22/05/2013. Movimento de precessão e magnetização

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João Victor Prado Benke
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Mviment de precessã e magnetizaçã M ω = γb ω = 2πν [ N ( ) ( )] 0 = µ mag N a) Um mment magnétic (spin nuclear), rientad parcialmente cm relaçã a B, executa um mviment de precessã em trn d camp

a) Mviment de precessã de um spin nuclear (e µ mag ) vist num sistema de crdenadas fix n espaç. b) Spin nuclear (e µ mag ) permanecem fixs num sistema de crdenadas rtatórias que gira cm velcidade ω 0!

1 Mviment de precessã e magnetizaçã M ω = γb ω = 2πν [ N ( ) ( )] 0 = µ mag N a) Um mment magnétic (spin nuclear), rientad parcialmente cm relaçã a B, executa um mviment de precessã em trn d camp magnétic. b) A magnetizaçã macrscópica, M O, pssui uma rientaçã paralela a camp magnétic, e,prtant nã executa um mviment de precessã. a) Mviment de precessã de um spin nuclear (e µ mag ) vist num sistema de crdenadas fix n espaç. b) Spin nuclear (e µ mag ) permanecem fixs num sistema de crdenadas rtatórias que gira cm velcidade ω 0!!! Precessã na presença de B e de um B (t) quand ω = ω (velcidade angular de Larmr ds núcles) ω = γb ω = γ B ω = γb ω = γ B ω é da rdem de centenas de MHz ω é da rdem de a 20 khz (B << B ) a) Os spins inicialmente executam um mviment de precessã cm ângul α em trn de z. b) Cm B, existe um segund mviment de precessã, ω = γb. c) Quand ω = ω, tds s núcles se mvimentam em fase e mviment é cerente (!!!) e prgressivamente ângul α vai mudand cm temp. ) O camp magnétic alternante da radiaçã eletrmagnética, B (x) = B csωt, impõe um mviment de precessã a redr de x cm ω = γb. 2) Quand ω = ω = γb, M executa a precessã exclusivamente em trn de x (crdenadas rtatórias) ) Quand B (x) = B cs(γb )t, e ω t = γb t = (π/2) M está rientada exatamente a lng de y (crdenadas rtatórias). 2) Se B (x) = 0 para t > (π/2γb ) (puls de 90º), M executa a precessã exclusivamente em trn de z!!

) Quand B (x) = B cs(γb )t, e ω t = γb t = (π/2) smente a magnetizaçã ds núcles em ressnância estará rientada exatamente a lng de y (crdenadas rtatórias). ) A bbina detectra (D) está fixa n espaç.

2 ) Quand B (x) = B cs(γb )t, e ω t = γb t = (π/2) smente a magnetizaçã ds núcles em ressnância estará rientada exatamente a lng de y (crdenadas rtatórias). ) A bbina detectra (D) está fixa n espaç. 2) Variaçã, em funçã d temp, da crrente induzida em D (ignrand prcesss de relaxaçã), após um puls de 90º pela precessã da magnetizaçã em trn de z (sem cnsiderar prcesss de relazaçã). D Arranj experimental: a) Fixs n sistema de crdenadas d labratóri: B a lng de z, B a lng de x, e D medind a crrente a lng de y. b) Crrente em D varia em funçã de t pr causa da precessã de M a redr de z (sem relaxaçã). Alguns pnts fundamentais sbre técnicas pulsadas em RMN B (de freqüência cincidente cm a frequencia de Larmr de M) aplicad pr um temp menr d que aquele necessári para executar uma precessã a redr de x prvca apenas uma mudança na rientaçã da magnetizaçã cm relaçã a eix z θ = ω t Um puls de 90 º, p.ex., é definid pr θ = (π/2) = ω τ 90 = γb τ 90, u seja τ 90 = (π/2γb ) Após desligar puls de 90 º, a magnetizaçã circula n plan xy. A magnetizaçã perde a cerencia d mviment a lng d temp cm temp característic T 2. Temps de relaxaçã em RMN T é temp característic para que a magnetizaçã retrne a sua rientaçã paralela a B. T = temp de relaxaçã spinrede u lngitudinal. T está relacinad cm temp necessári para restabelecer equilíbri térmic (Bltzmann) entre s níveis energétics, e envlve trca de energia. T 2 está relacinad cm temp característic de defasagem n mviment ds spins após excitaçã pr B (t). T 2 = temp de relaxaçã spin-spin u transversal. Este tip de relaxaçã nã envlve trca de energia. RMN pulsada: puls de 90º cm a radifreqüência sintnizada na freqüência de ressnância ds núcles a) Magnetizaçã inicialmente na direçã z; b) representaçã d camp magnétic alternante: sistema de crdenadas fix n labratóri. c) Puls de 90 num sistema de crdenadas rtatórias (girand cm ω ). d) Sinal bservad a lng d eix y (n sistema de crdenadas rtatórias, e e) n sistema de crdenadas d labratóri) 2

