Kütle Spektrometrisinde İzotop Desenleri: M+1, M+2 ve Halojen Kümeleri Nasıl Okunur
Kısa yanıt: İzotop deseni, bir molekülün atomlarının birkaç izotopu olduğu için verdiği pik kümesidir. Karbon, M+1'de karbon başına M'nin yaklaşık %1,1'i kadar ekler. Bir klor M : M+2 ≈ 3 : 1, bir brom ≈ 1 : 1 verir; kükürt M+2'de %4,4 ekler. CH₂Cl₂ m/z 84, 86 ve 88'de 100 : 64 : 10 gösterir. Ücretsiz izotop deseni hesaplayıcı herhangi bir formül veya SMILES için kesin deseni katılma iyonları, çözünürlük ve spektrumunuzla karşılaştırmayla birlikte hesaplar.
Temel terimler tek yerde
| İzotop deseni | Bir molekülün, atomları farklı izotoplar hâlinde bulunduğu için kütle spektrumunda verdiği pik kümesi. |
|---|---|
| M, M+1, M+2 | M monoizotopik iyondur. M+1 ve M+2, 1 ve 2 kütle birimi daha ağırdır. |
| Monoizotopik kütle | Her elementin en bol izotopu kullanılarak hesaplanan kütle. Kafein C₈H₁₀N₄O₂: 194,0804. |
| Ortalama kütle | Standart atom ağırlıkları kullanılarak hesaplanan kütle. Kafein: 194,19 g/mol. |
| Nominal kütle | En bol izotoplardan hesaplanan tam sayı kütle. Kafein: 194. |
| Ayırma gücü | R = m/Δm; Δm yarı yükseklikteki pik genişliğidir (FWHM). |
İzotoplar için pratik kurallar
| Element | Ağır izotop | Doğal bolluk | Desene etkisi |
|---|---|---|---|
| C | ¹³C | 1.07% | M+1 ≈ karbon başına M'nin %1,1'i |
| N | ¹⁵N | 0.36% | M+1 ≈ azot başına %0,37 |
| O | ¹⁸O | 0.20% | M+2 ≈ oksijen başına %0,2 |
| S | ³⁴S | 4.25% | M+2 ≈ kükürt başına %4,4 |
| Cl | ³⁷Cl | 24.24% | M : M+2 ≈ klor başına 3 : 1 |
| Br | ⁸¹Br | 49.31% | M : M+2 ≈ brom başına 1 : 1 |
| F, P, I, Na | yok | %100 tek izotop | ek pik yok |
Birkaç halojen varsa binomu açın. n klor için desen kabaca (3 + 1)ⁿ şeklindedir. İki Cl 100 : 64 : 10, üç Cl 100 : 96 : 31 : 3, iki Br 51 : 100 : 49 ve üç Br 34 : 100 : 97 : 32 verir.
Kesin bir izotop deseni nasıl hesaplanır
Her element küçük bir polinom katkısında bulunur: izotop kütleleri ve bollukları. Klor için bu 0,7576 (kütle 35) + 0,2424 (kütle 37)'dir. n klor atomlu bir molekül bunu n'inci kuvvete yükseltir. Ardından tüm elementlerin polinomları birbiriyle çarpılır. Buna polinom konvolüsyonu denir.
İzotop deseni hesaplayıcı bunu her elementin her kararlı izotopu için kesin olarak yapar ve her pikin ortalama kütlesini korur. Yalnızca en büyüğün 10⁻¹²'sinden küçük terimleri atar. Profil spektrumu için ince yapıyı da korur, böylece birkaç mDa farklı pikler yüksek ayırma gücünde ayrılabilir.
İzotop deseni hesaplayıcı nasıl kullanılır
- İzotop deseni hesaplayıcısını açın.
