---
title: "Proton-NMR"
book: "Scheikunde van basisschool tot bovenbouw"
subject: chemistry
language: nl
chapter: 38
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/38-proton-nmr
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Hoofdstuk 38 — Proton-NMR

In een ziekenhuis ligt een patiënt in de ring van een MRI-scanner, en op het scherm verschijnt een beeld van de zachte weefsels van het lichaam, opgebouwd uit de antwoorden van de waterstofkernen in zijn water en vetten. In een scheikundelaboratorium wordt een glazen buisje met een paar milligram van een verbinding in de opening van een sterke magneet neergelaten, en er verschijnt een spectrum dat op dezelfde manier tot stand komt: een sterke magneet, een radiosignaal, en waterstofkernen die daarop antwoorden. In de spectrometer van de scheikundige antwoordt elke waterstofkern een beetje anders, afhankelijk van zijn buren, en het spectrum is een kaart van de waterstofatomen van het [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule).

**Wat je al weet.**

Een [infraroodspectrum](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/34-infraroodspectroscopie#def-g11-infrared-spectrum) laat zien welke bindingen een [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) bevat ([Hoofdstuk 34](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/34-infraroodspectroscopie#ch-g11-infrared)). [Karakteristieke groepen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-functional-group), families en [isomeren](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-isomer) ([Hoofdstuk 33](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#ch-g11-functional-groups), [Hoofdstuk 32](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#ch-g11-organic-skeletons)).

![Een MRI-scanner: dezelfde natuurkunde als in de NMR-spectrometer van de scheikundige.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-proton-nmr/img-de3256a4e991.jpg)

*Een MRI-scanner: dezelfde natuurkunde als in de NMR-spectrometer van de scheikundige.*

## 38.1 Protonen in een magnetisch veld

De kern van een waterstofatoom is één enkel [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton). In een sterk magnetisch veld absorbeert het radiogolven van een precieze frequentie; hoe en waarom dat gebeurt, hoort bij de natuurkunde en is hier niet nodig. Voor de scheikundige telt dat de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) rond een [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) het een beetje afschermen van het veld, en dat die afscherming afhangt van de [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) in de buurt: een [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) naast een elektronegatief zuurstofatoom, dat [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) naar zich toe trekt, absorbeert bij een iets andere frequentie dan een [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) in een koolwaterstofketen. De verschillen zijn heel klein, een paar miljoenste van de frequentie, en worden opgegeven in delen per miljoen.

![De magneet van een NMR-spectrometer.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-proton-nmr/img-807eecf21725.jpg)

*De magneet van een NMR-spectrometer.*

**Definitie 38.1 (NMR-spectrum, chemische verschuiving).**

Een proton-*NMR-spectrum* (nucleaire magnetische resonantie, of kernspinresonantie) laat de signalen zien die de waterstofkernen van een verbinding absorberen. De plaats van een signaal is zijn *chemische verschuiving* $\delta$, in delen per miljoen ($\mathrm{ppm}$), gemeten vanaf het signaal van een referentieverbinding, tetramethylsilaan $\ce{Si(CH3)4}$ (TMS), dat op $\delta = 0$ gezet wordt. De $\delta$-as wordt van rechts naar links oplopend getekend.

**Propositie 38.2 (De verschuiving hangt af van de buren).**

De [chemische verschuiving](#def-g12-proton-nmr-spectrum) van een [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) hangt af van de [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) in zijn buurt: hoe dichter het bij een elektronegatief [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) of een [dubbele binding](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/24-lewisstructuren-en-de-vorm-van-moleculen#def-g10-lewis-and-shape-multiple-bond) zit, hoe groter zijn verschuiving. Typische gebieden, in $\mathrm{ppm}$:

| omgeving | $\delta$ | omgeving | $\delta$ |
| --- | --- | --- | --- |
| $\ce{CH3}$ in een keten | 0.7–1.3 | $\ce{H-C-O}$ ([alcohol](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-alcohol), ether, [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid)) | 3.3–4.5 |
| $\ce{CH2}$ in een keten | 1.2–1.6 | $\ce{H-C=C}$ | 4.5–6.5 |
| $\ce{H-C-C=C}$ | 1.6–2.2 | H aan een benzeenring | 6.5–8.0 |
| $\ce{H-C-C=O}$ | 2.0–2.4 | [aldehyde](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carbonyl) $\ce{-CHO}$ | 9.7–10.0 |
| $\ce{H-C-X}$ ([halogeen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/23-elektronenschillen-en-het-periodiek-systeem#def-g10-electron-shells-family)) | 2.5–4.0 | zuur $\ce{-COOH}$ | 11.0–12.0 |

