Características de los núcleos que contribuyen a la actividad de RMN

Núcleo rodeado de electrones giratorios
Núcleo rodeado de electrones giratorios

La mayoría de ustedes pensaría que \(^1H\) y \(^1^3C\) son los dos únicos núcleos que proporcionan información espectroscópica de RMN útil. Esto es en gran parte cierto debido a la gran cantidad de estos dos elementos en compuestos tanto naturales como sintéticos. Sin embargo, no se puede pasar por alto la contribución de varios otros núcleos. El presente artículo analiza algunos de estos núcleos y también los factores que ayudan a dichos núcleos a exhibir actividad de RMN.

El núcleo de un átomo está formado por partículas neutras llamadas neutrones y partículas cargadas positivamente llamadas protones. Los núcleos giratorios tienen un número cuántico de espín asociado I, que es la suma vectorial de los espines individuales de los protones y neutrones constituyentes. El número cuántico de espín es cero para un núcleo que no gira y distinto de cero para un núcleo que gira.

I= 0 – Ejemplos \(^1^2C\) y \(^1^6O\)

I= 1 – Ejemplos \(^2H\) y \(^1^4N\)

I = 1/2 – Ejemplos \(^1H\), \(^1^3C\), \(^1^9F\), \(^3^1P\)

Los núcleos con un valor I de 1/2 o múltiplos del mismo son candidatos ideales para la actividad de RMN. Sin embargo, además del momento angular de espín, existen otros factores que determinan la actividad y la utilidad de la información de RMN que puede proporcionar un núcleo.

Además de 1H, los otros núcleos comunes que proporcionan información de RMN útil son \(^1^3C\), \(^1^9F\) y \(^3^1P\). Ahora veremos qué características contribuyen a su actividad de RMN

Abundancia isotópica

Los cuatro núcleos tienen I=1/2 pero existen claras diferencias en su actividad de RMN. La cantidad de isótopos y la sensibilidad se dan en la siguiente tabla:

isótopoAbundancia isotópicaSensibilidad relativa
\(^1H\)99,98%1.00
\(^1^3C\)1,11%0.02
\(^1^9F\)100%0.83
\(^3^1P\)100%0.07

Los núcleos con una gran cantidad de isótopos muestran fuertes señales de RMN incluso cuando las cantidades de muestra son bajas. Por otro lado, los isótopos de baja abundancia como \(^1^3C\) requieren una gran cantidad de muestra para proporcionar información espectral significativa. \(^1^7O\) es otro ejemplo con una abundancia natural de 0,037% y, por lo tanto, requeriría un enriquecimiento significativo de la muestra para obtener datos espectrales útiles.

Sensibilidad

1H tiene la sensibilidad más alta de 1,00 y otros núcleos tienen valores más bajos. Es una lógica simple que los núcleos con sensibilidades bajas y valores de abundancia de isótopos requieran tiempos más largos y un mayor enriquecimiento para obtener información espectral significativa. \(^1^0^3Rh\) es otro ejemplo interesante. El isótopo tiene una abundancia del 100 % pero tiene un valor de sensibilidad extremadamente bajo de 0,000031, por lo que la información espectral resultante es casi insignificante. Sin embargo, \(^1^0^3RH\) se puede acoplar con otros núcleos de espín activo como \(^1H\) y \(^1^3C\) para proporcionar detalles estructurales útiles.

Además de los cuatro núcleos activos de RMN comunes, hay varios otros, como \(^1^1B\), \(^2^3Na\), \(^1^5N\), \(^2^9Si\) , \(^1^0^9Ag\), \(^1^9^9Hg\) y \(^2^0^7Pb\), que pueden proporcionar información útil de RMN basada en la abundancia y la sensibilidad. Tales características han ayudado a proporcionar información estructural útil sobre compuestos organometálicos e intermetálicos.

Analista de Laboratorio

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