6.4: Respuestas a las preguntas en la sección Aspectos Prácticos

Pregunta 1

Se realiza un experimento cuantitativo de RMN para cuantificar la cantidad de alcohol isopropílico en una\(D_2O\) solución. 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?

Solución

La resonancia de CH de isopropanol es producida por un solo protón mientras que el doblete es producido por los 6 protones de metilo. Por lo tanto, la integral CH debe ser 1/6 ^th la del doblete de metilo, o 17.405.

Para encontrar la concentración de isopropanol primero tenemos que calcular las áreas normalizadas para isopropanol y nuestro estándar, maleato. El doblete de isopropanol (IP) está compuesto por 6 protones debido a los dos grupos metilo equivalentes de este compuesto.

\[\textrm{Normalized Area (IP)} = \dfrac{104.43}{6} = 17.405\]

Del mismo modo, el área normalizada para maleato (MA) es:

\[\textrm{Normalized Area (MA)} = \dfrac{46.978}{2} = 23.489\]

La concentración del isopropanol se puede calcular usando la conocida concentración de maleato.

\[\mathrm{[IP] = \dfrac{[MA] \times Normalized\: Area\: (IP)}{Normalized\: Area\: (MA)}}\]

\[\mathrm{[IP] = \dfrac{0.01021\: M \times 17.405}{23.489} = 0.007565\: M}\]

Debido a que la precisión de la determinación depende de qué tan bien se conozca la concentración de maleato, la solución estándar debe prepararse con cuidado, utilizando maleato de sodio seco de alta pureza, pesando cuidadosamente una masa que es conocida por un número apropiado de cifras significativas (en este caso 4), transfiriendo el maleato cuantitativamente a un matraz aforado y finalmente dilución a la marca. Nuevamente, se debe seleccionar un volumen de solución adecuado para producir el número deseado de cifras significativas dadas las especificaciones del fabricante para la cristalería utilizada.

Pregunta 2

Se adquirió una solución preparada para el análisis cuantitativo mediante RMN mediante la coadición de 8 FID produciendo un espectro con un S/N de 62.5 para las señales del analito. ¿Cuántos FID tendrían que coagregarse para producir un espectro con un S/N de 250?

Solución

S/N aumenta en los experimentos de RMN a medida que se agrega la raíz cuadrada del número de exploraciones.

\[\mathrm{S/N ∝ (n)^{0.5}}\]

Para aumentar el S/N de 62.5 a 250 (un factor de 4 incremento en S/N) requeriría la coadición de 16 veces más FID que se utilizó para producir un espectro con S/N de 62.5. La respuesta es que se requeriría la coadición de 128 FIDs (8 x 16) para lograr un S/N de 250.

Pregunta 3

Se midió un espectro de RMN de ^1H utilizando un instrumento de 400.0 MHz mediante la adquisición de 8192 puntos de datos totales (8192 puntos reales) y un ancho espectral de 12.00 ppm. ¿Cuál fue el tiempo de adquisición? ¿Calcular la resolución digital del espectro resultante? ¿Esta resolución digital es suficiente para definir con precisión un pico con un ancho a media altura de 0.5 Hz?

Solución

Podemos calcular el tiempo de adquisición conociendo el ancho espectral y el número total de puntos de datos.

\[\mathrm{AT= \dfrac{NP}{2\: SW} = \dfrac{16384}{2 \times 400 \times 12} = 1.707\: sec}\]

\[\mathrm{DR = \dfrac{SW}{NP(real)} = \dfrac{2 \times 400 \times 12}{8192} = 1.172\: Hz/pt}\]

Esta no sería la resolución digital adecuada para definir con precisión un pico con un ancho de 0.5 Hz a media altura. Un tiempo de adquisición más largo permitiría la recolección de más puntos. Además, también se podría utilizar el llenado cero para ayudar a aumentar la resolución digital.