resonancia magnética nuclear1

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


15/17


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


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

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