**Bewijs.** Gemeten aan veel verbindingen (ledger). Een elektronegatieve buur trekt [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) weg van het [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), dat minder afgeschermd is en bij een grotere verschuiving absorbeert. ∎

![Waar protonen absorberen, per omgeving. Protonen dicht bij zuurstof, bij een dubbele binding of bij een zuurgroep verschijnen links in het spectrum.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-proton-nmr/fig-94aa862af3c1.svg)

*Waar [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) absorberen, per omgeving. [Protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) dicht bij zuurstof, bij een [dubbele binding](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/24-lewisstructuren-en-de-vorm-van-moleculen#def-g10-lewis-and-shape-multiple-bond) of bij een zuurgroep verschijnen links in het spectrum.*

**In het laboratorium — Een NMR-buisje klaarmaken.**

Een paar milligram van de verbinding wordt opgelost in ongeveer $0.6\,\mathrm{mL}$ van een [oplosmiddel](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/9-oplossingen-en-oplosbaarheid#def-g6-solutions-and-solubility-solute) waarvan de waterstofatomen vervangen zijn door deuterium ($\ce{CDCl3}$, gedeutereerd chloroform), dat geen signaal geeft; als referentie komt er een spoortje TMS bij. De oplossing wordt in een dun glazen buisje gefiltreerd, dat wordt afgesloten, van een etiket voorzien en in de magneet neergelaten.

## 38.2 Equivalente protonen

**Definitie 38.3 (Equivalente protonen).**

[Protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) zijn *equivalente protonen* als ze in het [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) dezelfde omgeving hebben, zodat ze bij dezelfde verschuiving absorberen. Elke groep equivalente [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) geeft één signaal. De drie [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) van een $\ce{CH3}$-groep zijn altijd equivalent.

**Voorbeeld 38.4 (Groepen tellen).**

Propanon, $\ce{CH3-CO-CH3}$, heeft zes [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) maar één groep: de twee $\ce{CH3}$ zijn gelijk, één aan elke kant van de $\ce{C=O}$. Ethanol, $\ce{CH3-CH2-OH}$, heeft drie groepen ($\ce{CH3}$, $\ce{CH2}$, $\ce{OH}$), en ethylethanoaat, $\ce{CH3-CO-O-CH2-CH3}$, ook drie: de $\ce{CH3}$ naast de $\ce{C=O}$, de $\ce{CH2}$ naast de $\ce{O}$, en de $\ce{CH3}$ aan het eind.

## 38.3 Integratie

**Definitie 38.5 (Integratiecurve).**

De *integratiecurve* van een [NMR-spectrum](#def-g12-proton-nmr-spectrum) is een curve, boven de signalen getekend, die bij elk signaal een trede omhoog gaat: de hoogte van elke trede is evenredig met het aantal [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) dat dat signaal geeft.

**Voorbeeld 38.6 (De treden aflezen).**

In het spectrum van ethanol meten de treden boven de drie signalen 2, 1 en 3 eenheden, van links naar rechts: $\ce{CH2}$, $\ce{OH}$ en $\ce{CH3}$. Alleen de verhoudingen tellen: treden van 12, 6 en 18 mm zeggen hetzelfde.

## 38.4 Multipliciteit en de $n+1$-regel

**Definitie 38.7 (Multiplet, n+1n+1n+1-regel).**

Een signaal is vaak gesplitst in een aantal dicht bij elkaar liggende lijnen: een *multiplet* (singlet, doublet, triplet, kwartet, … voor 1, 2, 3, 4 lijnen). Volgens de *$n+1$-regel* geeft een groep [equivalente protonen](#def-g12-proton-nmr-equivalent) waarvan de naburige koolstofatomen samen $n$ [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) dragen die er niet equivalent mee zijn, een signaal van $n+1$ lijnen, met intensiteiten in de verhoudingen van de driehoek van Pascal.

**Propositie 38.8 (Splitsing door buren).**

In een [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) $\ce{CH3-CH2-X}$ (X zonder waterstof) is het signaal van $\ce{CH3}$ een triplet (2 naburige [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton)) en dat van $\ce{CH2}$ een kwartet (3 naburige [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton)). [Protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) die aan een zuurstof- of stikstofatoom gebonden zijn, geven meestal een singlet en splitsen hun buren niet.

