Resonancia de cuadrupolo nuclear
La espectroscopia de resonancia de cuadrupolo nuclear o NQR es una técnica de análisis químico relacionada con la resonancia magnética nuclear ( RMN ). A diferencia de la RMN, las transiciones NQR de los núcleos se pueden detectar en ausencia de un campo magnético y, por este motivo, la espectroscopia NQR se denomina " RMN de campo cero ". La resonancia NQR está mediada por la interacción del gradiente de campo eléctrico (EFG) con el momento cuadripolar de la distribución de carga nuclear .. A diferencia de NMR, NQR es aplicable solo a sólidos y no a líquidos, porque en los líquidos el momento cuadripolar se promedia. Debido a que la EFG en la ubicación de un núcleo en una sustancia dada está determinada principalmente por los electrones de valencia involucrados en el enlace particular con otros núcleos cercanos, la frecuencia NQRen el que ocurren las transiciones es único para una sustancia dada. Una frecuencia NQR particular en un compuesto o cristal es proporcional al producto del momento cuadripolar nuclear, una propiedad del núcleo, y el EFG en la vecindad del núcleo. Es este producto el que se denomina constante de acoplamiento del cuadrupolo nuclear para un isótopo dado en un material y se puede encontrar en tablas de transiciones NQR conocidas. En RMN, un fenómeno análogo pero no idéntico es la constante de acoplamiento, que también es el resultado de una interacción internuclear entre los núcleos del analito.
Cualquier núcleo con más de una partícula nuclear desapareada (protones o neutrones) tendrá una distribución de carga que resultará en un momento cuadripolar eléctrico. Los niveles de energía nuclear permitidos se desplazan de manera desigual debido a la interacción de la carga nuclear con un gradiente de campo eléctrico proporcionado por la distribución no uniforme de la densidad de electrones (por ejemplo, de los electrones de enlace) y/o los iones circundantes. Como en el caso de la RMN, la irradiación del núcleo con un estallido de radiación electromagnética de RF puede resultar en la absorción de algo de energía por parte del núcleo, lo que puede verse como una perturbación.del nivel de energía del cuadrupolo. A diferencia del caso de RMN, la absorción de NQR tiene lugar en ausencia de un campo magnético externo. La aplicación de un campo estático externo a un núcleo cuadrupolar divide los niveles del cuadrupolo por la energía predicha a partir de la interacción de Zeeman . La técnica es muy sensible a la naturaleza y simetría de la unión alrededor del núcleo. Puede caracterizar transiciones de fase en sólidos cuando se realiza a temperatura variable. Debido a la simetría, los cambios se promedian a cero en la fase líquida, por lo que los espectros NQR solo se pueden medir para sólidos.
En el caso de la RMN, los núcleos con espín ≥ 1/2 tienen un momento dipolar magnético, por lo que sus energías son divididas por un campo magnético, lo que permite la absorción de resonancia de energía relacionada con la frecuencia de Larmor :
donde es la relación giromagnética y es el campo magnético (normalmente aplicado) externo al núcleo.
En el caso de NQR, los núcleos con espín ≥ 1, como 14 N , 17 O , 35 Cl y 63 Cu , también tienen un momento cuadripolar eléctrico . El momento cuadripolar nuclear está asociado con distribuciones de carga nuclear no esféricas. Como tal, es una medida del grado en que la distribución de carga nuclear se desvía de la de una esfera; es decir, la forma alargada u achatada del núcleo. NQR es una observación directa de la interacción del momento cuadripolar con el gradiente de campo eléctrico local (EFG)creada por la estructura electrónica de su entorno. Las frecuencias de transición NQR son proporcionales al producto del momento cuadripolar eléctrico del núcleo y una medida de la fuerza del EFG local: