de RMN, la intensidad integrada de una resonancia debida a los núcleos del analito es directamente proporcional a su concentración molar y al número de núcleos que dan lugar a esa resonancia.
\[\mathrm{\dfrac{Integral\: Area}{Number\: of\: Nuclei} ∝ Concentration} \label{E1}\]
Por ejemplo, la resonancia de RMN 1H de un grupo metilo tendría 3 veces la intensidad de un pico resultante de un solo protón. En el espectro de abajo para isopropanol, los 2 grupos metilo dan lugar a una resonancia a 1.45 ppm que es 6 veces mayor que la intensidad integrada de la resonancia de CH a 3.99 ppm. Dado que este espectro se midió en solución D 2 O, solo se detectaron las resonancias de los protones unidos al carbono. El protón OH del isopropanol está en intercambio rápido con la resonancia de agua residual (HOD) a 4.78 ppm, por lo que no se observa una resonancia separada para este protón.
En este ejemplo comparamos las integrales relativas de las resonancias de protones del isopropanol. Esta información puede ser muy útil para la elucidación de estructuras. Si comparamos la integral de una resonancia de analito con la de un compuesto estándar de concentración conocida, podemos determinar la concentración de analito.
\[\mathrm{Analyte\: Concentration = \dfrac{Normalized\: Area\: Analyte \times Standard\: Concentration}{Normalized\: Area\: Standard}} \label{E2}\]
La proporcionalidad directa de la respuesta analítica y la concentración molar es una ventaja importante de la RMN sobre otras mediciones espectroscópicas para el análisis cuantitativo. Por ejemplo, con las mediciones de espectroscopía UV-Visible basadas en la Ley Beer-Lambert, la absorbancia puede relacionarse con la concentración solo si se puede determinar un factor de respuesta para el analito. El factor de respuesta, denominado absortividad molar en espectroscopía UV-Visible, es diferente para cada molécula por lo tanto, debemos ser capaces de buscar la absortividad o tener acceso a un estándar puro de cada compuesto de interés para que se pueda preparar una curva de calibración. Con RMN tenemos una amplia variedad de compuestos estándar y se puede usar un solo estándar para cuantificar muchos componentes de la misma solución.
Pregunta 1. Se realiza un experimento cuantitativo de RMN para cuantificar la cantidad de alcohol isopropílico en una solución D 2 O. Se utiliza maleato de sodio (0.01021 M) como estándar interno. La integral obtenida para la resonancia de maleato es 46.978. El doblete de isopropanol a 1.45 ppm produce una integral de 104.43. ¿Qué predecirías para la integral de la resonancia de CH de isopropanol como 3.99 ppm? ¿Cuál es la concentración de isopropanol en esta solución?