(or, What is NMR Spectgroscopy?)
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) foi observada pela primeira vez experimentalmente no final de 1945, quase simultaneamente pelos grupos de pesquisa de Felix Bloch, na Universidade de Stanford e Edward Purcell, na Universidade de Harvard. Os primeiros espectros de RNM foram publicados pela primeira vez na mesma edição da Physical Review em janeiro de 1946. Bloch e Purcell receberam conjuntamente o Prêmio Nobel de Física em 1952 pela descoberta da Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear.
O fenômeno RNM depende da interação dos núcleos de certos isótopos atômicos com um campo magnético estático. Este campo magnético torna os possíveis estados de spin do núcleo diferentes em energia, e usando técnicas de RMN os spins podem ser feitos para criar transições observáveis entre os estados de spin. Os núcleos ativos comuns da RMN são 1H, 13C, 31P, 15N, 29Si, e muitos mais. Quase todos os elementos têm pelo menos um isótopo que é NMR ativo.
Desde então, a espectroscopia NMR se tornou uma ferramenta indestrutível para a determinação da estrutura molecular, o estudo da dinâmica molecular e a caracterização de materiais a nível molecular por químicos, físicos e biólogos moleculares. Durante as primeiras décadas, os pesquisadores confiaram em espectros de RNM unidimensionais de núcleos ativos de RNM. Estes espectros têm um eixo de frequência, e a análise baseia-se nas mudanças de frequência relativa entre núcleos quimicamente não equivalentes, combinadas com a diferença nas intensidades relativas integradas dos picos. Durante a década de 1970, a RMN bidimensional foi descoberta e rapidamente transformou a RMN na poderosa ferramenta que ela é hoje para a determinação estrutural molecular. Os espectros bidimensionais de RMN possuem dois eixos de frequência, que podem corresponder a núcleos semelhantes (i.e. 1H-1H) ou núcleos diferentes (i.e. 1H-13C), e uma terceira dimensão de intensidade de pico. Mais recentemente, foram desenvolvidos experimentos de RNM que contêm informações em três, quatro e até cinco dimensões. O poder da RNM para elucidar a estrutura molecular parece quase ilimitado. Ilustrando a importância da RMN para a comunidade científica estão os prêmios Nobel subsequentes concedidos a R.R. Ernst em 1991 (química), K. Wütrich em 2002 (química), e P. Lauterbur & P. Mansfield em 2003 (medicina).
A utilidade da RMN deriva do fato de que núcleos quimicamente distintos diferem em freqüência de ressonância no mesmo campo magnético. Este fenômeno é conhecido como a mudança química. Além disso, as freqüências de ressonância são purturbadas pela existência de núcleos ativos NMR vizinhos, de uma forma dependente dos elétrons de ligação que ligam os núcleos. Isto é conhecido como spin-spin, ou acoplamento “J”. O acoplamento spin-spin permite identificar conexões entre átomos de uma molécula, através das ligações que os ligam. Combinado com a capacidade de usar informações quantitativas a partir de intensidades de pico, pode-se determinar com muita precisão como os átomos se combinam para formar uma estrutura molecular única.
Um exemplo de como os espectros de RMN podem ser usados para identificar a estrutura de uma molécula comum
Aprenda sobre os instrumentos de RMN disponíveis na Universidade do Colorado em Boulder