รูปแบบไอโซโทปในแมสสเปกโทรเมทรี: วิธีอ่าน M+1, M+2 และกลุ่มพีกของแฮโลเจน

เผยแพร่: 19 ต.ค. 2026 · ผู้เขียน: Scidart Academy · เวลาอ่าน: ~7 นาที
แผนภูมิแท่งของรูปแบบไอโซโทปของไดคลอโรมีเทน มีพีกที่ m/z 84, 86 และ 88 ในอัตราส่วน 100 ต่อ 64 ต่อ 10
คลอรีนสองอะตอมทำให้ CH₂Cl₂ มีรูปแบบไอโซโทป 100 : 64 : 10 ที่ m/z 84, 86 และ 88

คำตอบสั้น ๆ: รูปแบบไอโซโทปคือกลุ่มพีกที่โมเลกุลให้ เพราะอะตอมของมันมีหลายไอโซโทป คาร์บอนเพิ่มประมาณ 1.1% ของ M ต่อคาร์บอนหนึ่งอะตอมที่ M+1 คลอรีนหนึ่งอะตอมให้ M : M+2 ≈ 3 : 1 โบรมีนหนึ่งอะตอม ≈ 1 : 1 และกำมะถันเพิ่ม 4.4% ที่ M+2 CH₂Cl₂ แสดง 100 : 64 : 10 ที่ m/z 84, 86 และ 88 เครื่องคำนวณรูปแบบไอโซโทปที่ใช้ฟรีคำนวณรูปแบบแม่นตรงของสูตรหรือ SMILES ใดก็ได้ พร้อมแอดดักต์ ความละเอียด และการเปรียบเทียบกับสเปกตรัมของคุณ

คำศัพท์สำคัญในที่เดียว

รูปแบบไอโซโทปกลุ่มพีกที่โมเลกุลให้ในแมสสเปกตรัม เพราะอะตอมของมันมีหลายไอโซโทป
M, M+1, M+2M คือไอออนโมโนไอโซโทปิก M+1 และ M+2 หนักกว่า 1 และ 2 หน่วยมวล
มวลโมโนไอโซโทปิกมวลที่ใช้ไอโซโทปที่พบมากที่สุดของแต่ละธาตุ คาเฟอีน C₈H₁₀N₄O₂: 194.0804
มวลเฉลี่ยมวลที่ใช้มวลอะตอมมาตรฐาน คาเฟอีน: 194.19 g/mol
มวลนอมินัลมวลจำนวนเต็มจากไอโซโทปที่พบมากที่สุด คาเฟอีน: 194
กำลังแยกR = m/Δm โดย Δm คือความกว้างของพีกที่ครึ่งความสูง (FWHM)

กฎคร่าว ๆ ของไอโซโทป

องค์ประกอบไอโซโทปหนักความอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติผลต่อรูปแบบ
C¹³C1.07%M+1 ≈ 1.1% ของ M ต่อคาร์บอนหนึ่งอะตอม
N¹⁵N0.36%M+1 ≈ 0.37% ต่อไนโตรเจนหนึ่งอะตอม
O¹⁸O0.20%M+2 ≈ 0.2% ต่อออกซิเจนหนึ่งอะตอม
S³⁴S4.25%M+2 ≈ 4.4% ต่อกำมะถันหนึ่งอะตอม
Cl³⁷Cl24.24%M : M+2 ≈ 3 : 1 ต่อคลอรีนหนึ่งอะตอม
Br⁸¹Br49.31%M : M+2 ≈ 1 : 1 ต่อโบรมีนหนึ่งอะตอม
F, P, I, Naไม่มีไอโซโทปเดียว 100%ไม่มีพีกเพิ่ม

เมื่อมีแฮโลเจนหลายอะตอม ให้กระจายทวินาม สำหรับคลอรีน n อะตอม รูปแบบประมาณ (3 + 1)ⁿ Cl สองอะตอมให้ 100 : 64 : 10 Cl สามอะตอมให้ 100 : 96 : 31 : 3 Br สองอะตอมให้ 51 : 100 : 49 และ Br สามอะตอมให้ 34 : 100 : 97 : 32