**Bewijs.** Aangenomen: elk naburig [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) verschuift het signaal een klein beetje omhoog of omlaag, afhankelijk van zijn eigen toestand, en de combinaties geven $n+1$ lijnen; de natuurkunde daarachter wordt uitgelegd in het deel voor het eerste universiteitsjaar. [Protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) aan O of N worden snel tussen [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) uitgewisseld, waardoor hun effect wegmiddelt. ∎

![De driehoek van Pascal geeft de relatieve intensiteiten van de n+1 lijnen van een signaal dat door n naburige protonen gesplitst wordt: 1:1, 1:2:1, 1:3:3:1.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-proton-nmr/fig-cc8321db2636.svg)

*De driehoek van Pascal geeft de relatieve intensiteiten van de $n+1$ lijnen van een signaal dat door $n$ naburige [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) gesplitst wordt: 1:1, 1:2:1, 1:3:3:1.*

![Proton-NMR-spectra (blauw) met hun integratiecurven (oranje; elke trede is evenredig met het aantal protonen van het signaal eronder). De verschuivingen zijn die van gemeten spectra in CDCl3; de vorm en de afstanden van de lijnen zijn getekend met een eenvoudig model.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-proton-nmr/fig-b7417db9ef46.svg)

*[Proton-NMR-spectra](#def-g12-proton-nmr-spectrum) (blauw) met hun [integratiecurven](#def-g12-proton-nmr-integration) (oranje; elke trede is evenredig met het aantal [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) van het signaal eronder). De verschuivingen zijn die van gemeten spectra in $\ce{CDCl3}$; de vorm en de afstanden van de lijnen zijn getekend met een eenvoudig model.*

**Voorbeeld 38.9 (De spectra lezen).**

Ethylethanoaat (B) geeft een kwartet van 2 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) bij $4.12\,\mathrm{ppm}$ ($\ce{O-CH2}$, naast zuurstof en naast een $\ce{CH3}$), een singlet van 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) bij $2.04\,\mathrm{ppm}$ ($\ce{CH3-C=O}$, geen naburig [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton)) en een triplet van 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) bij $1.26\,\mathrm{ppm}$ ($\ce{CH3}$, naast een $\ce{CH2}$). Propanon (C) geeft één singlet van 6 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) bij $2.16\,\mathrm{ppm}$. Propaanzuur (E) heeft een kwartet bij $2.39\,\mathrm{ppm}$, een triplet bij $1.16\,\mathrm{ppm}$, en een singlet ver naar links, bij $11.7\,\mathrm{ppm}$: zijn zure [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton).

## 38.5 Infrarood en NMR samen gebruiken

**Methode 38.10 (Een molecuul identificeren uit zijn IR- en NMR-spectrum).**

1. Stel uit de [molecuulformule](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-formulas) de lijst op van de mogelijke [isomeren](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-isomer) en hun [karakteristieke groepen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-functional-group) .
2. Infrarood: zoek een $\ce{C=O}$ -band bij ongeveer $1700\,\mathrm{cm}^{-1}$ en $\ce{O-H}$ - of $\ce{N-H}$ -banden; streep de [isomeren](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-isomer) door die niet passen.
3. NMR: tel de signalen (groepen [equivalente protonen](#def-g12-proton-nmr-equivalent) ), lees de integratie ( [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) per groep), de multipliciteiten (buren) en de verschuivingen (omgevingen) af.
4. Zet de stukjes samen tot één structuur, en controleer die aan elke waarneming.

**Voorbeeld 38.11 (Twee isomeren CX3HX6OX2\ce{C3H6O2}CX3​HX6​OX2​).**

Propaanzuur $\ce{CH3-CH2-COOH}$ en methylethanoaat $\ce{CH3-CO-O-CH3}$ zijn [isomeren](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-isomer). In het infrarood laat alleen het zuur de zeer brede $\ce{O-H}$-band zien. In de NMR (spectra E en D) geeft het zuur een triplet, een kwartet en een singlet bij ongeveer $11.7\,\mathrm{ppm}$; de [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) geeft twee singlets van elk 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), bij 3.66 ($\ce{O-CH3}$) en $2.05\,\mathrm{ppm}$ ($\ce{CH3-C=O}$), omdat geen enkel koolstofatoom van de [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) draagt naast een ander koolstofatoom met [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton).

