Como um espectrômetro de massa identifica isótopos

A espectrometria de massa fornece informações valiosas sobre a estrutura de um composto molecular, incluindo os seus isótopos. Porque espectrometria de massa determina os pesos de fragmentos, os átomos que têm naturalmente isótopos pesados ​​tornam-se importantes.

Os isótopos são átomos que têm o mesmo número de protões e electrões, mas diferente número de neutrões.

efeitos de isótopos são mais prontamente observados em compostos que contêm o cloro halogéneos (Cl) e bromo (Br). Na natureza, o cloro é composta de cerca de 75 por cento do ³⁵Cl isótopo e cerca de 25 por cento do mais pesado ³⁷Cl isótopo, em que o cloro tem dois neutrões adicionais. Isto significa que se 100 moléculas contendo cloro foram escolhidos ao acaso, em média, 75 deles conteria o ³⁵Cl isótopo, enquanto 25 deles pesaria duas unidades de massa mais porque contêm o mais pesado ³⁷isótopo Cl. Porque espectrometria de massa pesa moléculas, estes isótopos mais pesados ​​em massa será observado no espectro de massa.

Na verdade, ambos os isótopos será visto no espectro de massa. Mas, por causa de uma amostra de uma molécula contendo cloro tem três vezes como muitos dos ³⁵Cl isótopo, uma vez que tem do mais pesado ³⁷Cl isótopo, o pico do ião molecular (o que corresponde a moléculas que contêm a ³⁵Cl isótopo) será três vezes tão intensa quanto o pico duas unidades de massa mais pesadas que correspondem a moléculas que contêm o isótopo mais pesado. Uma vez que este pico isótopo pesado é duas unidades de massa mais pesada do que o pico do ião molecular contendo o ³⁵Cl isótopo, que é chamado o ião M + 2. (Se o isótopo pesado é mais pesado por um neutrão, que é chamado o seguidor de picos M + 1 isótopo por dois neutrões, a M + 2 seguidor de picos por 3 neutrões, a M + 3, e assim por diante).

Estes efeitos de isótopos lhe permitem identificar moléculas que contêm cloro, porque o espectro de uma molécula contendo cloro conterá um pico que é duas unidades de massa mais pesada do que o ião molecular (M +) e que é um terço tão intensa como o pico de M + (ver a figura a seguir).

O espectro de massa para o 2-cloropropano (C₃H₇Cl).

que ocorre naturalmente bromo consiste de uma mistura de isótopos que é cerca de 50 por cento ⁷⁹Br e 50 por cento ⁸¹Br. Portanto, o bromo é facilmente manchado no espectro de massa através da observação de um pico aproximadamente igual intensidade duas unidades de massa mais elevado do que o pico do ião molecular (como se pode ver na figura a seguir).

O espectro de massa para o brometo de etilo (C₂H₅Br).

que ocorre naturalmente iodo é praticamente 100 por cento ¹²⁹Eu, portanto, ao contrário do cloro e espectros de moléculas contendo bromo, moléculas contendo iodo não mostram picos de isótopos. No entanto, compostos de iodo pode muitas vezes ser visto, observando o pico de iodónio (I⁺) No espectro de massa em m / z 129.

Outros isótopos que têm átomos são menos abundantes. Naturalmente ocorrendo carbono contém cerca de um por cento do ¹³C isótopo. Uma vez que uma molécula que consiste em vários átomos de carbono terá um maior probabilidade de ter um ¹³Átomo de C, moléculas com diversos átomos de carbono terá um maior ¹³C isótopo pico no espectro de massa do que as moléculas que contêm menos átomos de carbono. (Porque ¹³C é uma unidade de massa mais pesada do que ¹²C, o pico isótopo é chamado o pico de M + 1). Isto, de facto, é uma forma em bruto para determinar o número de átomos de carbono na molécula, porque o tamanho da M + 1 isótopo pico em relação ao ião molecular (M + ) pico depende do número de átomos de carbono na molécula.