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Calculadora de Padrão Isotópico (Espectrometria de Massas)

Em resumo: Calculadora de padrão isotópico para espectrometria de massas: digite uma fórmula molecular ou SMILES e um tipo de íon para obter todos os picos isotópicos com m/z e intensidade relativa, a massa monoisotópica, média e nominal, um gráfico de centroides ou de perfil, regras práticas para M+1 e M+2 e uma comparação com os picos observados. É gratuita, funciona no seu navegador e não precisa de download.

O padrão é calculado de forma exata a partir das abundâncias isotópicas naturais de cada elemento, incluindo Cl, Br, S, Si e metais como Fe, Cu, Zn, Se, Sn, Pt, Ru, Pd, Ag e Hg. Cargas e adutos incluem a massa do elétron.

Resposta rápida: o CH₂Cl₂ dá M : M+2 : M+4 = 100 : 64 : 10 em m/z 84, 86 e 88, a partir de (0,7576 + 0,2424)². O bromobenzeno dá M : M+2 ≈ 1 : 0,97. A cafeína C₈H₁₀N₄O₂ tem massa monoisotópica 194,0804 e [M+H]⁺ em m/z 195,0877.

Exemplos

Comparar com um espectro observado

Lista de picos

Como usar a calculadora de padrão isotópico

  1. Digite uma Fórmula molecular como C6H5Br, Pt(NH3)2Cl2 ou CuSO4·5H2O, ou mude o Tipo de entrada para SMILES. Use as maiúsculas corretas (Cl, não CL).
  2. Escolha o Tipo de íon: M+• para ionização por elétrons, [M+H]⁺ ou [M+Na]⁺ para electrospray positivo, [M−H]⁻ para o modo negativo. Para um complexo carregado como [Pt(NH3)4]2+, escolha Íon como escrito.
  3. Leia a massa monoisotópica, média e nominal e depois a lista de picos com m/z, intensidade relativa e % de M.
  4. Escolha Perfil e um Poder de resolução para ver como os picos se fundem ou se separam no seu equipamento.
  5. Abra Comparar com um espectro observado e cole seus picos para verificar a correspondência. Salve com Baixar SVG, Baixar PNG ou Baixar CSV.

Como o padrão isotópico é calculado

A maioria dos elementos tem mais de um isótopo estável. O carbono é 98,93% ¹²C e 1,07% ¹³C; o cloro é 75,76% ³⁵Cl e 24,24% ³⁷Cl. Por isso, uma molécula aparece no espectro de massas como um aglomerado de picos: o padrão isotópico.

Para um elemento com abundâncias isotópicas a e b, n átomos dão os termos de (a + b)ⁿ. Para uma fórmula inteira, os padrões de todos os elementos são multiplicados entre si. Isso é uma convolução de polinômios. A calculadora a faz de forma exata, com todos os isótopos de todos os elementos, e descarta apenas termos abaixo de 10⁻¹² do maior pico.

Cl₂: (0,7576 + 0,2424)² = 0,574 (M) + 0,367 (M+2) + 0,059 (M+4) → 100 : 64 : 10

Três massas diferentes

Para íons, a massa dos elétrons removidos ou adicionados (0,000549 Da cada) é incluída, e m/z é a massa dividida por |z|. Um espectro de perfil desenha cada pico isotópico com largura FWHM = m/R, em que R é o poder de resolução.

Regras práticas para M+1 e M+2

IsótopoEfeitoRegra rápida
¹³C (1,07%)M+1cerca de 1,1% de M por átomo de carbono: C₁₀ dá M+1 ≈ 11%
¹⁵N (0,36%)M+1cerca de 0,37% por nitrogênio
¹⁸O (0,20%)M+2cerca de 0,2% por oxigênio
³⁴S (4,25%)M+2cerca de 4,4% por enxofre
²⁹Si, ³⁰SiM+1, M+2cerca de 5,1% e 3,4% por silício
³⁷Cl (24,24%)M+2M : M+2 ≈ 3 : 1 para um Cl
⁸¹Br (49,31%)M+2M : M+2 ≈ 1 : 1 para um Br

Aglomerados de cloro e bromo

HalogêniosM : M+2 : M+4 : M+6
Cl100 : 32
Cl₂100 : 64 : 10
Cl₃100 : 96 : 31 : 3
Cl₄78 : 100 : 48 : 10 : 1
Br100 : 97
Br₂51 : 100 : 49
Br₃34 : 100 : 97 : 32
ClBr77 : 100 : 24

Exemplos resolvidos

CH₂Cl₂ (dois cloros)

Íons em m/z 84, 86 e 88 a partir de ³⁵Cl₂, ³⁵Cl³⁷Cl e ³⁷Cl₂.