## 38.6 Oefeningen

**Oefening 38.1 ★.**

Hoeveel groepen [equivalente protonen](#def-g12-proton-nmr-equivalent), en dus hoeveel signalen, geven deze [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule): methaan; ethaan $\ce{CH3-CH3}$; propaan; methanol $\ce{CH3-OH}$; methoxymethaan $\ce{CH3-O-CH3}$?

**Oplossing van Oefening 38.1.**

Methaan: 1. Ethaan: 1 (de twee $\ce{CH3}$ zijn gelijk). Propaan: 2 (twee gelijke $\ce{CH3}$, één $\ce{CH2}$). Methanol: 2 ($\ce{CH3}$ en $\ce{OH}$). Methoxymethaan: 1.

**Oefening 38.2 ★.**

Een groep [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) heeft 2 naburige [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) aan het volgende koolstofatoom. Hoeveel lijnen heeft zijn signaal, en in welke verhoudingen? Dezelfde vraag voor 3 en voor 0 buren.

**Oplossing van Oefening 38.2.**

2 buren: een triplet, 1:2:1. 3 buren: een kwartet, 1:3:3:1. 0 buren: een singlet.

**Oefening 38.3 ★.**

Een spectrum heeft drie signalen met integratietreden van 15, 10 en 15 mm. Het [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) heeft 8 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton). Hoeveel [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) stelt elk signaal voor?

**Oplossing van Oefening 38.3.**

In totaal $40\,\mathrm{mm}$ voor 8 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton): $5\,\mathrm{mm}$ per [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton). De signalen stellen 3, 2 en 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) voor.

**Oefening 38.4 ★.**

Waar verwacht je met de tabel van verschuivingen het signaal van een [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) van een aldehydegroep? En van een $\ce{CH3}$-groep in een keten?

**Oplossing van Oefening 38.4.**

[Aldehyde](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carbonyl): 9.7 tot $10.0\,\mathrm{ppm}$. Een $\ce{CH3}$ in een keten: 0.7 tot $1.3\,\mathrm{ppm}$.

**Oefening 38.5 ★.**

Waarom kiest men als referentie TMS, waarvan alle [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) equivalent zijn? Waarom is het [oplosmiddel](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/9-oplossingen-en-oplosbaarheid#def-g6-solutions-and-solubility-solute) gedeutereerd?

**Oplossing van Oefening 38.5.**

Zijn twaalf [equivalente protonen](#def-g12-proton-nmr-equivalent) geven één scherpe, intense lijn, die gemakkelijk op nul te zetten is. Het gedeutereerde [oplosmiddel](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/9-oplossingen-en-oplosbaarheid#def-g6-solutions-and-solubility-solute) geeft zelf geen protonsignaal, dat anders de signalen van de paar milligram monster zou overspoelen.

**Oefening 38.6 ★★.**

Voorspel het spectrum van chloorethaan $\ce{CH3-CH2-Cl}$: aantal signalen, integratie, multipliciteiten, verschuivingen bij benadering.

**Oplossing van Oefening 38.6.**

Twee signalen. $\ce{CH2}$ naast chloor: 2 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), een kwartet (3 buren), in het gebied 2.5–$4.0\,\mathrm{ppm}$. $\ce{CH3}$: 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), een triplet (2 buren), bij het gebruikelijke $\ce{CH3}$-gebied, iets hoger omdat het chlooratoom twee [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) verderop zit.

**Oefening 38.7 ★★.**

Voorspel het spectrum van propaan-2-ol, $\ce{(CH3)2CH-OH}$: in het bijzonder de multipliciteit van het $\ce{CH3}$-signaal en van het $\ce{CH}$-signaal (neem aan dat de $\ce{OH}$ een singlet geeft en niet splitst).

**Oplossing van Oefening 38.7.**

Drie signalen: de twee $\ce{CH3}$, 6 [equivalente protonen](#def-g12-proton-nmr-equivalent), een doublet (1 buur, de $\ce{CH}$); de $\ce{CH}$, 1 [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), door 6 buren gesplitst in 7 lijnen, in het $\ce{H-C-O}$-gebied (3.3–$4.5\,\mathrm{ppm}$); de $\ce{OH}$, 1 [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), een singlet.

