UNIDADES DE DESPLAZAMIENTO QUÍMICO
(PPM EN 13C-RMN)
Hemos mencionado que los núcleos, en presencia de un campo magnético externo intenso, se alinean a favor o en contra del campo y quedan así distribuidos en dos niveles de energía, cuya diferencia equivale a una radiofrecuencia con la que puede lograrse la “resonancia”. Esto es válido tanto para 1H por un lado, como para 13C por el suyo.
Para un imán de 1.81 Tesla, la “resonancia” de 1H ocurre aproximadamente a 80.000.000 Hz (80 MHz) y la de 13C a 20.000.000 Hz (20 MHz), porque la “constante giromagnética” del 13C es aproximadamente la cuarta parte de la del 1H. Pero ya hemos visto que los 1H y los 13C de una misma molécula “no resuenan” todos al mismo desplazamiento químico. Consideremos ahora unos números sencillos.
Sometemos a la molécula CH3CHClCH3 a un campo magnético de 1.81 Tesla y la irradiamos con un rango de radiofrecuencia de +/- 2500 Hz centrado en 20.000.000 Hz. Observamos que la molécula nos devuelve dos señales de 13C, centradas a:
20.000.542,9 Hz
20.001.082,4 Hz
¿Te imaginas que la escala de desplazamiento químico tuviéramos que manejarla con esos números tan grandes?
Supongamos ahora que disponemos de un equipo de campo magnético más intenso, por ejemplo, de 7.5 Tesla. La resonancia de 13C ocurre ahora a aproximadamente 125.000.000 Hz (125 MHz).
Irradiamos la molécula CH3CHClCH3 con un rango de radiofrecuencia de +/- 15500Hz centrado en 125.000.000 Hz.
La molécula nos devuelve de nuevo dos señales, centradas a:
125.003.393,1 Hz
125.006.765,0 Hz
Tenemos dos problemas graves con el “desplazamiento químico”:
1) Los números de las frecuencias son inmanejables.
2) Son diferentes dependiendo del equipo que utilicemos.
Podemos resolver los dos problemas a la vez muy fácilmente:
¿Recuerdas que la escala de desplazamiento químico está en ppm (PARTES POR MILLÓN)?
Si los 13C de nuestros ejemplos “resuenan” a:
Equipo de 1.81 Tesla
20.000.542,9 Hz
20.001.082,4 Hz
Podemos simplificar esos números diciendo que “resuenan” a
542,9 Hz
1.082,4 Hz
en 20.000.000 Hz
En definitiva, resuenan a un valor de Hz determinado, comparado con un valor base de millones de Hz, es decir, PARTES POR MILLÓN.
Dividamos los valores de 542,9 Hz y 1.082,4 Hz entre 20 MHz.
¿Qué resulta?
542,9 / 20 = 27.1 ppm
1082,4 / 20 = 54.1 ppm
Equipo de 7.5 Tesla
125.003.393,1 Hz
125.006.765,0 Hz
Podemos simplificar esos números diciendo que “resuenan” a
3.393,1 Hz
6.765,0 Hz
en 125.000.000 Hz
En definitiva, resuenan a un valor de Hz determinado, comparado con un valor base de millones de Hz, es decir, PARTES POR MILLÓN.
Dividamos los valores de 3.393,1 Hz y 6.765,0 Hz entre 125
¿Qué resulta?
3393,1 / 125 = 27,1 ppm
6765,0 / 125 = 54,1 ppm
Así hemos logrado números más pequeños (54,1 ppm y 27,1 ppm) que además son iguales en los dos equipos de RMN usados, de 1.81 y 7.5 Tesla.
Los desplazamientos químicos en PPM, sean de 1H, de 13C o de cualquier otro núcleo, se hacen independientes de la potencia del campo magnético del equipo donde se miden.
Esto es fundamental para poder comparar espectros registrados en espectrómetros diferentes.
En algunas ocasiones puede resultar útil convertir los desplazamientos químicos de ppm a Hz.
¡Nada más fácil! Toma el desplazamiento químico en ppm y multiplicalo por la frecuencia de trabajo en MHz del núcleo que se trate en el espectrómetro que consideres.
Ejemplo:
Tengamos los desplazamientos químicos de dos señales de 13C que aparecen a 54,1 ppm y 27,1 ppm y convirtámoslos en Hz para un equipo de 15 Tesla cuya frecuencia de trabajo en 1H es 600 MHz y en 13C de 250 MHz:
54,1 · 250 = 13.525 Hz
27,1 · 250 = 6,775 Hz
