MolDraw › Narzędzia chemiczne › Kalkulator wzoru izotopowego
Kalkulator wzoru izotopowego (spektrometria mas)
W skrócie: Kalkulator wzoru izotopowego do spektrometrii mas: wpisz wzór sumaryczny lub SMILES i typ jonu, aby otrzymać każdy pik izotopowy z m/z i intensywnością względną, masę monoizotopową, średnią i nominalną, wykres centroidowy lub profilowy, praktyczne reguły M+1 i M+2 oraz porównanie z zaobserwowanymi pikami. Jest darmowy, działa w przeglądarce i nie wymaga pobierania.
Wzór jest obliczany dokładnie na podstawie naturalnych zawartości izotopów każdego pierwiastka, w tym Cl, Br, S, Si i metali takich jak Fe, Cu, Zn, Se, Sn, Pt, Ru, Pd, Ag i Hg. Ładunki i addukty uwzględniają masę elektronu.
Przykłady
Porównaj z zaobserwowanym widmem
Lista pików
Jak korzystać z kalkulatora wzoru izotopowego
- Wpisz Wzór sumaryczny, np.
C6H5Br,Pt(NH3)2Cl2lubCuSO4·5H2O, albo przełącz Typ danych wejściowych na SMILES. Używaj poprawnych wielkich liter (Cl, a nie CL). - Wybierz Typ jonu: M+• dla jonizacji elektronami, [M+H]⁺ lub [M+Na]⁺ dla elektrorozpylania w trybie dodatnim, [M−H]⁻ dla trybu ujemnego. Dla naładowanego kompleksu, np.
[Pt(NH3)4]2+, wybierz Jon jak zapisano. - Odczytaj masę monoizotopową, średnią i nominalną, a następnie listę pików z m/z, intensywnością względną i % M.
- Wybierz Profil i Zdolność rozdzielczą, aby zobaczyć, jak piki zlewają się lub rozdzielają w Twoim aparacie.
- Otwórz Porównaj z zaobserwowanym widmem i wklej swoje piki, aby sprawdzić dopasowanie. Zapisz wynik przyciskiem Pobierz SVG, Pobierz PNG lub Pobierz CSV.
Jak obliczany jest wzór izotopowy
Większość pierwiastków ma więcej niż jeden trwały izotop. Węgiel to w 98,93% ¹²C i w 1,07% ¹³C; chlor to w 75,76% ³⁵Cl i w 24,24% ³⁷Cl. Dlatego cząsteczka pojawia się w widmie masowym jako zespół pików: wzór izotopowy.
Dla jednego pierwiastka o zawartościach izotopów a i b, n atomów daje wyrazy rozwinięcia (a + b)ⁿ. Dla całego wzoru mnoży się wzory wszystkich pierwiastków. Jest to splot wielomianów. Kalkulator wykonuje go dokładnie, z każdym izotopem każdego pierwiastka, i pomija tylko wyrazy mniejsze niż 10⁻¹² największego piku.
Cl₂: (0.7576 + 0.2424)² = 0.574 (M) + 0.367 (M+2) + 0.059 (M+4) → 100 : 64 : 10
Trzy różne masy
- Masa monoizotopowa: uwzględnia najliczniejszy izotop każdego pierwiastka (¹²C, ¹H, ¹⁴N, ¹⁶O, ³⁵Cl, ⁷⁹Br, ⁵⁶Fe, ¹⁹⁵Pt). Kofeina C₈H₁₀N₄O₂ = 194,0804.
- Masa średnia: korzysta ze standardowych mas atomowych, jak masa molowa. Kofeina = 194,19 g/mol.
- Masa nominalna: masa całkowita z najliczniejszych izotopów. Kofeina = 194.
Dla jonów uwzględniana jest masa usuniętych lub dodanych elektronów (po 0,000549 Da), a m/z to masa podzielona przez |z|. Widmo profilowe rysuje każdy pik izotopowy z szerokością FWHM = m/R, gdzie R to zdolność rozdzielcza.
Praktyczne reguły dla M+1 i M+2
| Izotop | Efekt | Szybka reguła |
|---|---|---|
| ¹³C (1,07%) | M+1 | ok. 1,1% M na atom węgla: C₁₀ daje M+1 ≈ 11% |
| ¹⁵N (0,36%) | M+1 | ok. 0,37% na atom azotu |
| ¹⁸O (0,20%) | M+2 | ok. 0,2% na atom tlenu |
| ³⁴S (4,25%) | M+2 | ok. 4,4% na atom siarki |
| ²⁹Si, ³⁰Si | M+1, M+2 | ok. 5,1% i 3,4% na atom krzemu |
| ³⁷Cl (24,24%) | M+2 | M : M+2 ≈ 3 : 1 dla jednego Cl |
| ⁸¹Br (49,31%) | M+2 | M : M+2 ≈ 1 : 1 dla jednego Br |
Klastry chloru i bromu
| Halogeny | 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 |
Rozwiązane przykłady
CH₂Cl₂ (dwa atomy chloru)
Jony przy m/z 84, 86 i 88 od ³⁵Cl₂, ³⁵Cl³⁷Cl i ³⁷Cl₂.
0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²
M : M+2 : M+4 = 100 : 64 : 10
Bromobenzen C₆H₅Br
⁷⁹Br i ⁸¹Br występują prawie po równo: 50,69% i 49,31%.
M (m/z 156) i M+2 (m/z 158) zawierają też udział ¹³C.
M : M+2 = 100 : 97,5, M+1 = 6,5%
CHBr₃ (bromoform)
Trzy atomy Br dają wzór (1 + 1)³.
