Principios de análisis instrumental

capítuloDIECINUEVE . L a espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) se basa en medir la absorción de la radiación electromagnética en la región de radiofrecuencias, de alrededor de 4 a 900 MHz. En contraste con la absorción ultravioleta, visi– ble e infrarroja, los núcleos de los átomos son los que participan en el proceso de absorción en vez de los electrones exteriores. Además, para que en los núcleos se formen los estados de energía que hagan posible la absorción, es necesario colocar el analito en un intenso campo magnético . En este capítulo se explica la teoría , se describen los ins– trumentos y las aplicaciones de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear. La espectroscopia de resonancia magnética nuclear es una de las técnicas más potentes con la que los químicos y bioquímicos pueden dilucidar las estructuras de las especies químicas. Esta téc– nica también es útil para la determinación cuanti– tativa de especies absorbentes. La espectroscopia de resonancia magnética nuclear es uno de los pocos métodos instrumentales que pueden apli– carse a sólidos, líquidos y gases. ~ En todo el capítulo, este logotipo indica ~ la oportunidad de autoaprendizaje en línea en www.tinyurl.comjskoogpia 7; * le enlaza con clases interactivas, simulaciones y ejercicios. *Este material se encuentra disponible en inglés. Las bases teóricas de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear 1 fueron formuladas por W. Pauli en 1924, quien sugirió que ciertos núcleos atómicos tienen las propiedades de espín y momento magnético y que, como consecuencia, al exponerlos a un campo magnético se produciría una división de sus niveles de energía. Durante el decenio siguiente se consiguió la compro– bación experimental de estos postulados. Pero no fue sino hasta 1946 cuando Felix Bloch, en Stanford, y Edward Purcell, en Har– vard, con trabajos independientes, demostraron que los núcleos absorben radiación electromagnética en un campo magnético intenso como resultado del desdoblamiento de los niveles de energía inducidos por el campo magnético. En 1952, los dos físi– cos compartieron el Premio Nobel por su trabajo. En los primeros cinco años que siguieron al descubrimiento de la resonanci a magnética nuclear, los químicos se dieron cuenta de que el entorno molecular influía en la absorción de la radiación de radiofrecuencia (RF) por parte de un núcleo en un campo magnético, y que este efecto podía correlacionarse con la estructura molecular. En 1953, Varian Associates comercializó el primer espectrómetro de resonancia magnética nuclear de alta resolución para estudios de química estructuraL Desde enton– ces, el crecimiento de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) ha sido explosivo, y la técnica ha influido nota– blemente en el avance de la química orgánica, de la química inor– gánica y de la bioquímica. Es improbable que alguna vez haya pasado tan poco tiempo desde un descubrimiento científico y su aplicación y aceptación generalizadas. 2 'Se recomiendan las referencias siguientes si se desea estudiar más sobre este tema: ). Keeler, Understanding NMR Spectmscopy, 2a. ed., Chichester, UK: Wiley, 20 lO; ). B. Lambert, E. P. Mazzola, Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, Upper Saddle River, N): Pearson/Prentice-Hall, 2004; R. M. Silverstein, F. X. Webster, D. Kiemle y D. L. Bryce, Spectrometric Identification of Orgmzic Compounds, Sa. ed., New York: Wiley, 2015; M. H. Levitt, Spin Dynamics: Basics ofNuclear Magnetic Resonance, 2a. ed., Chichester, UK: Wiley, 2008; E. D. Becker, High Reso/ution NMR, 3a. ed., New York: Academic Press, 2000; H. Günther, NMR Spectl"Oscopy: Basic Principies, Concepts and Applications in Chemistry, 3a. ed., Weinheim, Germany: Wiley-VCH. 20 13. ' Un interesante análisis histórico de la resonancia magnética nuclear se puede con– sultar en D. L Rabenstein, Anal. Chem., 2001,73, p. 2l4A, DOI: lO.l02l/acOl243Sq; E. D. Becker, A nal. Chem., 1993,65, p. 295A, DOI: IO.l02l/ac00054a716. 443