Spettroscopia NMR: accoppiamento spin-spin

Lo stato di spin di un nucleo attivo NMR può avere un leggero effetto sul suo ambiente elettronico immediato. Questo effetto si propaga attraverso i legami intermedi e influenza gli ambienti elettronici dei nuclei attivi NMR fino a tre legami di distanza; occasionalmente, anche più lontano. Questo fenomeno è chiamato accoppiamento spin-spin o accoppiamento J. Le interazioni di accoppiamento sono reciproche e determinano piccoli cambiamenti nelle frequenze di assorbimento di entrambi i nuclei coinvolti. Mentre i nuclei dello stesso elemento sono coinvolti nell'accoppiamento omonucleare, i nuclei di elementi diversi interagiscono nell'accoppiamento eteronucleare.

Consideriamo i protoni non equivalenti A e X che hanno energie di eccitazione hνA e hνX. Il termine J = 0 viene utilizzato per indicare che non interagiscono tramite accoppiamento. L'accoppiamento tra A e X determina la modifica dei loro livelli di energia di spin nucleare ed è espresso come J ≠ 0. Per gli spin accoppiati di A e X, l'energia richiesta per eccitare il protone A in uno stato di spin parallelo al protone X è leggermente diversa dall'energia necessaria affinché diventi antiparallelo alla rotazione X.