Risonanza Magnetica Nucleare (NMR)
Una delle tecniche analitiche più diffusa nel campo della ricerca è
la risonanza magnetica nucleare (NMR). Questa tecnica
permette di analizzare, individuare ma soprattutto scoprire nuove
molecole, studiare la struttura primaria e secondaria delle proteine,
analizzare il contenuto di alimenti, piante e bevande.
La spettroscopia di risonanza magnetica nucleare è una tecnica di
analisi che si basa sulla misura degli assorbimenti energetici che si
osservano quando nuclei dotati di spin attivo immersi in un campo
magnetico, vengono eccitati con radiazioni
elettromagnetiche nel campo delle radiofrequenze. Il risultato
delle misure si rappresenta mediante spettri di assorbimento. Gli
esperimenti più semplici utilizzano una sola dimensione, mentre
quelli più sofisticati si estendono a più dimensioni, fino alla quarta. I
nuclei dotati di proprietà magnetiche e maggiormente utilizzati
nell’identificazione dei composti presenti in natura sono:
gli isotopi più abbondanti 1H (99.9% in natura) e 31P (100% in
natura) e quelli meno abbondanti come l’isotopo 13C (1.1% in
natura) e 15N (0.37% in natura). I principi fisici fondamentali su cui si
basa il fenomeno dell’NMR riguardano le proprietà magnetiche dei
nuclei (atomi). Tutti i nuclei possiedono una carica ed in alcuni,
questa carica ruota attorno all’asse nucleare. Questo movimento di
carica produce un dipolo magnetico orientato parallelamente
all’asse nucleare e caratterizzato da un momento magnetico m.
Inoltre ad ogni nucleo è associato un numero quantico di spin (I)
che è caratteristico di ogni nucleo; I può assumere valori diversi
come I=0 per i nuclei senza spin o valori frazionari od interi (1/2 e
suoi multipli). Il numero di spin determina il numero di orientazioni
che un nucleo può assumere in un campo magnetico statico
uniforme B0, in accordo con la seguente formula:
(1) 2I+1
Considerando nuclei con I pari ad ½ si hanno due possibili
orientazioni (cioè due stati di spin) che corrispondono a due livelli
energetici differenti: a o -1/2 che corrisponde allo stato ad energia
minore e b o +1/2 che rappresenta lo stato ad energia maggiore. In
assenza di campo magnetico tutti gli stati energetici sono degeneri,
ossia hanno la stessa energia. Quando invece applichiamo un
campo magnetico B0, la differenza di energia tra due stati dipende
dall’intensità campo magnetico statico applicato:
(2) DE = (hg/2p) B0
