7.2: Núcleos atómicos: Giro nuclear

Todas las partículas atómicas poseen un momento angular intrínseco o "giro". Los electrones, protones y neutrones tienen cada uno un valor de espín de ½, aunque los protones y neutrones en los núcleos pueden tener espines semienteros más altos debido a factores energéticos.

Los núcleos atómicos tienen un espín nuclear neto, CoreOrgo italic i, que puede tener un valor entero o semientero. En los núcleos atómicos, los espines de los protones están emparejados entre sí, pero no con los neutrones, y viceversa. En consecuencia, un número par de protones no contribuye al valor del espín nuclear, y lo mismo ocurre con los neutrones.

Los núcleos de carbono-12 y oxígeno-16 contienen números pares de protones y neutrones y tienen un espín nuclear neto cero (CoreOrgo italic i = 0). Cuando el núcleo contiene un número impar de protones (p. ej., protio) o neutrones (p. ej., carbono-13), el espín nuclear es medio entero debido al nucleón no apareado. Un núcleo que contiene un número impar de neutrones y protones tiene un espín entero distinto de cero. Todos los núcleos con espines distintos de cero son activos en RMN.

Los núcleos con valores de espín superiores a ½ se denominan núcleos cuadrupolares. Más de dos tercios de los núcleos activos en RMN que existen naturalmente son cuadrupolares (los ejemplos incluyen nitrógeno-14, oxígeno-17, azufre-33, boro-11 y cloro-35). Los núcleos cuadrupolares tienen una distribución de carga no esférica que conduce a campos eléctricos y magnéticos asimétricos que dan como resultado señales amplias y un comportamiento complejo de RMN. En consecuencia, para los estudios de RMN se prefieren los núcleos de semiespín, con distribución de carga esférica y campos simétricos.

Todas las partículas atómicas poseen un momento angular intrínseco, o "espín". Los electrones, protones y neutrones tienen cada uno un valor de espín de la mitad.

A diferencia de los electrones, los protones y neutrones en los núcleos pueden tener espines más altos, pero los valores son siempre semienteros.

Todas las partículas de un núcleo contribuyen al espín nuclear general, I.

En los núcleos, los protones se emparejan con protones, y los neutrones se emparejan con neutrones. Las partículas emparejadas contribuyen con un espín neto cero al núcleo. Por lo tanto, un núcleo con espín distinto de cero tiene al menos una partícula desapareada.

Si el número de protones o neutrones es impar, el espín nuclear es medio entero debido al protón o neutrón desapareado.

Del mismo modo, si el número de neutrones y protones es impar, el espín nuclear es un número entero distinto de cero.

A pesar de que todos los núcleos con espines distintos de cero son activos por RMN, se prefieren los núcleos de medio espín, con distribución de carga esférica y campos simétricos, para los estudios de RMN.