รูปแบบไอโซโทปของ CH₂Cl₂ (M+•)83848586878889900255075100m/zความเข้มสัมพัทธ์ (%)83.95385.95087.94784.95686.95388.950
CH₂Cl₂ ในรูป M+•: พีกที่ m/z 84, 86 และ 88 ในอัตราส่วน 100 : 64 : 10 จากคลอรีนสองอะตอม

การคำนวณรูปแบบไอโซโทปแบบแม่นตรง

แต่ละธาตุมีพหุนามเล็ก ๆ ของตัวเอง: มวลไอโซโทปพร้อมความอุดมสมบูรณ์ สำหรับคลอรีนคือ 0.7576 (มวล 35) + 0.2424 (มวล 37) โมเลกุลที่มีคลอรีน n อะตอมจะยกกำลังพหุนามนี้ด้วย n แล้วนำพหุนามของทุกธาตุมาคูณกัน เรียกว่าการคอนโวลูชันของพหุนาม

เครื่องคำนวณรูปแบบไอโซโทปคำนวณแบบแม่นตรงสำหรับทุกไอโซโทปเสถียรของทุกธาตุ และเก็บมวลเฉลี่ยของแต่ละพีก ตัดทิ้งเฉพาะพจน์ที่เล็กกว่า 10⁻¹² ของพจน์ที่ใหญ่ที่สุด สำหรับสเปกตรัมแบบ profile ยังเก็บโครงสร้างละเอียดไว้ พีกที่ต่างกันไม่กี่ mDa จึงแยกออกได้ที่กำลังแยกสูง

วิธีใช้เครื่องคำนวณรูปแบบไอโซโทป

  1. เปิดเครื่องคำนวณรูปแบบไอโซโทป
  2. เลือก ชนิดอินพุต: สูตรโมเลกุล หรือ SMILES พิมพ์ใน สูตรหรือ SMILES เช่น C6H5Br หรือ Pt(NH3)2Cl2
  3. เลือก ชนิดไอออน: M+• สำหรับ EI, [M+H]⁺, [M+Na]⁺ หรือ [M+K]⁺ สำหรับ ESI โหมดบวก, [M−H]⁻ หรือ [M+Cl]⁻ สำหรับโหมดลบ หรือ Ion as written สำหรับสูตรที่มีประจุ เช่น [Pt(NH3)4]2+
  4. อ่านมวลโมโนไอโซโทปิก มวลเฉลี่ย และมวลนอมินัล พีกที่เข้มที่สุด และค่า M+1 และ M+2 พร้อมค่าประมาณตามกฎคร่าว ๆ
  5. ตั้ง การแสดงผล เป็น โปรไฟล์ (เลือกความละเอียด) แล้วพิมพ์ กำลังแยก (m/Δm) เพื่อดูรูปร่างบนเครื่องมือของคุณ
  6. เปิด เปรียบเทียบกับสเปกตรัมที่วัดได้ วางคู่ค่า m/z และความเข้มของคุณ แล้วอ่านผลการจับคู่ กด โหลดตัวอย่าง เพื่อทดลอง
  7. บันทึกด้วย ดาวน์โหลด SVG ดาวน์โหลด PNG หรือ ดาวน์โหลด CSV

ตัวอย่างโจทย์

1. ไดคลอโรมีเทน CH₂Cl₂

ไอออน ³⁵Cl₂, ³⁵Cl³⁷Cl และ ³⁷Cl₂ ปรากฏที่ m/z 84, 86 และ 88 อัตราส่วน = 0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424² = 100 : 64 : 10 M+1 เล็ก ๆ (1.1%) มาจากคาร์บอนหนึ่งอะตอม

2. โบรโมเบนซีน C₆H₅Br

M ที่ m/z 156 และ M+2 ที่ m/z 158 ในอัตราส่วน 100 : 97.5 เพราะ ⁷⁹Br และ ⁸¹Br มี 50.69% และ 49.31% M+1 เป็น 6.5% จากคาร์บอนหกอะตอม