- Girdi türü'nü seçin: Molekül formülü veya SMILES. Bunu Formül veya SMILES alanına yazın, örneğin
C6H5BrveyaPt(NH3)2Cl2. - İyon türü'nü seçin: EI için M+•, pozitif ESI için [M+H]⁺, [M+Na]⁺ veya [M+K]⁺, negatif mod için [M−H]⁻ veya [M+Cl]⁻ ya da
[Pt(NH3)4]2+gibi yüklü bir formül için Ion as written. - Monoizotopik, ortalama ve nominal kütleyi, en şiddetli piki ve M+1 ile M+2 değerlerini pratik kural tahminleriyle birlikte okuyun.
- Cihazınızdaki şekli görmek için Görünüm'ü Profil (çözünürlük seçin) olarak ayarlayın ve bir Ayırma gücü (m/Δm) yazın.
- Gözlenen bir spektrumla karşılaştır'ı açın, m/z ve şiddet çiftlerinizi yapıştırın ve eşleşme sonucunu okuyun. Denemek için Örnek yükle'ye basın.
- SVG indir, PNG indir veya CSV indir ile kaydedin.
Çözümlü örnekler
1. Diklorometan, CH₂Cl₂
³⁵Cl₂, ³⁵Cl³⁷Cl ve ³⁷Cl₂ iyonları m/z 84, 86 ve 88'de görünür. Oran = 0,7576² : 2 × 0,7576 × 0,2424 : 0,2424² = 100 : 64 : 10. Küçük M+1 (%1,1) tek karbondan gelir.
2. Bromobenzen, C₆H₅Br
⁷⁹Br ve ⁸¹Br %50,69 ve %49,31 olduğu için m/z 156'da M ve m/z 158'de M+2, 100 : 97,5 oranındadır. M+1, altı karbondan gelen %6,5'tir.
3. Pozitif elektrosprey'de kafein
C₈H₁₀N₄O₂'nin monoizotopik kütlesi 194,0804'tür. Bir proton (1,00728) eklemek m/z 195,0877'de [M+H]⁺ verir. M+1, M'nin %10,3'üdür: karbondan 8 × %1,08 artı azottan 4 × %0,37.
4. C₆₀ fulleren
Monoizotopik kütle 720,0000. 60 karbonla M+1, M'nin %65'i, M+2 ise %21'idir. Yaklaşık 90 karbonun üzerinde M+1, M'den yüksek olur.
5. Vankomisin, C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄
m/z 1448,4375'te [M+H]⁺. 66 karbon M+1'i yaklaşık %77 yapar ve iki klor M+2'yi yaklaşık %98'e çıkarır, bu yüzden M, M+1 ve M+2 neredeyse aynı yüksekliktedir.
6. Sisplatin, Pt(NH₃)₂Cl₂
Platinin dört ana izotopu vardır (¹⁹⁴Pt %32,9, ¹⁹⁵Pt %33,8, ¹⁹⁶Pt %25,2, ¹⁹⁸Pt %7,4). Cl₂ ile birleşince küme m/z 296'dan 306'ya yayılır ve en yüksek pik monoizotopik 299'da değil, m/z 300'dedir.
Özet tablo: desen size ne söyler
| Gördüğünüz | Olası neden |
|---|---|
| M+1 ≈ M'nin %1,1 × n'si | n karbon atomu |
| M+2 ≈ M'nin %33'ü | bir klor |
| M+2 ≈ M | bir brom |
| M : M+2 : M+4 ≈ 100 : 64 : 10 | iki klor |
| M : M+2 : M+4 ≈ 1 : 2 : 1 | iki brom |
| M+2 ≈ M'nin %4 ila 5'i | bir kükürt |
| 0,5 aralıklı izotop pikleri | 2+ yüklü bir iyon |
| Çok pikli geniş küme | birkaç izotopu olan bir metal (Sn, Pt, Hg, Ru, Pd) |
Sık yapılan hatalar
- Bir ESI pikini nötr kütleyle karşılaştırmak. Önce katılma iyonunu ekleyin veya çıkarın.
