En la clase nuestro profesor nos dijo que los núcleos con $S>1/2$ tienen un cuadrupolo y, por lo tanto, se detectan con NQR en lugar de RMN. La mayoría de los elementos tienen núcleos con $S>1/2$ .
Me preguntaba por qué usaba $S$ (espín del electrón) en lugar de $I$ (espín nuclear) en las diapositivas?
La nomenclatura a la que te refieres no tiene nada que ver con el espín S del electrón, es algo completamente distinto. En experimentos heteronucleares con dos espines es común llamarlos $I$ y $S$ con $I$ siendo el núcleo más sensible. Ambos siguen siendo núcleos de espín 1/2.
$I$ es un giro, y $S$ es un espín diferente en esta nomenclatura, con un acoplamiento escalar entre ellos.
Esta nomenclatura suele introducirse con la transferencia INEPT y experimentos como HSQC o HMQC.
No creo que sea por eso por lo que el profesor utiliza S en lugar de I. Creo que se utiliza simplemente como abreviatura del término espín. Aunque I es el símbolo correcto para el espín, muchos artículos de NQR tienden a referirse a núcleos de espín 1 (o espín 3/2, etc.). Creo que se trata simplemente de una extensión de esa terminología.
Mad Scientist ha dado una buena respuesta a tu pregunta sobre S y yo. Me gustaría comentar otro aspecto de tu post.
nuestro profesor nos dijo que los núcleos con por lo tanto se detectan con NQR en lugar de RMN
"En lugar de nmr" podría ser demasiado fuerte. La mayoría de los núcleos con un espín nuclear >1/2 también pueden observarse mediante nmr. Algunos de estos núcleos pueden tener una sensibilidad relativa baja al experimento nmr, o debido a la relajación cuadrupolar nuclear pueden producir señales en las que se ha perdido información, en cuyo caso podría preferirse NQR. Aunque hay muchos casos en los que el experimento de NQR sería más informativo que el de RMN, también hay muchos casos en los que la RMN funcionaría perfectamente.
Un ejemplo interesante relacionado con la RMN de protones compara los 3 compuestos siguientes: pentadeuterioacetona, N-metilanilina y cloroformo.
El deuterio, el nitrógeno y el cloro son núcleos cuadrupolares. El deuterio y el nitrógeno-14 (el isótopo principal del nitrógeno) tienen ambos un espín nuclear de 1, mientras que el cloro-35 y -37 (los 2 isótopos predominantes del cloro) tienen un espín nuclear de 3/2. Si se examina el protón-nmr de la pentadeuterioacetona, se puede observar el acoplamiento entre los núcleos de deuterio e hidrógeno. Del mismo modo, si se examina el deuterio-nmr de este compuesto, se observará el mismo acoplamiento H-D. Si se examina el protón-nmr de la N-metilanilina, el acoplamiento entre el nitrógeno y los distintos protones se desvanece, observándose señales ensanchadas en las que se ha perdido la información de acoplamiento. En el caso del cloroformo, el protón-nmr sólo muestra un singlete agudo.
¿Por qué el cambio en el acoplamiento a un protón cuando cambiamos el núcleo acoplado de D a N a Cl? La situación es muy similar a los fenómenos físicos de intercambio. Si un protón está acoplado a un núcleo, se puede observar el acoplamiento entre ese protón y los protones adyacentes. Si el protón se intercambia con el entorno a una velocidad similar a la escala de tiempo del experimento de RMN, el acoplamiento se ampliará. Si el protón se intercambia muy rápidamente en comparación con la escala de tiempo del experimento de nmr, entonces el protón se desacopla efectivamente del sistema y se observará un singlete agudo.
En el caso de los 3 compuestos mencionados anteriormente, en lugar del intercambio físico, el protón se relaja (desacopla) a velocidades variables por los núcleos cuadrupolares acoplados. La velocidad de relajación cuadrupolar causada por un átomo de deuterio acoplado es lenta en la escala de tiempo de la RMN, por lo que todo el acoplamiento se conserva y se observa. La velocidad de relajación cuadrupolar del nitrógeno-14 es comparable a la escala de tiempo del experimento de nmr, por lo que el acoplamiento empieza a desaparecer. Los núcleos de cloro experimentan una rápida relajación cuadrupolar en la escala de tiempo de la rnm y están efectivamente desacoplados de otros núcleos.
"En lugar de nmr" podría ser demasiado fuerte. De hecho, es totalmente absurdo. La principal ventaja de la NQR sobre la RMN es que puede basarse en las diferencias de niveles de energía inducidas por campos eléctricos, en lugar de campos magnéticos. Esto la convierte en una técnica mucho más portátil, y a veces se denomina espectroscopia de campo cero. Tiene algunas buenas aplicaciones en tiempo real (detección de explosivos, evaluación de petróleo crudo), pero es evidente su falta de relevancia en la literatura revisada por pares en comparación con los estudios de RMN de núcleos cuadrupolares. Me pregunto si dicho profesor tiene un interés investigador en la espectroscopia NQR.....
Me gustaría responder al post "Científicos locos": Ahora, gracias a tus respuestas, entiendo mejor el tema.
a) Un electrón puede tener un espín de s=1/2 (s minúscula). El número cuántico de espín total S=1/2 (mayúscula S) es la suma de los espines individuales.
b) Aunque los protones son núcleos, son partículas elementales (que suelen tener un espín de s=1/2). Los protones sólo tienen un espín s=1/2 y por tanto S=1/2.
c) En contraste con los dos casos mencionados de partículas elementales, los ejemplos de átomos (o iones con al menos un electrón; un protón también es un ion) tienen un número cuántico de espín s y un número cuántico de momento angular l. Por lo tanto, los dos números cuánticos suman el espín nuclear que normalmente se determina por I= suma de todos los s + suma de todos los l. Muy a menudo encontramos también en lugar de I la letra J = L + S en espectroscopia.
Como escribió "long", creo también que el conferenciante escribió S como abreviatura de Spin sin distinguir entre I y S.
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