**Oefening 38.8 ★★.**

Drie spectra: (a) één singlet; (b) een kwartet, een singlet en een triplet, integraties 2:3:3; (c) een kwartet, een triplet en een singlet ver naar links, integraties 2:3:1. Koppel ze aan ethylethanoaat, propanon en propaanzuur.

**Oplossing van Oefening 38.8.**

(a) propanon; (b) ethylethanoaat; (c) propaanzuur.

**Oefening 38.9 ★★.**

Leg met het diagram van de verschuivingen uit waarom de $\ce{CH2}$ van ethylethanoaat ($4.12\,\mathrm{ppm}$) ver links ligt van de $\ce{CH3}$ van dezelfde ethylgroep ($1.26\,\mathrm{ppm}$).

**Oplossing van Oefening 38.9.**

De $\ce{CH2}$ is gebonden aan het zuurstofatoom van de [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid), dat elektronegatief is en zijn [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) ontschermt: $\ce{H-C-O}$-gebied, 3.3–$4.5\,\mathrm{ppm}$. De $\ce{CH3}$ zit één koolstofatoom verder en blijft in het ketengebied.

**Oefening 38.10 ★★.**

Een verbinding $\ce{C3H6O}$ heeft een sterke infraroodband bij $1715\,\mathrm{cm}^{-1}$ en één enkel NMR-singlet. Identificeer haar. Waarom valt propanal af?

**Oplossing van Oefening 38.10.**

Propanon: een $\ce{C=O}$ ([keton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carbonyl), $1715\,\mathrm{cm}^{-1}$) en zes [equivalente protonen](#def-g12-proton-nmr-equivalent), één singlet. Propanal zou drie signalen geven, waaronder dat van het aldehydeproton van $\ce{CH3-CH2-CHO}$, bij 9.7–$10.0\,\mathrm{ppm}$.

**Oefening 38.11 ★★.**

Waarom is in het spectrum van ethanol het $\ce{OH}$-signaal een singlet, en waarom verschijnt de $\ce{CH2}$ als kwartet en niet als een ingewikkelder signaal?

**Oplossing van Oefening 38.11.**

Het $\ce{OH}$-proton wordt snel tussen [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) uitgewisseld: het geeft een singlet en splitst zijn buren niet. De $\ce{CH2}$ wordt dus alleen gesplitst door de 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) van de $\ce{CH3}$: een kwartet.

**Oefening 38.12 ★★★.**

Geef de structuren van vier [isomeren](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-isomer) $\ce{C4H8O2}$ die [esters](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) of zuren zijn (butaanzuur, ethylethanoaat, methylpropanoaat, propylmethanoaat, …) en voorspel voor elk het aantal NMR-signalen en hun multipliciteiten.

**Oplossing van Oefening 38.12.**

Butaanzuur $\ce{CH3-CH2-CH2-COOH}$: 4 signalen, een triplet ($\ce{CH3}$), een signaal van 6 lijnen (middelste $\ce{CH2}$, 5 buren), een triplet ($\ce{CH2-C=O}$), een singlet bij 11–$12\,\mathrm{ppm}$. Ethylethanoaat: een singlet, een kwartet, een triplet. Methylpropanoaat $\ce{CH3-CH2-CO-O-CH3}$: een triplet, een kwartet ($\ce{CH2-C=O}$, 2.0–$2.4\,\mathrm{ppm}$), een singlet ($\ce{O-CH3}$). Propylmethanoaat $\ce{H-CO-O-CH2-CH2-CH3}$: 4 signalen, een singlet ver naar links (de H aan het koolstofatoom van de $\ce{C=O}$), een triplet ($\ce{O-CH2}$), een signaal van 6 lijnen, een triplet ($\ce{CH3}$).

**Oefening 38.13 ★★★.**

Een druppel zwaar water $\ce{D2O}$ wordt geschud met een oplossing van ethanol, en het spectrum wordt opnieuw opgenomen: één signaal verdwijnt. Welk, en waarom? Hoe helpt dit om $\ce{O-H}$-protonen te herkennen?

**Oplossing van Oefening 38.13.**

Het $\ce{OH}$-signaal: de $\ce{O-H}$-protonen wisselen uit met het deuterium van het zware water, en $\ce{O-D}$ geeft geen protonsignaal. Een signaal dat verdwijnt na schudden met $\ce{D2O}$, hoort bij een [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) aan O of N.

