spettroscopia di risonanza
spettroscopia di risonanza
Tecnica spettroscopica che si avvale del fatto che i nuclei degli atomi dotati di momento angolare intrinseco (spin) presentano proprietà magnetiche, al fine di ricavare informazioni sul numero e sul tipo di gruppi chimici di cui fanno parte gli atomi esaminati. Pur se specifica per ciascun atomo nelle modalità di applicazione sperimentale, non determina l’atomo singolarmente e a sé stante, ma solo in quanto è legato ad altri atomi secondo una particolare conformazione spaziale (poliedro di coordinazione) così da dare origine a un gruppo funzionale; è inoltre sensibile al modo in cui i diversi gruppi funzionali sono collegati tra loro. La spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR, Nuclear magnetic resonance) è dunque una tecnica che fornisce informazioni strutturali tanto locali quanto a media distanza rispetto all’atomo esaminato. La NMR funziona al meglio quando il campione è una soluzione, ma può dare informazioni importanti anche su campioni solidi, a condizione che essi vengano posizionati e trattati con la procedura sperimentale MAS (Magic angle spinning). Ciò si ottiene facendo ruotare vorticosamente il campione solido contenuto in una provetta orientata a 54,7° dall’asse del campo magnetico applicato. Il principio fisico dietro la spettroscopia NMR è che un nucleo dotato di spin, quando è sottoposto a un forte campo magnetico (da decine a migliaia di tesla), risuona a una frequenza caratteristica, con un’energia e un’intensità che sono funzione del campo magnetico applicato. I diversi protoni dei nuclei presenti in un composto, inoltre, hanno frequenze diverse che variano anche in funzione di come ciascuno di essi è legato ai suoi vicini. Quindi lo spettro NMR che si misura è costituito da una serie di picchi, ciascuno dei quali si riferisce a un protone in una data configurazione, che nell’insieme si distribuiscono attorno a una frequenza fondamentale riferita alla loro media, tipica dell’atomo esaminato. Di norma, queste fini differenze di frequenza non sono date in valore assoluto, ma in rapporto alla frequenza misurata su un campione di riferimento: per importanti nuclei come 1H, 13C, 27Al e 29Si, è il tetrametilsilano, TMS. La differenza tra le frequenze misurate nel campione e nel TMS costituisce lo spostamento chimico, espresso in ppm, poiché è una frazione minima (pochi milionesimi) della frequenza fondamentale. Il valore dello spostamento, e inoltre la forma e l’intensità dei picchi misurati, danno indicazioni sui differenti intorni chimici (gruppi funzionali) in cui si trova il nucleo, e sulle modalità di collegamento tra i diversi intorni. Ciò si ottiene al meglio tramite la valutazione degli accoppiamenti spin-spin di nuclei vicini.