3 Prcediment experimental para medir T : métd de inversãrecuperaçã da magnetizaçã. Seqüência de pulss: π τ π/2 Prcediment experimental para medir T 2 verdadeir: métd de spin-ec. Seqüência de pulss: π/2 τ π τ Animaçã es/nmr/nmr/webcurse/t-lash.htm ) Us de técnicas pulsadas em RMN: relaçã entre um puls de radifreqüência de curta duraçã e freqüências cntidas n puls. 2) Um puls, cnfrme representad aqui, é capaz de excitar mviment de precessã da magnetizaçã de tds s núcles ressnantes n interval de freqüência. Representaçã de pulss de uma radifreqüência υ : a) em funçã d temp; b) espectr de freqüência (cm sidebands ). Efeit da radifrequência pulsada (p. ex.500 MHz): a) A magnetizaçã ds prótns cuja frequência está, p.ex. entre (500,000 ± 0,005) MHz, irá girar pr um ângul α cm relaçã a z. b) A precessã em trn de z, após puls, vai variar cnfrme deslcament químic. a) Representaçã exagerada da crrente em funçã d temp (n detectr), sem relaxaçã, de 3 nucles quimicamente semelhantes mas em ambientes químics diferentes (δ diferente). b) Transfrmada de Furier para bter as frequencias cntidas na crrente. 3

4 Sinal detectad pel detectr d espectrômetr de RMN-FT a) FID (free inductin decay) u transiente de um únic sinal n dmíni d temp; b) Cm extrair espectr? c) Transfrmada de Furier d sinal = espectr resultante n dmíni de frequência. FID ds prótns da acetna e btençã d espectr de RMN pr transfrmada de Furier F( ν ) = F j = N + N k f ( t)exp( i2πν t) dt i2πjk T exp( ) k = 0 N Cmparaçã entre RMN pr FT e pr varredura (era jurássica) Espectr RMN de H de uma sluçã 0,% de etilbenzen a) FID n dmíni d temp; b) espectr cnvencinal btid n espectrômetr de nda cntínua cm uma varredura de 000 s; c) espectr FT resultante de 000 transientes de s. Características imprtantes ds espectrs RMN de 3 C Lembrete:Tabela de deslcaments químics de 3 C em sistemas rgânics Cnstante magnetgírica, γ, d 3 C = 6, s - T -. Para um determinad valr d camp magnétic, frequência de ressnância ds núcles de 3 C será ~ 0,25 frequência de ressnância d prótn. Abundancia natural de 3 C ~,%. Sensibilidade ~ γ 3. Prtant, um espectr de 3 C em abundancia natural será ~ 0,0(γ 3C /γ H ) 3, u 0,00075, mens intens d que espectr de RMN de prótns. Temps de relaxaçã para 3 C sã cnsideravelmente mais lngs d que para prótns. Deslcaments químics de 3 C sã muit maires: de 0 a 220 ppm. Acplaments entre spin d carbn e spin ds prótns ligads a carbn pdem ser cnsideráveis. 4

5 Espectrs de RMN de 3 C cm acplament entre 3 C e H: Cm eliminar acplament? Espectrs de RMN de 3 C cm acplament entre 3 C e H: Cm eliminar acplament? Espectrs RMN de 3 C de C 6 H 5 CH 2 CH 3 cm acplaments J C-H 5

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