Resonancia de espin electronico (RSE)

1. Resonancia de espinelectronico (RSE) Sinónimos: -Resonancia paramagnética electrónica (RPE) -Resonancia magnética electrónica (RME) REALIZADO POR: PAULA LUNA CARBONELL MªASUNCIÓN MARTÍNEZ IRLES

2. Definición: • resonancia de electrones desapareados dentro de un campo magnético.(Definición simple) • resonancia magnética nuclear en la que el momento bipolar magnético que interacciona con el campo magnético externo lo aporta un electrón en lugar de un núcleo. • Conclusion: para que haya RSE, tienen que haber espines desapareados.

3. El magnetismo es el responsable de las fuerzas atractivas o repulsivas de los materiales. • Para la RSE tienen que haber electrones desapareados, por tanto, debe existir el paramagnetismo. • Las propiedades magneticas de los materiales son consecuencia de los momentos magneticos de los electrones.

4. En un átomo, cada electrón tiene momentos magnéticos de dos fuentes distintas: -del movimiento orbital del electrón alrededor de su núcleo. -el electrón gira sobre si mismo alrededor de un eje; se crea del espín del electrón . Éste puede ser hacia arriba o hacia abajo. Electrón gira sobre su eje comportándose como dipolo magnético se crea un momento dipolar magnetón de Bohr.

5. Fundamentos teoricos de la tecnica: -detecta los cambios de configuración de espín de los electrones desapareados . -Registra la inversión de espín de los electrones desapareados por la aplicación de un campo magnético. -la energía de inversión de  Región del espectro Espín es de unos 10 J/mol microondas

6. -La absorción de energía asociada con la inversión de espín viene dada por la condición de resonancia: • g= cte giromagnetica, • B= magneton de Borh, • H= intensidad de campo DE= h*v = g*B*H

7. El espectro RSE no puede registrar las líneas de absorción de resonancia sino su primera derivada por dos razones: -lograr una mayor resolución de las líneas individuales de los espectros complejos. -La conveniencia técnica de registrar la primera derivada.

8. RSE aporta datos sobre: • el estado de oxidación, el número de coordinación y de la configuración electrónica del ión paramagnético. • El nivel fundamental de la configuración “d” del ión paramagnético y además las distorsiones en el mismo debidas a la estructura reticular. • En su caso, la extensión del carácter covalente del los enlaces entre el ión paramagnético y los aniones o ligandos de su poliedro de coordinación.

9. PARÁMETROS IMPORTANTES INTENSIDAD DE LAS LINEAS ESPECTRALES • En RSE la intensidad de una línea de absorción es proporcional a la concentración de libre o material paramagnético. • Puede medirse la cantidad de electrones desapareados en la muestra, comparando los picos con los de un patrón del que se conozca en número de electrones desapareados. • Las medidas de RSE nos dan una sensibilidad alta , debida al momento magnético del electrón; este momento magnético origina una gran energía de separación entre los estados de en un campo magnético determinado:

10. ANCHURA DE LINEAS ESPECTRALES • La anchura de las líneas de RSE depende del tiempo de relajación del estado de spin electrónico. • Puede utilizarse el principio de incertidumbre de Heisenberg para estimar las anchuras de la línea a partir de los tiempos de relajación:

11. POSICIÓN DE LAS LINEAS ESPECTRALES: • En ausencia de campo magnético un conjunto de electrones que poseen spin se alinean al azar, pero si se aplica un campo externo se establece una dirección preferente • Las restricciones de la mecánica cuántica permiten solamente dos interacciones de spin. • La energía para estar en el nivel superior y la relación de electrones en ambos estados vendrá dada por la distribución de Maxwell-Boltzmann

12. Efecto de un campo magnético externo sobre los niveles de energía de un electrón desapareado: Energía para invertir el spin de un electrón:

13. ESTRUCTURA DE MULTIPLETE DE LOS ESPECTROS RSE • Hay dos clases diferentes de estructura de multiplete: la estructura fina y la estructura hiperfina. • La estructura fina implica grandes separaciones energéticas entre las líneas del multiplete. • La estructura hiperfina implica separaciones energéticas mucho menores

14. DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN DE LATÉCNICA Espectrómetro sencillo de RSE:

15. Reglas básicas para la interpretación de espectros de RSE 1) La posición de las líneas de un espectro es simétrica respecto a su punto central. 2) Si un espectro no presenta una línea intensa en su centro indica que existe un número impar de núcleos equivalentes ni con spin semientero 3) La longitud total de un espectro (separación en mT entre las dos líneas más externas) viene dada por:

16. 4) El número máximo de líneas viene dado por: 5) La suma de las intensidades relativas de todas las líneas (número total de transiciones) es: 6) La distancia entre las dos primeras líneas del espectro es la constante de acoplamiento menor. La segunda constante de acoplamiento es la distancia entre la primera línea y la siguiente no identificada.

17. ESTUDIO DE APLICACIÓN A UN MATERIAL ENCONTRADO EN BIBLIOGRAFIA. Los espectros de RSE sirven para estudiar cualquier sistema que posea electrones desapareados. Vamos a exponer es el del estudio de los campos magnéticos que experimenta un electrón ópticamente activo en un átomo, que a su vez forma parte de una molécula. La molécula que vamos a comentar es:

18. CONCLUSIONES • La resonancia de spin electrónico (RSE) es similar a la técnica de resonancia magnética nuclear (RMN). • La RSE es más precisa que la RMN • Las sustancias que podemos analizar mediante esta técnica son los radicales libres y algunas sustancias naturales como: NO, O2, NO2, y especies de metales de transición; ya que son las que tienen electrones desapareados.

19. BIBLIOGRAFIA • Espectroscopia-Alberto Requena Rodríguez. José Zúñiga Román. Dto de Química Física. Universidad de Murcia.2004.Pearson Educación. • Fundamentos de la ciencia e ingeniería de los materiales. (Smith) • Introducción a la ciencia de los materiales. Técnicas de preparación y caracterización. J.M. Albella -A.M. cintas- T. Miranda- J.M. Serratosa. Consejo superior de investigaciones científicas. Madrid 1993. • http://www.tdr.cesca.es/TESIS_UJI/AVAILABLE/TDX-0312108-094725//tena1de3.pdf • www.webdeptos.uma.es

20. www.joule.qfa.uam.es • Ciencia e ingenieria de los materiales (callister) • Introducción a la ciencia de los materiales para ingenieros (Shackelford) • Espectroscopia (Requena) esta es la primera cita • Química cuántica (Levine) • Métodos Ópticos de análisis. Eugene D.Olsen. Ed.: Reverté. Marzo de 2003 • Handbook of Electron Spin Resonance. (Volumen 2).Charles P.Poole, JR., and Horacio A.Farach. Departament of Physics and Astronomy. University of South Carolina Columbia. • www.upm.es.