Chemical Shift nell’NMR: Approfondimento e Applicazioni
Il chemical shift riveste un ruolo fondamentale nella Nuclear Magnetic Resonance (NMR), un fenomeno in cui l’ambiente chimico circostante un atomo influenza la sua risonanza magnetica. Ad esempio, il nucleo dell’idrogeno 1H risuona a 60 MHz in un campo magnetico omogeneo di 14000 gauss. La forza del campo necessaria per l’assorbimento dipende dall’ambiente circostante, fornendo importanti informazioni sulla struttura molecolare.
L’analisi del campo a cui un protone assorbe consente valutazioni sulla struttura della molecola, specie in combinazione con altre tecniche analitiche come l’Infrared (I.R.) e la spettrometria di massa. Il campo esterno induce una circolazione di elettroni attorno al protone, generando un campo magnetico che può schermare o deschermare il protone dagli effetti del campo magnetico esterno.
Gli elettroni schermano il protone se il campo magnetico indotto si oppone a quello esterno mentre lo deschermano se si somma a esso. Questo fenomeno è fondamentale poiché influenzando la forza del campo necessaria per l’assorbimento di energia e generando uno spostamento chimico, noto come chemical shift, rispetto a uno standard di riferimento.
Il tetrametilsilano (TMS) è il riferimento interno più comune, liquido e non reattivo con le sostanze organiche. I segnali dei protoni delle altre sostanze hanno uno spostamento rispetto al segnale del TMS e vengono rappresentati utilizzando la scala dei δ. Questi valori, misurati in Hz, indicano il chemical shift in rapporto alla frequenza dello spettrofotometro.
La peculiarità del TMS di non associarsi alle molecole del solvente o del campione garantisce l’immutabilità dell’intorno elettronico dei suoi protoni, fornendo un punto di riferimento costante. I segnali dei protoni del campione in esame verranno quindi riferiti a questo in parti per milione. Inoltre, viene introdotta un’altra unità di misura, τ = 10 – δ.
Il fenomeno del chemical shift nell’NMR è fondamentale per l’analisi strutturale delle molecole in ambito chimico e biologico. L’introduzione del TMS come riferimento interno e la scala dei δ offrono criteri di confronto standardizzati, consentendo un’analisi accurata e dettagliata delle interazioni molecolari.