¿Cómo funciona la espectroscopía magnética nuclear (RMN)?

Existen diferentes espectros de RMN según el elemento que se analiza: hidrógeno, carbono, fósforo, etc. Sin embargo, no todos los elementos son adecuados para la espectroscopía de RMN.

Como su nombre indica, la espectroscopía de RMN funciona colocando una muestra en un campo magnético muy fuerte, de modo que los niveles de energía nuclear se dividan al igual que los de los electrones (el efecto Zeeman). En el núcleo, las mismas leyes que rigen el comportamiento de los electrones se aplican a los protones y neutrones. Hay múltiples niveles de energía ocupados por una cierta cantidad de partículas del tipo dado. Para que la división de energía ocurra cuando se aplica un campo magnético, el núcleo debe tener un giro general de medio entero. Esta última es la suma de los giros de los protones y neutrones. Un núcleo de giro 1/2 tiene dos niveles de energía degenerados: girar hacia arriba ([matemáticas] m_s = – \ frac {1} {2} [/ matemáticas]) y girar hacia abajo ([matemáticas] m_s = + \ frac {1} { 2} [/ matemáticas]). Esos dos estados pierden su degeneración en un campo magnético externo, ya que este es un campo vectorial, por lo que la dirección afecta la interacción. Si el giro es paralelo a las líneas del campo magnético, la interacción no es la misma que la del giro antiparalelo, lo que explica la pérdida de degeneración. La diferencia de energía viene dada por [matemática] E = \ gamma \ hbar B_0 [/ matemática], donde [matemática] \ gamma [/ matemática] es la relación giromagnética y [matemática] B_0 [/ matemática] es la densidad de flujo magnético de El campo de vector externo.

En la espectroscopía de RMN, se mide la energía de transición entre los niveles de energía que acabo de describir.

Los núcleos (como el hidrógeno, o realmente cualquier elemento con un número atómico impar) tienen momentos magnéticos. Si un grupo de estos núcleos se coloca en un campo magnético (es por eso que la máquina de RMN real tiene un electroimán grande) sus “polos” se alinearán con el campo magnético (estado alfa de baja energía) o contra el campo magnético (beta estado-energía más alta). Las ráfagas de radiación excitarán los bajos, por lo que se alinearán con los altos y se pondrán en resonancia igual. Diferentes núcleos resuenan a diferentes frecuencias dependiendo del entorno magnético general de cada núcleo (incluida la propia composición del átomo, o átomos unidos en la misma molécula, suponiendo que estén lo suficientemente cerca). Usted mide la cantidad de energía necesaria para alinear los bajos y los altos (Beff = Bapplied-Blocal) (cantidad de campo magnético sentido por cada átomo = campo magnético aplicado-calidad magnética local) y viola: eso crea un pico en una RMN trama. Básicamente, obtienes picos de cada átomo medible diferente en la solución que se está midiendo. Se trazan en un eje x. Los núcleos de mayor energía están a la izquierda y los núcleos de menor energía están a la derecha. Dependiendo del tipo de RMN (hidrógeno, carbono 13, etc.) existen diferentes métodos para leer los gráficos, que es un deporte completamente nuevo, pero estos gráficos le dirán en qué átomos o moléculas consiste el compuesto desconocido. O, en las imágenes de resonancia magnética, utiliza el mismo proceso para convertir diferentes densidades relativas en diferentes colores para crear una imagen.

En un campo magnético constante, el giro nuclear de, por ejemplo, un protón en una molécula de H2O absorbe una cantidad de energía de un transmisor rf incidente. Un sistema sintonizado correctamente detecta la energía absorbida precisamente a la longitud de onda que requiere el momento nuclear de los protones. El estado de rotación es invertido por el fotón rf absorbido, y la rotación se revierte, debido a las moléculas que lo rodean. Otros núcleos giran sus espines a diferentes energías, y pueden identificarse por la longitud de onda específica. Diferentes moléculas influyen en el giro de giro a través de un “cambio químico”. Ciertamente, la cantidad de átomos influye en la energía total absorbida.