3. คาเฟอีนในอิเล็กโทรสเปรย์โหมดบวก

C₈H₁₀N₄O₂ มีมวลโมโนไอโซโทปิก 194.0804 การเติมโปรตอน (1.00728) ให้ [M+H]⁺ ที่ m/z 195.0877 M+1 เป็น 10.3% ของ M: 8 × 1.08% จากคาร์บอน บวก 4 × 0.37% จากไนโตรเจน

4. ฟูลเลอรีน C₆₀

มวลโมโนไอโซโทปิก 720.0000 ด้วยคาร์บอน 60 อะตอม M+1 เป็น 65% และ M+2 เป็น 21% ของ M เมื่อเกินประมาณ 90 คาร์บอน M+1 จะสูงกว่า M

5. แวนโคมัยซิน C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄

[M+H]⁺ ที่ m/z 1448.4375 คาร์บอน 66 อะตอมทำให้ M+1 ประมาณ 77% และคลอรีนสองอะตอมดัน M+2 ไปประมาณ 98% M, M+1 และ M+2 จึงสูงเกือบเท่ากัน

6. ซิสพลาติน Pt(NH₃)₂Cl₂

แพลทินัมมีไอโซโทปหลักสี่ตัว (¹⁹⁴Pt 32.9%, ¹⁹⁵Pt 33.8%, ¹⁹⁶Pt 25.2%, ¹⁹⁸Pt 7.4%) เมื่อรวมกับ Cl₂ กลุ่มพีกกระจายตั้งแต่ m/z 296 ถึง 306 และพีกที่สูงที่สุดอยู่ที่ m/z 300 ไม่ใช่ที่พีกโมโนไอโซโทปิก 299

ตารางสรุป: รูปแบบบอกอะไรคุณ

สิ่งที่เห็นสาเหตุที่น่าจะเป็น
M+1 ≈ 1.1% × n ของ Mคาร์บอน n อะตอม
M+2 ≈ 33% ของ Mคลอรีนหนึ่งอะตอม
M+2 ≈ Mโบรมีนหนึ่งอะตอม
M : M+2 : M+4 ≈ 100 : 64 : 10คลอรีนสองอะตอม
M : M+2 : M+4 ≈ 1 : 2 : 1โบรมีนสองอะตอม
M+2 ≈ 4 ถึง 5% ของ Mกำมะถันหนึ่งอะตอม
พีกไอโซโทปห่างกัน 0.5ไอออนประจุ 2+
กลุ่มพีกกว้างที่มีหลายพีกโลหะที่มีหลายไอโซโทป (Sn, Pt, Hg, Ru, Pd)

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • เปรียบเทียบพีก ESI กับมวลของโมเลกุลที่เป็นกลาง ให้บวกหรือลบแอดดักต์ก่อน
  • ใช้มวลเฉลี่ยในงานความละเอียดสูง HRMS วัด m/z แบบโมโนไอโซโทปิก
  • คิดว่า M เป็นพีกที่สูงที่สุดเสมอ โมเลกุลขนาดใหญ่และโลหะหลายชนิดมีพีกที่สูงที่สุดอยู่เหนือ M
  • ลืมมวลอิเล็กตรอนสำหรับ m/z แม่นตรง มีค่า 0.000549 Da ต่อประจุ ซึ่งมีผลในระดับ ppm
  • เขียน CO แทนโคบอลต์หรือ CL แทนคลอรีน ให้ใช้ Co และ Cl

