Diferència entre revisions de la pàgina «Ressonància magnètica nuclear»

nucleid -> núclid
m (neteja i estandardització de codi)
(nucleid -> núclid)
===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]]''. 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|núclid]] 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'hidrogen) —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 ''[[Estat doblet|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 radioactius'', l'espín total tampoc és zero. Per exemple, el nucli <sup>27</sup>Al té un espín total de {{nowrap|''S'' {{=}} {{frac|5|2}}}}.
 
Un espín no zero sempre s'associa amb un [[moment magnètic]] (''μ'') no zero mitjançant la relació {{nowrap|''μ'' {{=}} ''γS''}}, en què ''γ'' és la [[fracció giromagnètica]]. És aquest moment magnètic que permet l'observació de l'espectre RMN d'absorció causat per la transició entre nivells d'espín nuclear. La majoria de nucleidsnúclids (amb algunes poques excepcions) que tenen un nombre parell de protons i un nombre parell de neutrons tenen un moment magnètic nuclear zero, i també tenen moments magnètics dipolars i quadrupolars zero. Per tant, aquests nucleidsnúclids no exhibeixen un espectre RMN d'absorció. <sup>18</sup>O és un exemple d'un nucleidnúclid que no presenta absorció RNM, mentre que <sup>13</sup>C, <sup>31</sup>P, <sup>35</sup>Cl i <sup>37</sup>Cl són nucleidsnúclids que exhibeixen un espectre RMN d'absorció. Els dos últims nuclis són quadrupolars, mentre que els dos anteriors <sup>13</sup>C i <sup>31</sup>P són dipolars.
 
La [[ressonància paramagnètica electrònica|ressonància d'espín d'electró]] és una tècnica relacionada en la qual es detecten les transicions entre els nivells d'espín dels electrons (en lloc dels nuclis). Els principis bàsics són semblants, però la instrumentació, anàlisi, i els detalls de la teoria són diferents. A més, hi ha un nombre menor de molècules i materials amb espins d'electrons no aparellats que exhibeixin ressonància d'espín d'electró comparat amb els que exhibeixen espectre RMN d'absorció. En canvi, la ressonància d'espín d'electró té molta més sensitivitat que l'RMN.
====Apantallament nuclear====
 
Podria semblar a partir de la discussió anterior que tots els nuclis del mateix nucleidnúclid (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 giren 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).
 
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]]'', 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).
21.332

modificacions