Protón girando. Un protón girando genera un campo magnético, conocido como su momento magnético. Este campo magnético (B) se asemeja al de una barra magnética pequeña. Un número impar de protones en el núcleo crea un espín nuclear. El espín nuclear genera un pequeño campo magnético denominado momento magnético. La visualización del momento magnético como un minúsculo imán ayudará a comprender mejor lo que está ocurriendo en el nivel atómico.
Campo magnético externo. Un campo magnético externo (B0) ejerce una fuerza sobre una pequeña barra magnética, girándola para que se alinee con el campo externo. La disposición de la barra magnética alineada en el sentido del campo externo tiene energía más baja que cuando se alinea en sentido contrario al campo B0. Se observa el mismo efecto cuando un protón se sitúa en un campo magnético externo, el protón se alineará con o en contra del campo
Apantallamiento en protones Los protones en distintos entornos químicos están apantallados en distintas cantidades. El protón hidroxilo no está tan apantallado como los protones metilo, por lo que el protón hidroxilo absorbe a un campo más bajo que los protones metilo. Decimos que el protón está algo desapantallado por la presencia de átomos de oxígeno electronegativos. Cuando los protones se encuentran en distintos entornos de la molécula y la molécula está expuesta a una frecuencia constante, los protones absorberán la radiación a distintas intensidades del campo magnético. La RMN variará el campo magnético y representará un gráfico de la absorción de energía como función de la intensidad del campo magnético.
Los protones de metilo más apantallados aparecen hacia la derecha del espectro (campo más alto); el protón hidroxilo menos apantallado aparece hacia la izquierda (campo más bajo). En un espectro RMN el campo magnético aumenta desde la izquierda hacia la derecha. Las señales del lado de la derecha están en la parte más alta del espectro y las de la izquierda están en la parte más baja. Los protones apantallado aparecen en la parte alta.
Escala delta (d) RMN. Utilización de la escala d con espectrómetros de 60 y 300 MHz. El desplazamiento del TMS se define como 0. La escala aumenta de derecha a izquierda (hacia el campo más bajo). Cada unidad d se diferencia 1 ppm del TMS: 60 Hz a 60 MHz y 300 Hz a 300 MHz. El desplazamiento químico de los protones se mide en partes pos millón (ppm), independientemente del campo y la frecuencia del instrumento utilizado. Cuanto más altas son las frecuencias des espectrómetro, más detallado es el espectro
Espectro de RMN del metanol Los protones metilo absorben a d = 3.4 ppm y los protones hidroxilo absorben a d = 4.8 ppm. Los tres protones metilo son equivalentes, por lo que producirán sólo una señal.
Valores de algunos desplazamientos químicos Los alcanos absorben en el campo alto (hacia la derecha) del espectro. Los carbonos híbridos sp2 absorben hacia la izquierda de los alcanos así como los haluros de alquilo. Los protones de benceno se pueden encontrar centrados alrededor de 7.2 ppm (campo bajo). Los ácidos carboxílicos y los aldehídos están aproximadamente entre 9-12 ppm.
Campos magnéticos en anillos aromáticos el campo magnético inducido de los electrones aromáticos en circulación se opone al campo magnético aplicado a lo largo del eje del anillo. Los hidrógenos aromáticos están en el ecuador del anillo, donde las líneas de campo inducidas se curvan y refuerzan el campo aplicado. Los protones de la región donde el campo inducido refuerza el campo aplicado se desapantallan y aparecen en campos más bajos del espectro (a la izquierda).
Espectro de RMN de protón de tolueno. Los protones aromáticos absorben a desplazamientos químicos próximos a d = 7.2 ppm y los protones metilo absorben a d = 2.3 ppm. Los protones adheridos directamente al anillo aromático serán los más desapantallados
Campo magnético de los alquenos. Los protones vinílicos están situados en la periferia del campo magnético inducido de los electrones pi. En esta posición, son desapantallados por el campo magnético inducido. Los electrones pi del doble enlace generan un campo magnético que se opone al campo magnético aplicado en la mitad de la molécula pero que refuerza el campo aplicado en la parte externa, donde se encuentran los protones vinílicos. Este refuerzo desapantalla los protones vinílicos haciendo que se desplacen hacia el campo de abajo en el espectro a una relación de 5 – 6 ppm.
Campos magnéticos de los alquinos Cuando el triple enlace acetilénico se alinea con el campo magnético, el cilindro de electrones circula para crear un campo magnético inducido. El protón acetilénico se encuentra a lo largo del eje de este campo, el cual se opone al campo externo. Dado que el campo magnético generado se opone al campo aplicado, los protones acetilénicos están apantallados y se encontrarán en campos más altos que los protones vinílicos.
Espectro integrado del ter-butil metil éter. Cuando recorre un pico, el trazo del integrador (azul) se eleva una altura que es proporcional al área del pico. En el ter-butil metil éter hay tres hidrógenos de metilo y nueve hidrógenos del grupo ter-butil. La integración habrá hecho un trazo para los hidrógenos ter-butil que es tres veces mayor que el trazo de los hidrógenos de metilo. El área relativa para los metilos y el ter-butil es 1:3.
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