เคล็ดลับการสอบ

  • A-level และ IB: คู่พีก 3 : 1 ที่ห่างกันสองหน่วยหมายถึง Cl หนึ่งอะตอม คู่ 1 : 1 หมายถึง Br หนึ่งอะตอม สามพีก 1 : 2 : 1 หมายถึง Br สองอะตอม 9 : 6 : 1 หมายถึง Cl สองอะตอม
  • A-level: จำนวนคาร์บอน ≈ (ความสูงของ M+1 / ความสูงของ M) × 100 / 1.1
  • AP Chemistry: แมสสเปกตรัมของธาตุให้ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปโดยตรง มวลอะตอมเฉลี่ย = Σ (มวลไอโซโทป × สัดส่วน)
  • JEE และ NEET: ฝึกคำนวณมวลอะตอมเฉลี่ยจากข้อมูลไอโซโทป เช่น Cl: 0.7576 × 34.969 + 0.2424 × 36.966 = 35.45
  • ระดับมหาวิทยาลัย: ใช้มวลแม่นยำ (ภายใน 5 ppm) ร่วมกับรูปแบบไอโซโทปเพื่อเลือกระหว่างสูตรที่เป็นไปได้ และใช้พีก A+2 เพื่อนับ S, Cl และ Br

ตรวจสูตรใดก็ได้ด้วยเครื่องคำนวณรูปแบบไอโซโทป แล้วเปรียบเทียบกับสเปกตรัมของคุณในโปรแกรมดูแมสสเปกตรัม

คำถามและคำตอบ

รูปแบบไอโซโทปในแมสสเปกโทรเมทรีคืออะไร

คือกลุ่มพีกที่โมเลกุลให้ เพราะอะตอมของมันมีอยู่หลายไอโซโทป ความสูงสัมพัทธ์ของ M, M+1, M+2 และพีกถัดไปขึ้นกับชนิดธาตุและจำนวนของแต่ละธาตุ

จะสังเกตคลอรีนและโบรมีนในแมสสเปกตรัมได้อย่างไร

คลอรีนหนึ่งอะตอมให้ M และ M+2 ในอัตราส่วน 3 : 1 โบรมีนหนึ่งอะตอมให้ M และ M+2 ในอัตราส่วน 1 : 1 คลอรีนสองอะตอมให้ 100 : 64 : 10 และโบรมีนสองอะตอมให้ประมาณ 1 : 2 : 1

หาจำนวนอะตอมคาร์บอนจากพีก M+1 ได้อย่างไร

หารความสูงของ M+1 (เป็นร้อยละของ M) ด้วย 1.1 M+1 ที่ 11% หมายถึงคาร์บอนประมาณ 10 อะตอม ไนโตรเจนเพิ่มประมาณ 0.37% ต่ออะตอม จึงต้องลบส่วนนี้ออกก่อนหากมี N

มวลโมโนไอโซโทปิกของคาเฟอีนเป็นเท่าใด

คาเฟอีน C₈H₁₀N₄O₂ มีมวลโมโนไอโซโทปิก 194.0804 และมวลเฉลี่ย 194.19 ไอออน [M+H]⁺ ปรากฏที่ m/z 195.0877

ทำไมพีกที่สูงที่สุดจึงไม่ใช่พีกโมโนไอโซโทปิกในโมเลกุลขนาดใหญ่

คาร์บอนแต่ละอะตอมมีโอกาส 1.07% ที่จะเป็น ¹³C เมื่อมีคาร์บอนประมาณ 90 อะตอมขึ้นไป โมเลกุลส่วนใหญ่จะมี ¹³C อย่างน้อยหนึ่งอะตอม พีก M+1 จึงสูงกว่า M

โหมด centroid กับ profile ต่างกันอย่างไร

โหมด centroid แสดงหนึ่งแท่งต่อพีกไอโซโทปหนึ่งพีก โหมด profile แสดงรูปร่างพีกจริงที่มีความกว้างตามกำลังแยก FWHM = m/R พีกที่อยู่ใกล้กันจึงรวมกันที่ความละเอียดต่ำและแยกออกที่ความละเอียดสูง

ทำไมพีกไอโซโทปของบางไอออนจึงห่างกัน 0.5

ระยะห่างคือ 1/z ไอออนที่มีประจุสองอย่าง [M+2H]²⁺ มีพีกไอโซโทปห่างกัน 0.5 m/z และไอออนที่มีประจุสามมีพีกห่างกัน 0.33

อัปเดตล่าสุด: