resonancia magnética nuclear1
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8/18/2019 Resonancia Magnética Nuclear1
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Resonancia Magnética Nuclear
Fundamentos
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NMR
• Al igual que los
electrones, los
núcleosatómicos
pueden tener
número cuántico
de spin
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Número cuántico de spin nuclear
• Si los protones y los neutrones de un núcleo sonambos pares, entonces el núcleo no tiene spinneto. (p. ej. 12C, 4He).
• Si la suma de protones y neutrones es non,entonces el núcleo tiene un número cuántico despin múltiplo de ½ (½, 3/2, 5/2). P. ej. 1H ½, 31P ½,23Na 3/2.
• Si los protones y los neutrones de un núcleo sonambos nones, entonces el núcleo tiene númerocuántico de spin entero (i.e. 1, 2, 3). P. ej. 14N es1.
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NucleiUnpaired
Protons
Unpaired
NeutronsNet Spin (MHz/T)
1H 1 0 1/2 42.58
2H 1 1 1 6.54
31P 1 0 1/2 17.25
23Na 1 2 3/2 11.27
14N 1 1 1 3.08
13C 0 1 1/2 10.71
19F 1 0 1/2 40.08
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Estados cuánticos
• De acuerdo a la mecánica cuántica un núcleo
con número cuántico de spin I tendrá 2I+1
estados cuánticos m (orientaciones posibles ,
o niveles de energía frente a un campo
magnético B0 ).
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La energía en cada estado cuántico m
estará dada por:
0
2mh E B
Donde B0 es la intensidad del campo magnético y
es el radio giromagnético del núcleo
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Radio Giromagnético
Isótopo abund % Spin (I) Momento Radio Giromagnético (γ)†
Magnético (μ)*
1H 99.9844 1/2 2.7927 26.753
2H 0.0156 1 0.8574 4,107
13C 1.108 1/2 0.7022 6,728
17O 0.037 5/2 -1.893 -3,628
19F 100 1/2 2.6273 25,179
29Si 4.7 1/2 -0.5555 -5,319
31P 100 1/2 1.1305 10,840
* μ en magnetones nucleares = 5.05078•10-27 JT-1
† γ en unidades de 107rad T-1 sec-
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Entre dos niveles +½ y -½
la energía necesaria para la transición,
y la radiación electromagnética
correspondiente son:
0 0
0
0
2
2
h E B h
B
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Frecuencias de Resonancia para varios núcleos según el campo magnético (MHz)
Núcleo 1.41 4.70 9.40 18.79 23.49
1H 60 200 400 800 1000
13
C 15.08 50.28 100.56 201.12 251.4015
N 6.08 20.26 40.52 81.04 101.3019
F 56.45 188.18 376.36 752.72 940.9027
Al 15.63 52.10 104.20 208.40 260.5029
Si 11.92 39.72 79.44 158.88 198.6031
P 24.29 80.96 161.92 323.84 404.80
Bo (Tesla)
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Proporción entre los dos estados
• Cuando un núcleo se somete a un campo
magnético este se orienta a favor, o en contra
del campo. La ecuación de Boltzmann nos dice
la relación entre el número de núcleos entre
los estados de alta energía (N j ) y baja energía
(No).0
2
0
hB j kT N e
N
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Ejemplo
• Sea un campo magnético de 9.4 teslas, al
someter núcleos de hidrógeno a este campo :
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Equipo NMR
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H
A
A
H
A
A
A
H
Acoplamiento
Bo=B
inst + J
ab
Binst
H
A
A
H
A
A
A
H
Acoplamiento
Bo=B
inst - J
ab
Binst
6.00 5.900.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
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16/17
6.0 5.5 5.0 4. 5 4. 0 3.5 3.0 2. 5 2. 00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
CH3
Cl
Cl
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17/17
4. 0 3. 5 3. 0 2. 5 2. 0 1. 5 1. 0 0. 5 0.0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
CH3
I
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