Desplaçament químic

El desplaçament químic descriu la dependència dels nivells d'energia magnètica del núcleu atòmic en l'ambiente electrònic de la molècula. El núcleu d'un àtom pot posseir un moment magnètic (espin nuclear), el que entrega diferents nivells d'energia. El desplaçament químic es genera quan una variació en els nivells d'energia és produïda per algun camp magnètic exterior. El camp magnètic total sentit per un núcleu és la superposició del camp exterior i del camp local induït pel moviment dels electrons en els orbitales moleculars (per una atra part, els electrons posseïxen un moment magnètic propi).

La distribució dels electrons per a un mateix tipo de núcleu (i.i. ¹H, ¹³C, ¹⁵N…) varia segons la geometria local (àtoms lligats, llongituts i ànguls d'enllaç) i en el camp magnètic local de cada núcleu. Açò du un impacte sobre els nivells d'energia (i les freqüències de resonància). Les variacions de les freqüències de resonància magnètica nuclear d'un mateix tipo de núcleu, a causa de les variacions de distribucions electròniques, són cridades “desplaçaments químics”.

El desplaçament químic està donat sobre una freqüència de referència o a una mostra de referència, comunament una molècula en una distribució electrònica poc deformada. En image per resonància magnètica (MRI) s'utilisa l'aigua.

El desplaçament químic té una gran importància en espectroscòpia de resonància magnètica nuclear (RMN) i en image per resonància magnètica (MRI).

Freqüència de treball

La freqüència de treball ${\omega }_0$ d'un iman està donada per la fòrmula de Larmor:

${\omega }_0=\gamma B_0$

A on $B_0$ és l'intensitat del camp magnètic en tesles o en gauss, i $\gamma$ és la raó giromagnética del núcleu examinat. Esta raó es calcula a partir del moment magnètic $\mu$ i de l'espin I en el magnetón nuclear ${\mu }_n$ i de la constant de Planck $h$:

$\gamma =\frac{\mu {\mu }_N}{hI}$

Sent aixina, que per eixemple, la freqüència de treball en RMN ¹H per a un camp d'1 T es calcula com:

${\omega }_0=\gamma \cdot B_0=\frac{2.79\cdot 5.05\cdot 10^{-27}J/T}{6.62\cdot 10^{-34}Js\cdot (1/2)}\cdot 1T=42.5MHz$

Substància de referència

El desplaçament químic $\delta$ s'expressa habitualment en parts per milló (ppm) i es calcula de la següent manera:

$\delta =\frac{\nu -{\nu }_{ref}}{{\nu }_{trabajo}}$

A on $\nu$ és la freqüència de resonància del núcleu examinat, ${\nu }_{ref}$ és la freqüència del núcleu de referència i ${\nu }_{trabajo}$ és la freqüència de treball.

Podem apreciar que tindrem una millor resolució espectral en aumentar el camp magnètic principal $B_0$.