- Yüksek çözünürlüklü çalışmada ortalama kütle kullanmak. HRMS monoizotopik m/z ölçer.
- M'nin her zaman en yüksek pik olduğunu varsaymak. Büyük moleküllerde ve birçok metalde en yüksek pik M'nin üzerindedir.
- Kesin m/z için elektron kütlesini unutmak. Yük başına 0,000549 Da'dır ve ppm düzeyinde önemlidir.
- Kobalt için CO veya klor için CL yazmak. Co ve Cl kullanın.
Sınav ipuçları
- A-level ve IB: iki birim aralıklı 3 : 1 bir çift bir Cl, 1 : 1 bir çift bir Br demektir. 1 : 2 : 1 oranında üç pik iki Br, 9 : 6 : 1 iki Cl demektir.
- A-level: karbon sayısı ≈ (M+1 yüksekliği / M yüksekliği) × 100 / 1,1.
- AP Chemistry: elementlerin kütle spektrumları izotop bolluklarını doğrudan verir. Ortalama atom kütlesi = Σ (izotop kütlesi × kesir).
- JEE ve NEET: izotop verilerinden ortalama atom kütlesi hesaplama alıştırması yapın, örneğin Cl: 0,7576 × 34,969 + 0,2424 × 36,966 = 35,45.
- Üniversite: aday formüller arasında seçim yapmak için doğru kütleyi (5 ppm içinde) izotop deseniyle birlikte kullanın ve S, Cl ve Br saymak için A+2 piklerini kullanın.
Herhangi bir formülü izotop deseni hesaplayıcıyla kontrol edin, ardından kütle spektrumu görüntüleyicisinde spektrumunuzla karşılaştırın.
Sorular ve yanıtlar
Kütle spektrometrisinde izotop deseni nedir?
Bir molekülün, atomları farklı izotoplar hâlinde bulunduğu için verdiği pik grubudur. M, M+1, M+2 ve diğerlerinin bağıl yükseklikleri elementlere ve her birinden kaç tane bulunduğuna bağlıdır.
Bir kütle spektrumunda klor ve bromu nasıl tanırım?
Bir klor 3 : 1 oranında M ve M+2 verir. Bir brom 1 : 1 oranında M ve M+2 verir. İki klor 100 : 64 : 10, iki brom ise yaklaşık 1 : 2 : 1 verir.
M+1 pikinden karbon atomu sayısını nasıl bulurum?
M+1 yüksekliğini (M'nin yüzdesi olarak) 1,1'e bölün. %11'lik bir M+1 yaklaşık 10 karbon demektir. Azot atom başına yaklaşık %0,37 ekler, bu yüzden N varsa önce bunu çıkarın.
Kafeinin monoizotopik kütlesi nedir?
Kafein, C₈H₁₀N₄O₂, 194,0804 monoizotopik kütleye ve 194,19 ortalama kütleye sahiptir. [M+H]⁺ iyonu m/z 195,0877'de görünür.
Büyük moleküllerde en yüksek pik neden monoizotopik pik değildir?
Her karbonun ¹³C olma olasılığı %1,07'dir. Yaklaşık 90 veya daha fazla karbonda moleküllerin çoğu en az bir ¹³C içerir, bu yüzden M+1 piki M'den yüksek olur.
Sentroid ve profil modu arasındaki fark nedir?
Sentroid modu her izotop piki için bir çubuk gösterir. Profil modu ise genişliği ayırma gücüyle belirlenen gerçek pik şeklini gösterir, FWHM = m/R; bu yüzden yakın pikler düşük çözünürlükte birleşir, yüksek çözünürlükte ayrılır.
Bazı iyonlarda izotop pikleri neden 0,5 aralıklıdır?
Aralık 1/z'dir. [M+2H]²⁺ gibi çift yüklü bir iyonun izotop pikleri 0,5 m/z aralıklıdır, üç yüklü bir iyonun pikleri ise 0,33 aralıklıdır.