MolDraw › أدوات الكيمياء › حاسبة النمط النظائري
حاسبة النمط النظائري (مطيافية الكتلة)
باختصار: حاسبة النمط النظائري لمطيافية الكتلة: أدخل صيغة جزيئية أو SMILES ونوع الأيون لتحصل على كل قمة نظائرية مع m/z والشدة النسبية، والكتلة أحادية النظير والمتوسطة والاسمية، ورسم بالأعمدة أو بالمنحنى، وقواعد تقريبية لـ M+1 وM+2، ومقارنة مع القمم التي رصدتها. الأداة مجانية وتعمل في متصفح الويب دون الحاجة إلى تنزيل.
يُحسب النمط بدقة من الوفرة الطبيعية لنظائر كل عنصر، بما فيها Cl وBr وS وSi والفلزات مثل Fe وCu وZn وSe وSn وPt وRu وPd وAg وHg. وتشمل الشحنات ونواتج الإضافة كتلة الإلكترون.
أمثلة
قارن مع طيف مرصود
قائمة القمم
كيف تستخدم حاسبة النمط النظائري
- اكتب الصيغة الجزيئية مثل
C6H5BrأوPt(NH3)2Cl2أوCuSO4·5H2O، أو غيّر نوع الإدخال إلى SMILES. استخدم الأحرف الكبيرة الصحيحة (Cl وليس CL). - اختر نوع الأيون: M+• للتأيين بالإلكترونات، و[M+H]⁺ أو [M+Na]⁺ للرذاذ الكهربائي الموجب، و[M−H]⁻ للوضع السالب. ولمعقد مشحون مثل
[Pt(NH3)4]2+اختر الأيون كما هو مكتوب. - اقرأ الكتلة أحادية النظير والمتوسطة والاسمية، ثم قائمة القمم مع m/z والشدة النسبية والنسبة المئوية من M.
- اختر منحنى وقدرة الفصل لترى كيف تندمج القمم أو تنفصل في جهازك.
- افتح قارن مع طيف مرصود والصق قممك للتحقق من التطابق. واحفظ النتيجة عبر نزّل SVG أو نزّل PNG أو نزّل CSV.
كيف يُحسب النمط النظائري
لمعظم العناصر أكثر من نظير مستقر واحد. فالكربون 98.93% ¹²C و1.07% ¹³C، والكلور 75.76% ³⁵Cl و24.24% ³⁷Cl. لذلك يظهر الجزيء في طيف الكتلة على شكل عنقود من القمم: النمط النظائري.
لعنصر واحد وفرتا نظيريه a وb، تعطي n ذرة حدود (a + b)ⁿ. وللصيغة الكاملة تُضرب أنماط جميع العناصر معًا، وهذا التفاف متعددات حدود (convolution). تُجري الحاسبة ذلك بدقة، مع كل نظير لكل عنصر، ولا تحذف إلا الحدود الأقل من 10⁻¹² من القمة الأكبر.
Cl₂: (0.7576 + 0.2424)² = 0.574 (M) + 0.367 (M+2) + 0.059 (M+4) → 100 : 64 : 10
ثلاث كتل مختلفة
- الكتلة أحادية النظير: تستخدم النظير الأكثر وفرة لكل عنصر (¹²C، ¹H، ¹⁴N، ¹⁶O، ³⁵Cl، ⁷⁹Br، ⁵⁶Fe، ¹⁹⁵Pt). الكافيين C₈H₁₀N₄O₂ = 194.0804.
- الكتلة المتوسطة: تستخدم الأوزان الذرية القياسية، كما في الكتلة المولية. الكافيين = 194.19 g/mol.
- الكتلة الاسمية: الكتلة الصحيحة من النظائر الأكثر وفرة. الكافيين = 194.
في الأيونات تُضمَّن كتلة الإلكترونات المنزوعة أو المضافة (0.000549 Da لكل منها)، وm/z هي الكتلة مقسومة على |z|. ويرسم طيف المنحنى كل قمة نظائرية بعرض FWHM = m/R، حيث R قدرة الفصل.