**Oefening 38.14 ★★★.**

Een monster ethylethanoaat bevat wat ethanol. Welke extra signalen verschijnen er in het spectrum? Als de integratie van het singlet bij $2.04\,\mathrm{ppm}$ 30 mm is en die van een klein extra triplet bij $1.23\,\mathrm{ppm}$ 3 mm, schat dan de verhouding tussen de hoeveelheden ethanol en [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid).

**Oplossing van Oefening 38.14.**

Ethanol voegt een kwartet toe bij ongeveer $3.69\,\mathrm{ppm}$, een triplet bij ongeveer $1.23\,\mathrm{ppm}$ en een $\ce{OH}$-singlet. Het singlet van de [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid): $30\,\mathrm{mm}$ voor 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), $10\,\mathrm{mm}$ per [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid). Het triplet van ethanol: $3\,\mathrm{mm}$ voor 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), $1\,\mathrm{mm}$ per [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) ethanol. Omdat elk [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) één $\ce{CH3}$ aan deze signalen bijdraagt, staan de hoeveelheden in de verhouding $1/10$: ongeveer één [molecuul](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) ethanol op tien [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid).

**Oefening 38.15 ★★★.**

2-Methylpropaan-1-ol is $\ce{(CH3)2CH-CH2-OH}$. Voorspel zijn spectrum: de signalen, hun integraties, en de multipliciteit van de $\ce{CH3}$- en $\ce{CH2}$-signalen. Welk signaal heeft de meeste lijnen?

**Oplossing van Oefening 38.15.**

Vier signalen: de twee $\ce{CH3}$ (6 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton)) een doublet; de $\ce{CH}$ (1 [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton)), door 6 + 2 = 8 buren gesplitst in 9 lijnen; de $\ce{CH2}$ (2 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton)) naast de $\ce{O}$, een doublet, in het $\ce{H-C-O}$-gebied; de $\ce{OH}$ (1 [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton)) een singlet. Het $\ce{CH}$-signaal heeft de meeste lijnen.

## 38.7 Probleem: Het onbekende oplosmiddel

**Probleem 38.1.**

Weekendprobleem — een fles [oplosmiddel](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/9-oplossingen-en-oplosbaarheid#def-g6-solutions-and-solubility-solute) met alleen $\ce{C4H8O2}$ op het etiket: wat zit erin, en hoe hoog is elke trede van de [integratiecurve](#def-g12-proton-nmr-integration)?

Op een fles [oplosmiddel](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/9-oplossingen-en-oplosbaarheid#def-g6-solutions-and-solubility-solute) in een voorraadkast staat alleen “$\ce{C4H8O2}$”. Het [infraroodspectrum](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/34-infraroodspectroscopie#def-g11-infrared-spectrum) laat een sterke band zien bij $1740\,\mathrm{cm}^{-1}$ en geen enkele band boven $3100\,\mathrm{cm}^{-1}$. Het [NMR-spectrum](#def-g12-proton-nmr-spectrum) laat drie signalen zien: een kwartet bij $4.12\,\mathrm{ppm}$, een singlet bij $2.04\,\mathrm{ppm}$ en een triplet bij $1.26\,\mathrm{ppm}$. De [integratiecurve](#def-g12-proton-nmr-integration) stijgt in totaal $72\,\mathrm{mm}$.

**Deel I — De kandidaten.**

1. Controleer dat $\ce{C4H8O2}$ past bij een [ester](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) of een [carbonzuur](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) met alleen enkelvoudige bindingen in de keten.
2. Geef de [beknopte structuurformules](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-formulas) en de namen van butaanzuur en van de drie [esters](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) ethylethanoaat, methylpropanoaat en propylmethanoaat.
3. Welke [karakteristieke groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-functional-group) hebben ze per paar gemeen?

**Deel II — Infrarood.**

4. Wat verraadt de band bij $1740\,\mathrm{cm}^{-1}$ ?
5. Wat zou butaanzuur laten zien dat hier ontbreekt? Streep het door.
6. Kan infrarood alleen kiezen tussen de drie [esters](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) ?

**Deel III — NMR.**

7. Hoeveel groepen [equivalente protonen](#def-g12-proton-nmr-equivalent) heeft de onbekende stof?
8. Wat doen het kwartet en het triplet samen vermoeden?
9. Wat zegt het singlet over de buren van zijn [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) ?
10. Waarom ligt het kwartet bij een grote verschuiving?
11. Voorspel het spectrum van methylpropanoaat $\ce{CH3-CH2-CO-O-CH3}$ (signalen, multipliciteiten, verschuivingen bij benadering). Is dat de onbekende stof?
12. Voorspel het spectrum van propylmethanoaat. Is dat de onbekende stof?

