Spectroscopie RMN

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1. Phénomène de la R.M.N. : présentation sommaire.
1.1. Moment cinétique d’un noyau atomique.
Le noyau de certains atomes se caractérise par l’existence d’un moment cinétique

.

L’existence d’un moment cinétique pour le noyau rend celui-ci semblable à une charge électrique en rotation et lui confère en quelque sorte les caractéristiques d’un petit solénoïde. 1.2. Moment magnétique du noyau atomique.
Il en résulte pour le noyau un moment magnétique

proportionnel à

:

où

γ , le rapport gyromagnétique, est une constante caractéristique du noyau considéré.

1.3. Énergie interne d’un noyau atomique plongé dans un champ magnétique.
Placé dans un champ magnétique

, un aimant de moment magnétique

acquiert une

énergie potentielle supplémentaire Es donnée par la relation : encore :

(I).

sur

1.4. Quantification de la projection de

.

On montre en mécanique ondulatoire que la projection de que des valeurs discrètes, dont l’unité de quantification est notée , soit

sur

ne peut prendre

. Ainsi, cette projection,

, ne peut prendre que les valeurs suivantes :

, où

I est le nombre quantique de spin du noyau (suivant le noyau, I peut prendre les valeurs
0 , ½ , 1 , , 2 ...) et est la constante de Planck divisée par 2π .
Voici quelques valeurs de I pour divers noyaux :
1H

2H

12C

13C

14N

15N

16O

½

1

0

½

1

½

0

17O

19F

31P

½

½

Tableau 1
Ainsi,

pourra prendre les valeurs h , 0 et –h pour le deutérium 2H. Dans le cas du

proton 1H et du carbone 13 13C ,

sera égal soit à +½h , soit à –½h .

1.5. Cas du proton : niveaux d’énergie apparaissant dans le noyau.

Spectroscopie RMN

D’après le §1.4. , la relation (I) devient :

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. L’énergie potentielle d’un

noyau d’hydrogène en l’absence de champ magnétique extérieur étant U , ce noyau va pouvoir exister dans H0 sous deux énergies