قواعد تقريبية لـ M+1 وM+2
| النظير | الأثر | قاعدة سريعة |
|---|---|---|
| ¹³C (1.07%) | M+1 | نحو 1.1% من M لكل ذرة كربون: يعطي C₁₀ قيمة M+1 ≈ 11% |
| ¹⁵N (0.36%) | M+1 | نحو 0.37% لكل نيتروجين |
| ¹⁸O (0.20%) | M+2 | نحو 0.2% لكل أكسجين |
| ³⁴S (4.25%) | M+2 | نحو 4.4% لكل كبريت |
| ²⁹Si، ³⁰Si | M+1، M+2 | نحو 5.1% و3.4% لكل سيليكون |
| ³⁷Cl (24.24%) | M+2 | M : M+2 ≈ 3 : 1 لذرة Cl واحدة |
| ⁸¹Br (49.31%) | M+2 | M : M+2 ≈ 1 : 1 لذرة Br واحدة |
عناقيد الكلور والبروم
| الهالوجينات | M : M+2 : M+4 : M+6 |
|---|---|
| Cl | 100 : 32 |
| Cl₂ | 100 : 64 : 10 |
| Cl₃ | 100 : 96 : 31 : 3 |
| Cl₄ | 78 : 100 : 48 : 10 : 1 |
| Br | 100 : 97 |
| Br₂ | 51 : 100 : 49 |
| Br₃ | 34 : 100 : 97 : 32 |
| ClBr | 77 : 100 : 24 |
أمثلة محلولة
CH₂Cl₂ (ذرتا كلور)
أيونات عند m/z 84 و86 و88 من ³⁵Cl₂ و³⁵Cl³⁷Cl و³⁷Cl₂.
0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²
M : M+2 : M+4 = 100 : 64 : 10
البروموبنزين C₆H₅Br
النظيران ⁷⁹Br و⁸¹Br متساويان تقريبًا: 50.69% و49.31%.
تحمل M (m/z 156) وM+2 (m/z 158) أيضًا إسهامًا من ¹³C.
M : M+2 = 100 : 97.5، M+1 = 6.5%
CHBr₃ (البروموفورم)
ثلاث ذرات Br تعطي النمط (1 + 1)³.
قمم عند m/z 250 و252 و254 و256.
34 : 100 : 97 : 32 (قريب من 1 : 3 : 3 : 1)
C₆₀ (البكمنسترفوليرين)
60 ذرة كربون: M+1 ≈ 60 × 1.08% من M.
الكتلة أحادية النظير 720.0000 بالضبط (¹²C يعرّف وحدة الكتلة).
M : M+1 : M+2 = 100 : 65 : 21
الكافيين في ESI الموجب
C₈H₁₀N₄O₂ + H⁺ = C₈H₁₁N₄O₂⁺.
194.0804 + 1.00728 (بروتون) = 195.0877.
[M+H]⁺ m/z 195.0877، M+1 = 10.3%
الفانكومايسين [M+H]⁺
C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄: 66 ذرة كربون وذرتا كلور.
يجعل ¹³C قيمة M+1 ≈ 77%، وتجعل ذرتا Cl قمة M+2 بارتفاع M تقريبًا.
m/z 1448.4375؛ M : M+1 : M+2 = 100 : 77 : 98
السيسبلاتين Pt(NH₃)₂Cl₂
للبلاتين ¹⁹⁴Pt بنسبة 32.9% و¹⁹⁵Pt بنسبة 33.8% و¹⁹⁶Pt بنسبة 25.2% و¹⁹⁸Pt بنسبة 7.4%، ممتزجة مع نمط Cl₂.
عنقود عريض من m/z 296 إلى 306، أعلاه عند 300
أخطاء شائعة
- الخلط بين الكتلة أحادية النظير والمتوسطة. تقيس مطيافية الكتلة عالية الدقة m/z أحادية النظير؛ أما الكتلة المولية فتستخدم متوسط الأوزان الذرية.
