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Calculadora de patrones isotópicos (espectrometría de masas)
En resumen: calculadora de patrones isotópicos para espectrometría de masas: introduce una fórmula molecular o un SMILES y un tipo de ion para obtener cada pico isotópico con su m/z e intensidad relativa, la masa monoisotópica, media y nominal, un gráfico de centroides o de perfil, reglas prácticas para M+1 y M+2, y una comparación con tus picos observados. Es gratuita, funciona en tu navegador y no requiere descargas.
El patrón se calcula con exactitud a partir de las abundancias isotópicas naturales de cada elemento, incluidos Cl, Br, S, Si y metales como Fe, Cu, Zn, Se, Sn, Pt, Ru, Pd, Ag y Hg. Las cargas y los aductos incluyen la masa del electrón.
Ejemplos
Comparar con un espectro observado
Lista de picos
Cómo usar la calculadora de patrones isotópicos
- Escribe una Fórmula molecular como
C6H5Br,Pt(NH3)2Cl2oCuSO4·5H2O, o cambia el Tipo de entrada a SMILES. Usa las mayúsculas correctas (Cl, no CL). - Elige el Tipo de ion: M+• para ionización electrónica, [M+H]⁺ o [M+Na]⁺ para electrospray positivo, [M−H]⁻ para el modo negativo. Para un complejo cargado como
[Pt(NH3)4]2+, elige Ion tal como está escrito. - Lee la masa monoisotópica, media y nominal y, después, la lista de picos con m/z, intensidad relativa y % de M.
- Elige Perfil y un Poder de resolución para ver cómo se funden o se separan los picos en tu instrumento.
- Abre Comparar con un espectro observado y pega tus picos para comprobar la coincidencia. Guarda con Descargar SVG, Descargar PNG o Descargar CSV.
Cómo se calcula el patrón isotópico
La mayoría de los elementos tienen más de un isótopo estable. El carbono es un 98,93 % ¹²C y un 1,07 % ¹³C; el cloro, un 75,76 % ³⁵Cl y un 24,24 % ³⁷Cl. Por eso una molécula aparece en un espectro de masas como un grupo de picos: el patrón isotópico.
Para un elemento con abundancias isotópicas a y b, n átomos dan los términos de (a + b)ⁿ. Para una fórmula completa, se multiplican los patrones de todos los elementos. Es una convolución polinómica. La calculadora la realiza con exactitud, con cada isótopo de cada elemento, y solo descarta los términos inferiores a 10⁻¹² del pico mayor.
Cl₂: (0,7576 + 0,2424)² = 0,574 (M) + 0,367 (M+2) + 0,059 (M+4) → 100 : 64 : 10
Tres masas distintas
- Masa monoisotópica: usa el isótopo más abundante de cada elemento (¹²C, ¹H, ¹⁴N, ¹⁶O, ³⁵Cl, ⁷⁹Br, ⁵⁶Fe, ¹⁹⁵Pt). Cafeína C₈H₁₀N₄O₂ = 194,0804.
- Masa media: usa los pesos atómicos estándar, como la masa molar. Cafeína = 194,19 g/mol.
- Masa nominal: la masa entera calculada con los isótopos más abundantes. Cafeína = 194.
Para los iones se incluye la masa de los electrones eliminados o añadidos (0,000549 Da cada uno), y m/z es la masa dividida entre |z|. Un espectro de perfil dibuja cada pico isotópico con una anchura FWHM = m/R, donde R es el poder de resolución.
Reglas prácticas para M+1 y M+2
| Isótopo | Efecto | Regla rápida |
|---|---|---|
| ¹³C (1,07 %) | M+1 | alrededor del 1,1 % de M por átomo de carbono: C₁₀ da M+1 ≈ 11 % |
| ¹⁵N (0,36 %) | M+1 | alrededor del 0,37 % por nitrógeno |
| ¹⁸O (0,20 %) | M+2 | alrededor del 0,2 % por oxígeno |
| ³⁴S (4,25 %) | M+2 | alrededor del 4,4 % por azufre |
| ²⁹Si, ³⁰Si | M+1, M+2 | alrededor del 5,1 % y el 3,4 % por silicio |
| ³⁷Cl (24,24 %) | M+2 | M : M+2 ≈ 3 : 1 para un Cl |
| ⁸¹Br (49,31 %) | M+2 | M : M+2 ≈ 1 : 1 para un Br |
Agrupaciones de cloro y bromo
| Halógenos | 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 |
Ejemplos resueltos
CH₂Cl₂ (dos cloros)
Iones a m/z 84, 86 y 88 procedentes de ³⁵Cl₂, ³⁵Cl³⁷Cl y ³⁷Cl₂.
0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²
M : M+2 : M+4 = 100 : 64 : 10
Bromobenceno C₆H₅Br
El ⁷⁹Br y el ⁸¹Br son casi iguales: 50,69 % y 49,31 %.
M (m/z 156) y M+2 (m/z 158) también llevan una contribución de ¹³C.
M : M+2 = 100 : 97,5, M+1 = 6,5 %
CHBr₃ (bromoformo)
Tres átomos de Br dan el patrón (1 + 1)³.
