Résonance

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Dernière modification de cette page le 12 mars 2015
Anglais : resonance
Espagnol : resonancia
Étymologie : latin rĕsŏnantĭa écho
n. f. Phénomène physique pouvant survenir chaque fois qu'un système pouvant osciller reçoit des impulsions vibratoires d'une source d'oscillations. Celle-ci s'appelle l'excitateur, le système recevant les impulsions le résonateur. Le résonateur seul peut vibrer avec une période bien déterminée appelée période propre To. L'excitateur transmet au résonateur des vibrations de période T. On constate que lorsque T=To, l'amplitude du mouvement du résonateur devient maximale. C'est le phénomène de résonance. L'amplitude des oscillations du résonateur peut alors être beaucoup plus grande que celle de l'excitateur.

Phénomène pouvant survenir avec tout système vibratoire. Invoqué notamment pour expliquer la formation de certaines liaisons chimiques. Il s'agit là de résonance entre fonctions d'onde (orbitales) qui sont de nature ondulatoire.


Résonance magnétique

Anglais : magnetic resonance
Espagnol : resonancia magnética
Absorption d'énergie fournie par le vecteur « champ magnétique » d'une onde électromagnétique par une particule élémentaire à une certaine fréquence : électron, nucléon (proton ou neutron).La résonance magnétique nucléaire (RMN) concerne les noyaux atomiques. Elle permet de déterminer la structure chimique de la plupart des molécules et de caractériser des structures complexes en imagerie médicale (imagerie par résonance magnétique IRM).

L'absorption d'énergie, par la particule, entraîne une modification de la valeur de son spin (moment angulaire intrinsèque) . Dans le cas de l'atome, seule l'absorption par des électrons non appariés peut être décelée (celle des noyaux étant très faible). De plus, un électron, dans un atome, possède un moment angulaire orbital associé à un moment magnétique qui va interagir avec le champ magnétique de l'onde. Dans un système chimique comme une molécule, les différents moments magnétiques des électrons sont couplés et le moment global est nul. Quelques molécules ou ions, échappant à cette règle, possèdent un moment global non nul et peuvent être étudiés par résonance paramagnétique électronique (RPE) appelée aussi résonance de spin électronique (RSE) Cf résonance paramagnétique électronique.


Résonance magnétique nucléaire (rmn)

Synonyme(s) : remnographie
Anglais : nuclear magnetic resonance (NMR)
Espagnol : resonancia magnética nuclear (RMN)
Étymologie : Texte en exposant
Méthode spectroscopique d'une importance considérable, eu égard à ses applications dans les domaines de la chimie organique, de la chimie analytique, en physique et en médecine. La RMN est fondée sur le phénomène de résonance qui survient lors de l'absorption de radiofréquences par des noyaux atomiques possédant un spin non nul. Seuls les noyaux qui possèdent un nombre impair de protons ou de neutrons ont un spin (nucléaire) et sont susceptibles d'être utilisés en RMN. Cette propriété est donc l'apanage non pas d'un élément mais d'un ou de plusieurs isotopes de cet é1ément. À titre d'exemple, l'hydrogène 1H et le carbone 13C possèdent un spin de ½, celui du deutérium D (2H) ou de l'azote 14N a une valeur égale à 1. En revanche, l'isotope le plus abondant du carbone 12C n'est pas doué de spin. L'absorption provoque le passage d'un état de spin à un autre dont les énergies se trouvent séparées parce qu'il y a application d'un champ magnétique. La spectroscopie de résonance magnétique nucléaire est une absorption énergétique (suivie d'une relaxation) des noyaux atomiques possédant un spin placés dans un champ magnétique et soumis à une onde radiofréquence. L'isotope qui a servi le plus souvent de support pour des études de RMN est le proton 1H de spin ½ dont l'abondance naturelle est de 99,98%. Les spectres correspondants sont dits de résonance du proton 1H. Le carbone 13C possède aussi un spectre de spin ½ mais son abondance naturelle est très faible ce qui nécessite une accumulation de données pour obtenir des spectres 13C exploitables (il existe d'autres isotopes justiciables de la RMN comme le fluor 19F). En fait, un noyau, avec un spin non nul, se comporte comme un aimant. En présence d'un champ magnétique, le spin nucléaire acquiert (2I + 1) orientations possédant chacune son niveau d'énergie, proportionnelle au champ magnétique. Ainsi, 1H et 13C présentent-ils (2(½) +1) = 2 orientations possibles. Les possibilités d'analyses qualitative, fonctionnelle et structurale reposent sur le fait que la fréquence de résonance dépend de l'environnement magnétique local du noyau dans la molécule de l'espèce étudiée. Elle est appelée déplacement chimique, (symbole δ), déterminé par rapport à la fréquence de résonance d'une substance de référence. Les déplacements chimiques sont caractéristiques des noyaux dans des environnements moléculaires bien précis. Un autre facteur important, pour l'analyse structurale, est l'existence de couplages avec, pour conséquence, la décomposition des signaux en plusieurs composantes caractéristiques de noyaux identiques voisins. En analyse quantitative, la surface des signaux est proportionnelle au nombre de noyaux équivalents situés dans le même environnement moléculaire.

En médecine, on utilise la RMN dite à large bande. La RMN est largement utilisée en physique (RMN du solide surtout) et en chimie (RMN en solution) pour caractériser les molécules et les matériaux. En biologie structurale, la RMN permet de remonter à la structure de protéines en solution (technique concurrente de la diffraction des rayons X sur monocristal). On utilise le phénomène RMN aussi en microscopie telle que la microscopie à force de résonance magnétique (MRFM) pour obtenir des images à l'échelle nanométrique.





Résonance magnétique nucléaire à gradient de champ pulsé

Anglais : resonance pulsed field gradient
Espagnol : resistencia a la gradiente de campo pulsado
Technique de RMN permettant la mesure de la diffusibilité de molécules en milieu homogène ou hétérogène. Trois méthodes sont habituellement mises en oeuvre: Pulsed Field Gradient Spin Echo (PFG-SE), Pulsed Field Gradient Stimulated Spin Echo (PFG-SSE) et Bipolar Pulse Longitudinal Eddy Current Delay (BPP-LED). Parmi, les applications pharmaceutiques, on peut citer la mesure du coefficient de diffusion du solvant et de celui d'une substance en solution ou au sein d'un gel, ainsi que la détermination du coefficient de diffusion des molécules d'un fluide confiné à l'intérieur de la porosité ouverte d'un comprimé.


Résonance paramagnétique électronique (rpe)

Anglais : electron spin resonance
Espagnol : resonancia de spin electrónico ou resonancia paramagnética electrónica
Méthode spectroscopique analogue, en son principe, à la RMN, très intéressante pour étudier la structure électronique des radicaux libres formés au cours de réactions chimiques ou sous radiations de certains complexes de métaux de transition ou des molécules dans des états triplets. Cf état singulet. Consiste en l'absorption d'une radiation dans le domaine des microondes, à la fréquence de résonance, par des électrons non appariés dans un champ magnétique. Une absorption en RPE peut se traduire par un spectre de structure hyperfine si l'électron en résonance est couplé avec un noyau magnétique voisin.

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