Piki przy m/z 250, 252, 254 i 256.
34 : 100 : 97 : 32 (blisko 1 : 3 : 3 : 1)
C₆₀ (buckminsterfuleren)
60 atomów węgla: M+1 ≈ 60 × 1,08% M.
Masa monoizotopowa wynosi dokładnie 720,0000 (¹²C definiuje jednostkę masy).
M : M+1 : M+2 = 100 : 65 : 21
Kofeina w ESI w trybie dodatnim
C₈H₁₀N₄O₂ + H⁺ = C₈H₁₁N₄O₂⁺.
194.0804 + 1.00728 (proton) = 195.0877.
[M+H]⁺ m/z 195,0877, M+1 = 10,3%
Wankomycyna [M+H]⁺
C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄: 66 atomów węgla i 2 atomy chloru.
¹³C daje M+1 ≈ 77%, a dwa atomy Cl sprawiają, że M+2 jest prawie tak wysoki jak M.
m/z 1448,4375; M : M+1 : M+2 = 100 : 77 : 98
Cisplatyna Pt(NH₃)₂Cl₂
Platyna ma ¹⁹⁴Pt 32,9%, ¹⁹⁵Pt 33,8%, ¹⁹⁶Pt 25,2% i ¹⁹⁸Pt 7,4%, co nakłada się na wzór Cl₂.
Szeroki klaster od m/z 296 do 306, najwyższy przy 300
Typowe błędy
- Mylenie masy monoizotopowej i średniej. Spektrometria mas wysokiej rozdzielczości mierzy monoizotopowe m/z; masa molowa korzysta ze średnich mas atomowych.
- Oczekiwanie, że pik monoizotopowy będzie najwyższy. Powyżej ok. 90 atomów węgla albo w obecności Br, Pt, Sn lub Hg najintensywniejszym pikiem jest często M+1, M+2 lub wyższy.
- Zapominanie o addukcie. W elektrorozpylaniu rzadko widać samo M: szukaj [M+H]⁺ (+1.00728), [M+Na]⁺ (+22.98922) lub [M−H]⁻.
- Traktowanie M+2 wyłącznie jako dwóch atomów ¹³C. Wysoki pik M+2 (ponad 30% M) wskazuje raczej na Cl, Br lub S niż na węgiel.
- Pomijanie stanu naładowania. Dla jonu 2+ piki izotopowe są oddalone o 0,5 m/z, a nie o 1.
- Błędne wielkie litery. CO to tlenek węgla; Co to kobalt. Pisz Cl, Br i Si z małą drugą literą.
Potrzebujesz struktury do wzoru? Narysuj cząsteczkę w MolDraw, darmowym edytorze struktur chemicznych online, i skopiuj jej wzór lub SMILES do kalkulatora.
Otwórz edytor MolDrawNajczęściej zadawane pytania
Co to jest pik M+2 i skąd się bierze?
Pik M+2 leży 2 jednostki masy powyżej jonu monoizotopowego. Duże piki M+2 pochodzą od ³⁷Cl (ok. jednej trzeciej M na każdy Cl), ⁸¹Br (ok. tyle co M na każdy Br) i ³⁴S (ok. 4,4% na każdy S). Małe piki M+2 pochodzą od dwóch atomów ¹³C lub od ¹⁸O.
Dlaczego CH₂Cl₂ daje piki w stosunku 100 : 64 : 10?
Każdy atom chloru to ³⁵Cl (75,76%) lub ³⁷Cl (24,24%). Dla dwóch atomów chloru stosunek wynosi 0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424², czyli 100 : 64 : 10 dla M, M+2 i M+4.
Jak oszacować liczbę atomów węgla z piku M+1?
Podziel intensywność M+1 (jako % M) przez 1,1. M+1 równe 11% sugeruje ok. 10 atomów węgla. Azot dodaje ok. 0,37% na atom, więc dla cząsteczek bogatych w N oszacowanie jest przybliżone.
Czym różni się masa monoizotopowa od średniej?
Masa monoizotopowa uwzględnia najliczniejszy izotop każdego pierwiastka i to ją mierzy spektrometria mas wysokiej rozdzielczości. Masa średnia korzysta ze standardowych mas atomowych i służy do obliczania masy molowej. Dla kofeiny wynoszą one 194,0804 i 194,19.
Dlaczego dla dużych cząsteczek pik monoizotopowy nie jest najwyższy?
Każdy atom węgla ma 1,07% szans, że jest ¹³C. Przy ok. 90 lub więcej atomach węgla szansa, że cząsteczka zawiera co najmniej jeden ¹³C, przewyższa szansę, że nie zawiera żadnego, więc najwyższym pikiem staje się M+1.
Jak rozdzielczość zmienia wzór izotopowy?
Przy niskiej zdolności rozdzielczej piki o tej samej masie nominalnej zlewają się w jeden. Przy wysokiej zdolności rozdzielczej (powyżej ok. 50 000 w okolicy m/z 500) pojawia się struktura subtelna, np. piki ¹³C₂ i ³⁴S przy M+2 rozdzielają się o ok. 0,011 Da.
Jakie zawartości izotopów stosuje kalkulator?
Korzysta z reprezentatywnych zawartości izotopów i mas atomowych IUPAC dla wszystkich trwałych izotopów każdego pierwiastka, w tym metali Fe, Cu, Zn, Se, Sn, Pt, Ru, Pd, Ag i Hg.
Powiązane narzędzia chemiczne
Ostatnia aktualizacja: