Enunciado
Física - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 15.Aplicações - Ex. 22
22 – Sugira uma explicação para o fato de o tempo de relaxação spin-rede do benzeno (uma molécula pequena) num solvente deuterado móvel aumentar e o de um oligonucleotídeo (uma molécula grande), no mesmo solvente, diminuir.
Passo 1
Para você explicar este fenômeno você pode pensar em uma situação em que estas duas moléculas sejam expostas a uma certa variação de temperatura.
Com os conceitos vistos no capítulo 15 do Atkins, você conseguirá analisar como as duas moléculas, a molécula pequena e a molécula grande, vão se comportar em relação aos seus respectivos tempos de relaxação com a mudança de temperatura.
Passo 2
Então, vamos considerar uma situação em que a temperatura do local seja a temperatura ambiente e que a taxa de turbilhonamento (movimento de basculação das moléculas) do benzeno, a molécula pequena, em um solvente móvel pode ser próxima da frequência de Larmor e lembrando que o tempo de relaxação possui relação inversa com a frequência de Larmor, então consequentemente, o tempo de relaxação spin-rede será pequeno.
Com o aumento da temperatura, o movimento de basculação das moléculas pode aumentar bem além da frequência de Larmor, resultando em um aumento do tempo de relaxação spin-rede.
Assim, o tempo de relaxação da molécula pequena aumentará sob estas condições de mudança das variáveis do processo.
Passo 3
Agora para uma molécula grande, tal como para o oligonucleotídeo, na temperatura ambiente, a taxa de turbilhonamento (movimento de basculação das moléculas) pode ser bem abaixo da frequência de Larmor, mas com o aumento da temperatura esta será aproximada da frequência de Larmor devido a um efeito combinado entre o aumento do movimento térmico da molécula com a redução da viscosidade do solvente. E por isso o tempo de relaxação spin-rede pode decrescer.
Resposta
Para uma molécula pequena, o tempo de relaxação aumenta com a temperatura. Para uma molécula grande no mesmo solvente, o tempo de relaxação reduz com a temperatura.