- توقّع أن تكون القمة أحادية النظير هي الأعلى. فوق نحو 90 ذرة كربون، أو مع Br أو Pt أو Sn أو Hg، تكون القمة الأشد غالبًا M+1 أو M+2 أو أعلى.
- نسيان ناتج الإضافة. في الرذاذ الكهربائي نادرًا ما ترى M نفسها: ابحث عن [M+H]⁺ (+1.00728) أو [M+Na]⁺ (+22.98922) أو [M−H]⁻.
- تفسير M+2 على أنها ذرتا ¹³C فقط. قمة M+2 العالية (أكثر من 30% من M) تشير إلى Cl أو Br أو S لا إلى الكربون.
- تجاهل حالة الشحنة. لأيون شحنته 2+ تفصل بين القمم النظائرية 0.5 m/z لا 1.
- أحرف كبيرة خاطئة. CO هو أول أكسيد الكربون؛ وCo هو الكوبالت. اكتب Cl وBr وSi بحرف ثانٍ صغير.
هل تحتاج إلى البنية وراء الصيغة؟ ارسم جزيئًا في MolDraw، المحرر المجاني للبنى الكيميائية عبر الإنترنت، وانسخ صيغته أو SMILES إلى الحاسبة.
افتح محرر MolDrawالأسئلة الشائعة
ما قمة M+2 وما سببها؟
تقع قمة M+2 على بُعد وحدتي كتلة فوق الأيون أحادي النظير. وتأتي قمم M+2 الكبيرة من ³⁷Cl (نحو ثلث M لكل Cl) و⁸¹Br (نحو M نفسها لكل Br) و³⁴S (نحو 4.4% لكل S). أما قمم M+2 الصغيرة فتأتي من ذرتي ¹³C أو من ¹⁸O.
لماذا يُظهر CH₂Cl₂ قممًا بنسبة 100 : 64 : 10؟
كل ذرة كلور إما ³⁵Cl (75.76%) أو ³⁷Cl (24.24%). ولذرتي كلور تكون النسبة 0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²، أي 100 : 64 : 10 لـ M وM+2 وM+4.
كيف أقدّر عدد ذرات الكربون من قمة M+1؟
اقسم شدة M+1 (كنسبة مئوية من M) على 1.1. فقمة M+1 بنسبة 11% تشير إلى نحو 10 ذرات كربون. ويضيف النيتروجين نحو 0.37% لكل ذرة، لذا يكون التقدير تقريبيًا للجزيئات الغنية بالنيتروجين.
ما الفرق بين الكتلة أحادية النظير والكتلة المتوسطة؟
تستخدم الكتلة أحادية النظير النظير الأكثر وفرة لكل عنصر، وهي ما تقيسه مطيافية الكتلة عالية الدقة. أما الكتلة المتوسطة فتستخدم الأوزان الذرية القياسية وتُستخدم للكتلة المولية. وللكافيين تبلغان 194.0804 و194.19.
لماذا لا تكون القمة أحادية النظير هي الأعلى في الجزيئات الكبيرة؟
لكل ذرة كربون احتمال 1.07% أن تكون ¹³C. ومع نحو 90 ذرة كربون أو أكثر يتجاوز احتمال احتواء الجزيء على ذرة ¹³C واحدة على الأقل احتمال خلوّه منها، فتصبح M+1 القمة الأعلى.
كيف تغيّر الدقة (القدرة على الفصل) النمط النظائري؟
عند قدرة فصل منخفضة تندمج القمم ذات الكتلة الاسمية نفسها في قمة واحدة. وعند قدرة فصل عالية (أعلى من نحو 50 000 قرب m/z 500) تظهر البنية الدقيقة، فمثلًا تنفصل قمتا ¹³C₂ و³⁴S عند M+2 بنحو 0.011 Da.
ما وفرة النظائر التي تستخدمها الحاسبة؟
تستخدم الوفرة النظائرية التمثيلية والكتل الذرية وفق IUPAC لجميع النظائر المستقرة لكل عنصر، بما فيها الفلزات Fe وCu وZn وSe وSn وPt وRu وPd وAg وHg.
أدوات كيمياء ذات صلة
آخر تحديث: