Practicum: Spectroscopie – IR en NMR voor molecuulidentificatie – Scheikunde Klas 5 VWO

In dit practicum voor klas 5 vwo interpreteer je infrarood (IR) en ¹H-NMR-spectra van onbekende organische verbindingen. Je identificeert functionele groepen, stelt een molecuulformule voor en combineert spectroscopische gegevens tot een structuurvoorstel.

Leerdoel

Na dit practicum kun je IR-absorptiepieken koppelen aan functionele groepen (O-H, C=O, N-H, C-H), ¹H-NMR-signalen interpreteren (chemische verschuiving, multiplicity, integratie), molecuulformules bepalen via massa-spectrometrie (M⁺), en een onbekende verbinding identificeren door combinatie van spectroscopische data.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VWO klas 5 | Vak: Scheikunde | Domein: D1 Chemische vakmethodes, E1 Chemisch onderzoek | IR-spectroscopie, NMR-spectroscopie, functionele groepen, structuuranalyse, massa-spectrometrie

Benodigdheden

• Gegeven IR-spectra van ethanol, aceton, azijnzuur en een onbekende stof
• Gegeven ¹H-NMR-spectrum van de onbekende stof
• Groepentabel IR (BINAS tabel 66 of equivalent)
• NMR-tabel chemische verschuivingen

Achtergrondinformatie

IR-spectroscopie: molecuulbindingen absorberen IR-licht bij kenmerkende golflengten (golfgetal in cm⁻¹): O-H (alcohol): 3200–3550 cm⁻¹ (breed); C=O (ester/keton/zuur): 1700–1750 cm⁻¹; N-H (amine/amide): 3300–3500 cm⁻¹; C-H: 2850–3000 cm⁻¹. ¹H-NMR: elk chemisch niet-equivalent proton geeft een apart signaal. De chemische verschuiving (δ, ppm) geeft de chemische omgeving aan. Integratie geeft de verhouding van aantallen H. Koppeling (multiplicity: singlet, doublet, triplet) geeft info over naburige H-atomen.

Werkwijze (spectrumdataanalyse)

1. Bekijk het IR-spectrum van de onbekende stof. Noteer alle pieken boven 3000 cm⁻¹ en de piek rond 1700–1750 cm⁻¹. Welke functionele groepen zijn aanwezig?
2. Bekijk het ¹H-NMR-spectrum. Noteer δ, multiplicity en integratie van elk signaal.
3. Stel een structuurformule op die overeenkomt met alle spectrale gegevens.

IR-gegevens onbekende stof (gegeven)

NMR-gegevens onbekende stof (gegeven)

Verwerkingsvragen

1. Welke functionele groep wordt aangetoond door de brede O-H-piek bij 2500–3300 cm⁻¹ in combinatie met C=O bij 1710 cm⁻¹?
2. Stel de structuurformule op van de onbekende stof op basis van de IR- en NMR-gegevens.
3. Bereken de onverzadigdheidsgraad als de molecuulformule C₃H⁶O₂ is.

Uitwerking

V1: De combinatie van breed O-H (2500–3300) en scherp C=O (1710 cm⁻¹) is karakteristiek voor een carbonzuur (−COOH). Een alcohol heeft alleen de O-H-piek bij hoger golfgetal (3200–3550, smaller).

V2: NMR: 1H singlet bij 11,4 ppm = COOH; 2H kwartet bij 2,35 ppm = CH₂-groep naast CH₃; 3H triplet bij 1,15 ppm = CH₃. Structuur: CH₃-CH₂-COOH = propaanzuur (propionzuur).

V3: Onverzadigdheidsgraad = (2 × C + 2 − H) / 2 = (2×3 + 2 − 6) / 2 = 2/2 = 1. Één onverzadigdheid = de C=O-binding van de carboxylgroep (klopt met carbonzuur).

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert IR-spectrosets (FTIR-demonstratieopstellingen) en spectroscopië- lesmateriaal voor analyse-praktika in het voortgezet scheikundeonderwijs.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.