**Deel IV — Identificatie en integratie.**

13. Identificeer de onbekende stof en teken haar structuur, met bij elk signaal een label.
14. Hoeveel [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) stelt elk signaal voor?
15. De totale integratie is $72\,\mathrm{mm}$ voor 8 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) . Hoeveel millimeter is dat per [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) ?
16. Bereken de hoogte van de trede van het singlet en van het triplet.
17. Controleer dat de drie treden samen $72\,\mathrm{mm}$ zijn.
18. Ethylethanoaat ruikt naar peerdrops: past dat bij de gevonden familie?
19. Geef het eindantwoord: hoe hoog is de integratietrede van het kwartet?

**Oplossing van Probleem 38.1.**

**1.** Een [alkaan](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/32-organische-moleculen-skeletten-en-namen#def-g11-organic-skeletons-alkane) met vier koolstofatomen is $\ce{C4H10}$; één $\ce{C=O}$ haalt er twee waterstofatomen af en de twee zuurstofatomen voegen er geen toe: $\ce{C4H8O2}$, de formule van zuren en [esters](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) met vier koolstofatomen.

**2.** Butaanzuur $\ce{CH3-CH2-CH2-COOH}$; ethylethanoaat $\ce{CH3-CO-O-CH2-CH3}$; methylpropanoaat $\ce{CH3-CH2-CO-O-CH3}$; propylmethanoaat $\ce{H-CO-O-CH2-CH2-CH3}$.

**3.** De drie [esters](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) hebben de estergroep gemeen; alle vier hebben een $\ce{C=O}$.

**4.** Een $\ce{C=O}$, in het estergebied (bij ongeveer $1735\,\mathrm{cm}^{-1}$).

**5.** De zeer brede $\ce{O-H}$-band van 2500 tot $3300\,\mathrm{cm}^{-1}$: die ontbreekt, dus geen butaanzuur.

**6.** Nee: de drie [esters](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) hebben dezelfde groepen.

**7.** Drie.

**8.** Een ethylgroep $\ce{CH3-CH2-}$: de $\ce{CH2}$ gesplitst door 3 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) (kwartet), de $\ce{CH3}$ door 2 (triplet).

**9.** Er zitten geen [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) aan de naburige [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom): een $\ce{CH3}$ gebonden aan het koolstofatoom van de $\ce{C=O}$ of aan het zuurstofatoom van de estergroep.

**10.** De $\ce{CH2}$ is aan zuurstof gebonden ($\ce{H-C-O}$-gebied).

**11.** Een triplet ($\ce{CH3}$), een kwartet bij 2.0–$2.4\,\mathrm{ppm}$ ($\ce{CH2}$ naast $\ce{C=O}$) en een singlet in het $\ce{H-C-O}$-gebied ($\ce{O-CH3}$). Het kwartet zou ver onder $4.12\,\mathrm{ppm}$ liggen en het singlet ver boven $2.04\,\mathrm{ppm}$: niet de onbekende stof.

**12.** Vier signalen (een singlet ver naar links, een triplet, een signaal van 6 lijnen, een triplet): niet de onbekende stof, die er drie heeft.

**13.** Ethylethanoaat, $\ce{CH3-CO-O-CH2-CH3}$: singlet $2.04\,\mathrm{ppm}$ = $\ce{CH3-C=O}$; kwartet $4.12\,\mathrm{ppm}$ = $\ce{O-CH2}$; triplet $1.26\,\mathrm{ppm}$ = de $\ce{CH3}$ aan het eind.

**14.** Singlet 3, kwartet 2, triplet 3.

**15.** $72 / 8 = 9\,\mathrm{mm}$ per [proton](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton).

**16.** Singlet $3 \times 9 = 27\,\mathrm{mm}$; triplet $27\,\mathrm{mm}$.

**17.** $18 + 27 + 27 = 72\,\mathrm{mm}$.

**18.** Ja: kleine [esters](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/33-karakteristieke-groepen-en-families#def-g11-functional-groups-carboxylic-acid) staan bekend om hun fruitige geur.

**19.** De trede van het kwartet is $18\,\mathrm{mm}$ van de $72\,\mathrm{mm}$.