0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²

M : M+2 : M+4 = 100 : 64 : 10

Bromobenzeno C₆H₅Br

⁷⁹Br e ⁸¹Br são quase iguais: 50,69% e 49,31%.

M (m/z 156) e M+2 (m/z 158) também têm uma parcela de ¹³C.

M : M+2 = 100 : 97,5; M+1 = 6,5%

CHBr₃ (bromofórmio)

Três átomos de Br dão o padrão (1 + 1)³.

Picos em m/z 250, 252, 254 e 256.

34 : 100 : 97 : 32 (próximo de 1 : 3 : 3 : 1)

C₆₀ (buckminsterfulereno)

60 carbonos: M+1 ≈ 60 × 1,08% de M.

A massa monoisotópica é exatamente 720,0000 (o ¹²C define a unidade de massa).

M : M+1 : M+2 = 100 : 65 : 21

Cafeína em ESI positivo

C₈H₁₀N₄O₂ + H⁺ = C₈H₁₁N₄O₂⁺.

194,0804 + 1,00728 (próton) = 195,0877.

[M+H]⁺ m/z 195,0877; M+1 = 10,3%

Vancomicina [M+H]⁺

C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄: 66 carbonos e 2 cloros.

O ¹³C faz M+1 ≈ 77%, e os dois Cl deixam M+2 quase tão alto quanto M.

m/z 1448,4375; M : M+1 : M+2 = 100 : 77 : 98

Cisplatina Pt(NH₃)₂Cl₂

A platina tem ¹⁹⁴Pt 32,9%, ¹⁹⁵Pt 33,8%, ¹⁹⁶Pt 25,2% e ¹⁹⁸Pt 7,4%, combinados com o padrão de Cl₂.

Aglomerado largo de m/z 296 a 306, mais alto em 300

Erros comuns

Precisa da estrutura por trás da fórmula? Desenhe uma molécula no MolDraw, um editor de estruturas químicas online e gratuito, e copie a fórmula ou o SMILES para a calculadora.

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Perguntas frequentes

O que é o pico M+2 e o que o causa?

O pico M+2 fica 2 unidades de massa acima do íon monoisotópico. Picos M+2 grandes vêm do ³⁷Cl (cerca de um terço de M por Cl), do ⁸¹Br (quase igual a M por Br) e do ³⁴S (cerca de 4,4% por S). Picos M+2 pequenos vêm de dois átomos de ¹³C ou do ¹⁸O.

Por que o CH₂Cl₂ mostra picos na proporção 100 : 64 : 10?

Cada cloro é ³⁵Cl (75,76%) ou ³⁷Cl (24,24%). Para dois cloros, a proporção é 0,7576² : 2 × 0,7576 × 0,2424 : 0,2424², ou seja, 100 : 64 : 10 para M, M+2 e M+4.

Como estimar o número de carbonos pelo pico M+1?

Divida a intensidade de M+1 (em % de M) por 1,1. Um M+1 de 11% sugere cerca de 10 carbonos. O nitrogênio acrescenta cerca de 0,37% por átomo, então a estimativa é grosseira para moléculas ricas em N.

Qual é a diferença entre massa monoisotópica e massa média?

A massa monoisotópica usa o isótopo mais abundante de cada elemento e é o que a EM de alta resolução mede. A massa média usa as massas atômicas padrão e é usada para a massa molar. Para a cafeína, elas são 194,0804 e 194,19.

Por que o pico monoisotópico não é o mais alto em moléculas grandes?

Cada carbono tem 1,07% de chance de ser ¹³C. Com cerca de 90 carbonos ou mais, a chance de uma molécula conter pelo menos um ¹³C supera a chance de não conter nenhum, então M+1 passa a ser o pico mais alto.

Como a resolução muda o padrão isotópico?

Com baixo poder de resolução, picos de mesma massa nominal se fundem em um só. Com alto poder de resolução (acima de cerca de 50 000 perto de m/z 500), surge a estrutura fina; por exemplo, os picos de ¹³C₂ e ³⁴S em M+2 se separam por cerca de 0,011 Da.

Quais abundâncias isotópicas a calculadora usa?

Ela usa as abundâncias isotópicas representativas e as massas atômicas da IUPAC para todos os isótopos estáveis de cada elemento, incluindo os metais Fe, Cu, Zn, Se, Sn, Pt, Ru, Pd, Ag e Hg.

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