Picos a m/z 250, 252, 254 y 256.
34 : 100 : 97 : 32 (cercano a 1 : 3 : 3 : 1)
C₆₀ (buckminsterfullereno)
60 carbonos: M+1 ≈ 60 × 1,08 % de M.
La masa monoisotópica es exactamente 720,0000 (el ¹²C define la unidad de masa).
M : M+1 : M+2 = 100 : 65 : 21
Cafeína en ESI positivo
C₈H₁₀N₄O₂ + H⁺ = C₈H₁₁N₄O₂⁺.
194,0804 + 1,00728 (protón) = 195,0877.
[M+H]⁺ m/z 195,0877, M+1 = 10,3 %
Vancomicina [M+H]⁺
C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄: 66 carbonos y 2 cloros.
El ¹³C hace que M+1 ≈ 77 %, y los dos Cl hacen que M+2 sea casi tan alto como M.
m/z 1448,4375; M : M+1 : M+2 = 100 : 77 : 98
Cisplatino Pt(NH₃)₂Cl₂
El platino tiene ¹⁹⁴Pt 32,9 %, ¹⁹⁵Pt 33,8 %, ¹⁹⁶Pt 25,2 % y ¹⁹⁸Pt 7,4 %, combinado con el patrón de Cl₂.
Agrupación ancha de m/z 296 a 306, con el máximo en 300
Errores comunes
- Mezclar masa monoisotópica y masa media. La EM de alta resolución mide la m/z monoisotópica; la masa molar usa pesos atómicos medios.
- Esperar que el pico monoisotópico sea el más alto. Por encima de unos 90 carbonos, o con Br, Pt, Sn o Hg, el pico más intenso suele ser M+1, M+2 o superior.
- Olvidar el aducto. En electrospray rara vez se ve el propio M: busca [M+H]⁺ (+1,00728), [M+Na]⁺ (+22,98922) o [M−H]⁻.
- Interpretar M+2 solo como dos átomos de ¹³C. Un M+2 alto (más del 30 % de M) apunta a Cl, Br o S y no al carbono.
- Ignorar el estado de carga. Para un ion 2+, los picos isotópicos están separados 0,5 m/z, no 1.
- Mayúsculas incorrectas. CO es monóxido de carbono; Co es cobalto. Escribe Cl, Br y Si con la segunda letra en minúscula.
¿Necesitas la estructura que hay detrás de la fórmula? Dibuja una molécula en MolDraw, un editor de estructuras químicas gratuito en línea, y copia su fórmula o SMILES en la calculadora.
Abrir el editor MolDrawPreguntas frecuentes
¿Qué es el pico M+2 y a qué se debe?
El pico M+2 está 2 unidades de masa por encima del ion monoisotópico. Los picos M+2 grandes se deben al ³⁷Cl (alrededor de un tercio de M por cada Cl), al ⁸¹Br (aproximadamente igual a M por cada Br) y al ³⁴S (alrededor del 4,4 % por cada S). Los picos M+2 pequeños se deben a dos átomos de ¹³C o al ¹⁸O.
¿Por qué el CH₂Cl₂ muestra picos en una proporción 100 : 64 : 10?
Cada cloro es ³⁵Cl (75,76 %) o ³⁷Cl (24,24 %). Para dos cloros la proporción es 0,7576² : 2 × 0,7576 × 0,2424 : 0,2424², es decir, 100 : 64 : 10 para M, M+2 y M+4.
¿Cómo estimo el número de carbonos a partir del pico M+1?
Divide la intensidad de M+1 (en % de M) entre 1,1. Un M+1 del 11 % sugiere unos 10 carbonos. El nitrógeno añade alrededor de un 0,37 % por átomo, así que la estimación es aproximada para moléculas ricas en N.
¿Qué diferencia hay entre masa monoisotópica y masa media?
La masa monoisotópica usa el isótopo más abundante de cada elemento y es la que mide la EM de alta resolución. La masa media usa los pesos atómicos estándar y se emplea para la masa molar. Para la cafeína son 194,0804 y 194,19.
¿Por qué el pico monoisotópico no es el más alto en moléculas grandes?
Cada carbono tiene una probabilidad del 1,07 % de ser ¹³C. Con unos 90 carbonos o más, la probabilidad de que una molécula contenga al menos un ¹³C supera la de que no contenga ninguno, así que M+1 pasa a ser el pico más alto.
¿Cómo cambia la resolución el patrón isotópico?
Con poco poder de resolución, los picos de la misma masa nominal se funden en uno. Con un poder de resolución alto (por encima de unos 50 000 cerca de m/z 500) aparece la estructura fina; por ejemplo, los picos de ¹³C₂ y ³⁴S en M+2 se separan unos 0,011 Da.
¿Qué abundancias isotópicas usa la calculadora?
Usa las abundancias isotópicas representativas y las masas atómicas de la IUPAC para todos los isótopos estables de cada elemento, incluidos los metales Fe, Cu, Zn, Se, Sn, Pt, Ru, Pd, Ag y Hg.
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