Espectroscopia de RMN - Definición, Principio, Pasos, Partes, Usos

¿Qué es la RMN?

La espectroscopia de resonancia magnética nuclear, más conocida como espectroscopia de RMN o espectroscopia de resonancia magnética (MRS), es una técnica espectroscópica para observar los campos magnéticos locales alrededor de los núcleos atómicos.

Es una técnica espectroscópica que se basa en la absorción de la radiación electromagnética en la radiofrecuencia región de 4 a 900 MHz por los núcleos de los átomos.

En los últimos cincuenta años, la RMN se ha convertido en la técnica por excelencia para determinar la estructura de los compuestos orgánicos.

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De todos los métodos espectroscópicos, es el único del que normalmente se espera un análisis e interpretación completos de todo el espectro.

Principio de la Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

1. El principio en el que se basa la RMN es que muchos núcleos tienen espín y todos los núcleos están cargados eléctricamente. Si se aplica un campo magnético externo, es posible una transferencia de energía entre la energía base y un nivel de energía superior (generalmente un único hueco energético).
2. La transferencia de energía tiene lugar en una longitud de onda que corresponde a las frecuencias de radio y cuando el espín vuelve a su nivel base, se emite energía en la misma frecuencia.
3. La señal que corresponde a esta transferencia se mide de muchas maneras y se procesa para obtener un espectro de RMN del núcleo en cuestión.

Funcionamiento de la Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

• La muestra se coloca en un campo magnético y la señal de RMN se produce por excitación de los núcleos de la muestra con ondas de radio en resonancia magnética nuclear, que se detecta con receptores de radio sensibles.
• El campo magnético intramolecular alrededor de un átomo de una molécula cambia la frecuencia de resonancia, lo que permite acceder a los detalles de la estructura electrónica de una molécula y de sus grupos funcionales individuales.
• Como los campos son únicos o muy característicos de los compuestos individuales, la espectroscopia de RMN es el método definitivo para identificar los compuestos orgánicos monomoleculares.
• Además de la identificación, la espectroscopia de RMN proporciona información detallada sobre la estructura, la dinámica, el estado de reacción y el entorno químico de las moléculas.
• Los tipos más comunes de RMN son la espectroscopia de protones y la de carbono-13, pero es aplicable a cualquier tipo de muestra que contenga núcleos con espín.

Instrumentación de la Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

1. Portamuestras

Tubo de vidrio de 8,5 cm de longitud y 0,3 cm de diámetro.

2. Imán permanente

Proporciona un campo magnético homogéneo a 60-100 MHZ

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3. Bobinas magnéticas

Estas bobinas inducen un campo magnético cuando la corriente fluye a través de ellas

4. Generador de barrido

Para producir el paso de una cantidad igual de campo magnético a través de la muestra

5. Transmisor de radiofrecuencia

Un transmisor de radio en bobina que produce un pulso corto y potente de ondas de radio

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6. Receptor de radiofrecuencia

Una bobina receptora de radio que detecta las radiofrecuencias emitidas cuando los núcleos se relajan a un nivel de energía inferior

7. Sistemas de lectura

Un ordenador que analiza y registra los datos.

Aplicaciones de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN)

La espectroscopia es el estudio de la interacción de la radiación electromagnética con la materia. La espectroscopia de RMN es el uso del fenómeno de la RMN para estudiar la física, química, y biológicas de la materia.

• Es una técnica de química analítica utilizada en el control de calidad.
• Se utiliza en investigación para determinar el contenido y la pureza de una muestra, así como su estructura molecular. Por ejemplo, la RMN puede analizar cuantitativamente mezclas que contienen compuestos conocidos.
• Los químicos utilizan habitualmente la espectroscopia de RMN para estudiar la estructura química mediante técnicas simples unidimensionales. Las técnicas bidimensionales se utilizan para determinar la estructura de moléculas más complicadas.
• Estas técnicas están sustituyendo a la cristalografía de rayos X para la determinación de la estructura de las proteínas.
• Las técnicas de espectroscopia de RMN en el dominio del tiempo se utilizan para sondear la dinámica molecular en solución.
• La espectroscopia de RMN de estado sólido se utiliza para determinar la estructura molecular de los sólidos.
• Otros científicos han desarrollado métodos de RMN para medir los coeficientes de difusión.

Referencias

1. http://chem.ch.huji.ac.il/nmr/whatisnmr/whatisnmr.html
2. https://www.slideshare.net/solairajananant/nmr-spectroscopy-13887430
3. https://www.ias.ac.in/article/fulltext/reso/009/01/0034-0049
4. https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/virttxtjml/spectrpy/nmr/nmr1.htm
5. https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_magnetic_resonance_spectroscopy