Diferència entre revisions de la pàgina «Ressonància magnètica nuclear»

m
Robot treu enllaç igual al text enllaçat
(Robot estandarditza i catalanitza referències, catalanitza dates i fa altres canvis menors)
m (Robot treu enllaç igual al text enllaçat)
===Espín nuclear i magnetisme===
 
Tots els [[nucleons]], és a dir, els [[neutrons]] i [[protons]] que formen els [[nuclis atòmics]], tenen una propietat [[mecànica quàntica|quàntica]] intrínseca anomenada ''[[espín|]]''espín'']]. L'espín total del nucli ve donat pel [[nombre quàntic d'espín]] ''S''. Si el nombre total tant de protons com de neutrons en un [[nucleid]] és parell, aleshores {{nowrap|''S'' {{=}} 0}}, que vol dir que el nucli no té espín. El que passa en aquests casos és que els protons i els neutrons (que són partícules amb espín-{{frac|1|2}} i, per tant, [[fermions]]) es poden aparellar exactament igual que quan els electrons s'aparellen als [[orbital atòmic|orbitals atòmics]] donant un espín total de zero.
 
A diferència dels electrons, l'energia d'un protó i un neutró és menor quan els seus espins són paral·lels, '''no antiparal·lels''', ja que aquesta configuració paral·lela no infringeix el [[principi d'exclusió de Pauli]], perquè aquests dos nucleons tenen una subestructura, els [[quark|quarks]]. Per tant, l'estat fonamental d'espín pel deuteró (el nucli de [[deuteri]], l'isòtop <sup>2</sup>H de l'hidrògen) —que només té un protó i un neutró— té un espín total d''''1''', ''no de zero''. Això implica que un deuteró aïllat exhibeix un espectre d'RMN d'absorció característic d'un nucli quadrupolar d'espín '''1''', que en l'estat "rígid", a temperatures molt baixes, és el típic ''doblet'' (no un singlet com <sup>1</sup>H aïllat o qualsevol altre fermió aïllat o nucli dipolar d'espín {{frac|1|2}}). Per altra banda, a causa del principi d'exclusió de Pauli, l'isòtop [[triti]] de l'hidrogen ha de tenir un parell d'espins antiparal·lels de neutrons (d'espín total zero), a més d'un protó d'espín 1/2. Per tant, el caràcter del nucli de triti és magnètic dipolar, ''no quadrupolar'' —com el del deuteró— i l'espín total del nucli de triti és 1/2, com el de l'isòtop més abundant de l'hidrogen, el nucli <sup>1</sup>H (el [[protó]]). L'absorció RMN de radiofreqüència del triti és una mica més gran que la del <sup>1</sup>H perquè el nucli de triti té una [[fracció giromagnètica]] una mica més gran que <sup>1</sup>H. En molts altres casos de nuclis ''no radiactius'', l'espín total tampoc és zero. Per exemple, el nucli <sup>27</sup>Al té un espín total de {{nowrap|''S'' {{=}} {{frac|5|2}}}}.
Podria semblar a partir de la discussió anterior que tots els nuclis del mateix nucleid (i, per tant, amb el mateix ''γ'') haurien de ressonar a la mateixa freqüència, però no és així. La pertorbació més important de la freqüència RMN és l'efecte d'''apantallament'' dels electrons pròxims al nucli.<ref>[http://nmrcentral.com/2011/08/principle-of-shielding-and-deshielding/ Principle of Shielding and Deshielding | NMRCentral.com]</ref> Els electrons, igual que els nuclis, tenen càrrega elèctrica i roten per produir un camp magnètic oposat al camp magnètic creat pels nuclis. En general, aquest apantallament redueix el camp magnètic ''al nucli'' (que és el que determina la freqüència RMN).
 
Com a conseqüència d'això, la separació dels nivells energètics es redueix, i la freqüència necessària per a arribar a la ressonància també es redueix. Aquesta variació en la freqüència RMN deguda als orbitals electrònics moleculars s'anomena ''[[desplaçament químic|]]''desplaçament químic'']], i explica per què l'RMN és útil per a investigar l'estructura química de les molècules, que depèn de la distribució dels electrons en els orbitals moleculars. Si un nucli en un grup químic concret sofreix un major apantallament a causa d'una major densitat electrònica al seu voltant, aleshores la seva freqüència RMN es desplaçarà "cap al camp" (és a dir, un desplaçament químic menor), mentre que si hi ha menys densitat electrònica i, per tant, menys apantallament, la seva freqüència RMN es desplaçarà "contra el camp" (és a dir, un desplaçament químic major).
 
Si la simetria local d'aquests orbitals moleculars no és gaire gran (que portaria a un desplaçament "isotròpic"), aleshores l'apantallament depèn de l'orientació de la molècula respecte al camp magnètic extern ('''B'''<sub>0</sub>). En l'espectroscòpia [[RMN de l'estat sòlid]], la [[rotació de l'angle màgic]] és necessària per a fer la mitjana entre les diferents orientacions. Això no és necessari en les investigacions convencionals de RMN de molècules, ja que el ràpid moviment molecular ja elimina la dependència en l'orientació ([[anisotropia del desplaçament químic]]). En aquest cas, s'usa el terme ''desplaçament químic mitjà''.
1.289.798

modificacions