Espectroscopica rmn

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ESPECTROSCOPÍA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

INTRODUCCIÓN.

Un espectro infrarrojo suministra información sobre la presencia o ausencia de grupos funcionales.

Un espectro de resonancia magnética nuclear de protón nos informa del número la naturaleza y el ambiente que rodea a los hidrógenos de una molécula.

A partir de esta información junto con la determinación de sus constantesfísicas y análisis elemental se puede deducir frecuentemente la estructura del esqueleto molecular.

ORIENTACIÓN DE UN NÚCLEO EN UN CAMPO MAGNÉTICO

Todos los núcleos tienen carga y masa los que poseen un número atómico impar o /y un número másico impar tienen también spín.

- Núcleos con spín: 11H, 136C, 147N y 178O. …
- Núcleos sin spín: 126C, 168O. ….

Cualquier núcleo que posea espín sepuede estudiar por RMN, pero en este tema nos limitamos sólo al núcleo 11H (protón.

Un protón tiene un número cuántico de espín de 1/2 y puede considerarse como un pequeño imán. En ausencia de un campo magnético, todos los protones están orientados al azar en todas las direcciones. En presencia de un campo magnético el spín protónico adopta dos orientaciones posibles, una paralela a ladirección del campo externo, de menor energía, y otra antiparalela al campo de mayor energía. La diferencia de energía de estas dos orientaciones es proporcional a la fuerza del campo magnético externo (H0)
[pic] [pic]
Siendo ( la razón giromagnética (constante para un núcleo dado. El cambio de orientación puede hacerse mediante la absorción de un cuanto de la radiación electromagnética adecuada.[pic]
La energía necesaria para conseguir el cambio de orientación del spin nuclear es la suministrada por la zona de radiofrecuencia del espectro electromagnético (10-100 MHz).
Combinando las ecuaciones anteriores hallamos: [pic]
Estas ecuaciones indican que cuando se colocan protones en un campo magnético que tiene una fuerza determinada, existirá una frecuencia definida de separación entrelos dos niveles d energía. Así un campo de 14.000 gauss requiere una frecuencia de 60 MHz (región de radiofrecuencia del espectro electromagnético) para que ocurran transiciones entre las dos orientaciones. La unidad Hz son ciclos por segundo, c.p.s, y MHz son 106c.p.s. En un campo de 23.500 gauss se necesitan 100 MHz, y en uno de 47.000 gauss, 200 MHz. En la figura 1, se representa la separación delos niveles de energía de spin de un núcleo de hidrógeno en función del campo magnético externo (H0).

Para obtener un espectro de RMN, la muestra se coloca en el campo de un electroimán y se aplica una radiofrecuencia haciendo pasar una corriente a través de una bobina que rodea a la muestra ( figura 2). Se incrementa lentamente el campo magnético (H0) y los cambios de orientación de losnúcleos se detectan en forma de voltaje inducido, como resultado de la absorción de energía proporcionada por la radiofrecuencia.

Los núcleos que han pasado del estado de baja energía al de alta energía por acción de la radiofrecuencia, caen espontáneamente al estado de baja energía y pueden volver a ser excitados.

Un espectro de RMN es la representación gráfica del voltaje inducido en función dela variación del campo magnético. El área del pico depende del número total de núcleos que cambian de orientación.

APANTALLAMIENTO DE LOS NUCLEOS DE HIDRÓGENO

Si todos los núcleos de hidrógeno absorbieran energía en campos de idéntica fuerza y a una frecuencia dada, la espectroscopia RMN sería únicamente un método para análisis cuantitativo de protones. En realidad es mucho más ya que lafuerza del campo a la que absorbe un determinado protón depende de lo que le rodea, es decir, de la estructura molecular.

Los electrones de los enlaces sometidos al campo magnético externo Ho giran constantemente alrededor del protón en un plano perpendicular al de dicho campo. Cualquier carga eléctrica en movimiento genera un campo magnético inducido que generalmente se opone al campo...
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