Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Espectroscopía por resonancia magnética nuclear


La espectroscopía por resonancia magnética nuclear, o espectroscopía RMN, es una técnica analítica poderosa utilizada en química orgánica para determinar la estructura de compuestos orgánicos. La RMN implica el estudio de la interacción entre campos magnéticos y ciertos núcleos atómicos. Cuando un núcleo se coloca en un campo magnético, se comporta de manera similar a un pequeño imán de barra. Si el núcleo es compatible, puede absorber y reemitir radiación electromagnética, y este proceso se detecta en la espectroscopía RMN.

El tipo más común de RMN utilizado en química orgánica involucra núcleos de hidrógeno, también conocido como RMN de protones o RMN de 1H. El principio básico se basa en las propiedades magnéticas de ciertos núcleos presentes en compuestos orgánicos. Los núcleos de interés son expuestos a un campo magnético fuerte e irradiados con pulsos de radiofrecuencia (RF).

Principio de la espectroscopía RMN

La espectroscopía RMN se basa en las propiedades magnéticas de ciertos núcleos atómicos. Al ser colocados en un campo magnético, estos núcleos absorben radiación electromagnética a una frecuencia característica del isótopo. Los principales pasos involucrados en este proceso son:

  • Colocar los núcleos en un campo magnético fuerte.
  • Aplicación de un pulso de radiofrecuencia para excitar el núcleo.
  • Recepción de la señal cuando el núcleo vuelve a su estado de equilibrio.

Los datos a menudo se muestran en un espectro que presenta la frecuencia de las ondas de radio absorbidas frente a su intensidad. Cada pico en el espectro RMN corresponde a un núcleo o grupo de núcleos en el compuesto.

Conceptos básicos

Campos magnéticos y precesión de Larmor

Al ser colocados en un campo magnético, los núcleos con espín precesan en la dirección del campo magnético a una frecuencia conocida como frecuencia de Larmor. Esta frecuencia depende de la intensidad del campo magnético y del tipo de núcleo.

Frecuencia de Larmor (ν) = γB₀/2π

Donde:

  • ν es la frecuencia de Larmor,
  • γ es la razón giromagnética (una constante para cada núcleo),
  • B₀ es la intensidad del campo magnético.

Desplazamiento químico

Desplazamiento químico es un número adimensional que indica la posición de la señal RMN en relación con un compuesto de referencia estándar. En el RMN de protones, el compuesto de referencia es típicamente tetrametilsilano (TMS). El desplazamiento químico se mide en partes por millón (ppm):

Desplazamiento químico δ (ppm) = (ν_muestra - ν_TMS) / ν_TMS × 10⁶

Diferentes grupos funcionales en moléculas orgánicas afectan el desplazamiento químico, ayudando a los químicos a predecir la estructura del compuesto.

Equipo

Un espectrómetro RMN consta de varios componentes principales:

  • Un imán poderoso para producir un campo magnético.
  • Un transmisor para generar y emitir el pulso RF.
  • Un receptor para detectar la señal RMN.
  • Una computadora para procesar e interpretar los datos.

Los espectrómetros RMN modernos pueden ser bastante grandes porque utilizan imanes superconductores enfriados por helio líquido para mantener un campo magnético fuerte.

Análisis de espectros RMN

Los espectros RMN se analizan para proporcionar información sobre el número y tipo de átomos de hidrógeno en una molécula, su entorno y su conectividad:

  • El número de símbolos corresponde al número de entornos específicos de hidrógeno en la molécula.
  • Intensidad de la señal (integración): Indica el número relativo de átomos de hidrógeno que contribuyen a la señal.
  • División de la señal (multiplicidad): resulta de las interacciones entre átomos de hidrógeno vecinos (acoplamiento espín-espín), lo que se describe con la regla de n+1.

Multiplicidad de señales

La multiplicidad de una señal indica cuántos picos se observan para un átomo de hidrógeno particular y se debe a la presencia de hidrógenos vecinos. La regla de n+1 ayuda a estimar la multiplicidad:

Para un átomo de hidrógeno con n hidrógenos adyacentes:

  • Singlete (n=0): Un vértice, sin vecinos.
  • Doblete (n=1): dos picos, un vecino.
  • Triplete (n=2): Tres picos, dos vecinos.
  • Cuarteto (n=3): cuatro picos, tres vecinos, etc.

Ejemplos: etanol

Considere el compuesto de etanol, CH₃CH₂OH. Tiene tres entornos de hidrógeno diferentes: grupo metilo (CH₃), grupo metileno (CH₂), e hidrógeno hidroxilo (OH). El espectro RMN muestra:

  • Un triplete para el grupo metilo, que está dividido por dos hidrógenos metileno. 
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  • Un cuarteto para el grupo metileno, dividido por tres hidrógenos metilo. 
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  • Un singlete para el grupo hidroxilo, que se ensancha debido al intercambio con agua y otras moléculas. 
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Conclusión

La espectroscopía por resonancia magnética nuclear es una herramienta esencial en la determinación de la estructura de compuestos orgánicos. Su capacidad para proporcionar información detallada sobre los entornos químicos de los protones y sus átomos vecinos la hace invaluable para los químicos. Comprender los conceptos fundamentales de campos magnéticos, desplazamientos químicos, integración de señales y patrones de división ayuda a entender estructuras moleculares complejas más fácilmente. Con avances continuos en tecnología, la RMN sigue proporcionando análisis estructurales aún más detallados y precisos.


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Espectroscopía por resonancia magnética nuclear

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