Explique como se dá a formação do número de sinais no espectro de Ressonância Magnética Nuclear. Dê exemplo para embasar sua resposta.
Passo 1
Beleza, a questão pede para explicar por que, num espectro de RMN, a gente vê um certo número de “picos” (sinais) e não outro qualquer. O assunto é Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de prótons (geralmente ^1H), e para responder precisamos entender dois pontos básicos:
- Como o ambiente eletrônico ao redor de um núcleo de hidrogênio afeta sua frequência de ressonância (o chamado chemical shift).
- Como reconhecer quando dois ou mais hidrogênios estão em ambientes iguais (são equivalentes) e, portanto, aparecem no mesmo sinal.
Passo 2
Primeiro, a teoria do chemical shift:
- Quando você coloca uma amostra num campo magnético forte
, cada spin de ^1H tem dois níveis de energia separados por
onde
é a razão giromagnética do próton e
é o campo efetivo que ele “sente”.
- Os elétrons ao redor criam um pequeno campo magnético oposto a
, deslieldando (shielding) ou desshieldando o núcleo. Isso muda e, consequentemente, a frequência de ressonância . - A gente costuma medir a diferença em relação a um padrão de referência (TMS) e chama isso de chemical shift
:
Passo 3
Agora vêm os ambientes magnéticos equivalentes:
- Dois hidrogênios estão em ambientes equivalentes se tiverem o mesmo entorno eletrônico e, por simetria molecular, sentirem exatamente o mesmo shielding.
- Cada conjunto de hidrogênios equivalentes ressoa à mesma frequência, gerando um único pico (sinal).
- Se houver outro conjunto com ambiente diferente, você vai ter outro pico, e por aí vai.
Passo 4
Regra prática para contar sinais num espectro ^1H:
- Desenhe a estrutura da molécula.
- Identifique todos os hidrogênios e veja quais são iguais por simetria ou por terem o mesmo grupo funcional ao redor.
- Agrupe-os: cada grupo dá UM sinal.
Passo 5
- CH3 (
C–H3) tem 3 hidrogênios iguais → 1 sinal. - CH2 (
CH2–) tem 2 hidrogênios iguais num ambiente diferente do CH3 → 1 sinal. - OH é um hidrogênio isolado e troca de prótons via solvente, ficando num ⚡ ambiente único → 1 sinal.
Logo, no total temos 3 sinais no espectro de etanol.
Resposta
O número de sinais no espectro de RMN de ^1H é igual ao número de ambientes magnéticos não equivalentes. No caso do etanol, esses ambientes são CH3, CH2 e OH, resultando em 3 sinais.