同位素分布計算器（質譜分析）
重點摘要：質譜用同位素分布計算器：輸入分子式或 SMILES 與離子類型，即可得到每個同位素峰的 m/z 與相對強度、單一同位素、平均與標稱質量、棒狀或輪廓圖、M+1 與 M+2 經驗法則，並與您觀測到的峰比對。免費、在網頁瀏覽器中執行，無需下載。
分布圖由每種元素的天然同位素豐度精確計算，包括 Cl、Br、S、Si 以及 Fe、Cu、Zn、Se、Sn、Pt、Ru、Pd、Ag 與 Hg 等金屬。電荷與加成離子的計算已包含電子質量。
範例
與觀測光譜比對
峰列表
如何使用同位素分布計算器
- 輸入分子式，例如
C6H5Br、Pt(NH3)2Cl2或CuSO4·5H2O，或將輸入類型切換為 SMILES。請使用正確的大小寫（Cl，而不是 CL）。 - 選擇離子類型：電子游離用 M+•，正離子電灑用 [M+H]⁺ 或 [M+Na]⁺，負離子模式用 [M−H]⁻。若為
[Pt(NH3)4]2+這類帶電錯合物，請選擇依所寫的離子。 - 查看單一同位素、平均與標稱質量，再查看含 m/z、相對強度與 M 百分比的峰列表。
- 選擇輪廓圖與解析能力，看看在您的儀器上峰如何合併或分開。
- 開啟與觀測光譜比對並貼上您的峰，檢查是否相符。以下載 SVG、下載 PNG或下載 CSV儲存。
同位素分布如何計算
大多數元素有一種以上的穩定同位素。碳有 98.93% 的 ¹²C 與 1.07% 的 ¹³C；氯有 75.76% 的 ³⁵Cl 與 24.24% 的 ³⁷Cl。因此分子在質譜中會以一群峰出現：即同位素分布。
若某元素的同位素豐度為 a 與 b，n 個原子會給出 (a + b)ⁿ 的各項。整個分子式則是將所有元素的分布相乘，也就是多項式摺積。計算器會精確計算每種元素的每個同位素，只捨去小於最大峰 10⁻¹² 的項。
Cl₂：(0.7576 + 0.2424)² = 0.574（M）+ 0.367（M+2）+ 0.059（M+4）→ 100 : 64 : 10
三種不同的質量
- 單一同位素質量：使用每種元素豐度最高的同位素（¹²C、¹H、¹⁴N、¹⁶O、³⁵Cl、⁷⁹Br、⁵⁶Fe、¹⁹⁵Pt）。咖啡因 C₈H₁₀N₄O₂ = 194.0804。
- 平均質量：使用標準原子量，與莫耳質量相同。咖啡因 = 194.19 g/mol。
- 標稱質量：由豐度最高的同位素得到的整數質量。咖啡因 = 194。
對於離子，會納入移除或加入的電子質量（每個 0.000549 Da），m/z 為質量除以 |z|。輪廓光譜中每個同位素峰的寬度為 FWHM = m/R，其中 R 為解析能力。
M+1 與 M+2 的經驗法則
| 同位素 | 影響 | 快速規則 |
|---|---|---|
| ¹³C (1.07%) | M+1 | 每個碳原子約為 M 的 1.1%：C₁₀ 的 M+1 ≈ 11% |
| ¹⁵N (0.36%) | M+1 | 每個氮約 0.37% |
| ¹⁸O (0.20%) | M+2 | 每個氧約 0.2% |
| ³⁴S (4.25%) | M+2 | 每個硫約 4.4% |
| ²⁹Si, ³⁰Si | M+1, M+2 | 每個矽分別約 5.1% 與 3.4% |
| ³⁷Cl (24.24%) | M+2 | 一個 Cl 時 M : M+2 ≈ 3 : 1 |
| ⁸¹Br (49.31%) | M+2 | 一個 Br 時 M : M+2 ≈ 1 : 1 |
氯與溴的峰群
| 鹵素 | 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 |
範例解析
CH₂Cl₂（兩個氯）
m/z 84、86 與 88 的離子分別來自 ³⁵Cl₂、³⁵Cl³⁷Cl 與 ³⁷Cl₂。
0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²
M : M+2 : M+4 = 100 : 64 : 10
溴苯 C₆H₅Br
⁷⁹Br 與 ⁸¹Br 幾乎相等：50.69% 與 49.31%。
M（m/z 156）與 M+2（m/z 158）也各帶有 ¹³C 的貢獻。
M : M+2 = 100 : 97.5，M+1 = 6.5%
CHBr₃（溴仿）
三個 Br 原子產生 (1 + 1)³ 的分布。
峰位於 m/z 250、252、254 與 256。
34 : 100 : 97 : 32（接近 1 : 3 : 3 : 1）
C₆₀（巴克明斯特富勒烯）
60 個碳：M+1 ≈ M 的 60 × 1.08%。
單一同位素質量恰為 720.0000（¹²C 定義了質量單位）。
M : M+1 : M+2 = 100 : 65 : 21
正離子 ESI 中的咖啡因
C₈H₁₀N₄O₂ + H⁺ = C₈H₁₁N₄O₂⁺.
194.0804 + 1.00728（質子）= 195.0877。
[M+H]⁺ m/z 195.0877，M+1 = 10.3%
萬古黴素 [M+H]⁺
C₆₆H₇₅Cl₂N₉O₂₄：66 個碳與 2 個氯。
¹³C 使 M+1 ≈ 77%，兩個 Cl 使 M+2 幾乎與 M 一樣高。
m/z 1448.4375；M : M+1 : M+2 = 100 : 77 : 98
順鉑 Pt(NH₃)₂Cl₂
鉑有 ¹⁹⁴Pt 32.9%、¹⁹⁵Pt 33.8%、¹⁹⁶Pt 25.2% 與 ¹⁹⁸Pt 7.4%，並與 Cl₂ 的分布混合。
從 m/z 296 到 306 的寬峰群，最高峰在 300
常見錯誤
- 混淆單一同位素質量與平均質量。高解析質譜量測的是單一同位素 m/z；莫耳質量使用平均原子量。
- 以為單一同位素峰一定最高。碳數約超過 90，或含 Br、Pt、Sn、Hg 時，最強峰常是 M+1、M+2 或更高。
- 忘記加成離子。電灑游離中很少看到 M 本身：請尋找 [M+H]⁺（+1.00728）、[M+Na]⁺（+22.98922）或 [M−H]⁻。
- 把 M+2 只當成兩個 ¹³C 原子。很高的 M+2（超過 M 的 30%）表示含有 Cl、Br 或 S，而不是碳造成的。
- 忽略電荷數。2+ 離子的同位素峰相距 0.5 m/z，而不是 1。
- 大小寫錯誤。CO 是一氧化碳；Co 是鈷。Cl、Br 與 Si 的第二個字母請用小寫。
需要分子式背後的結構嗎？在免費的線上化學結構編輯器 MolDraw 中繪製分子，並將其分子式或 SMILES 複製到計算器中。
開啟 MolDraw 編輯器常見問題
M+2 峰是什麼？由什麼造成？
M+2 峰比單一同位素離子高 2 個質量單位。較大的 M+2 峰來自 ³⁷Cl（每個 Cl 約為 M 的三分之一）、⁸¹Br（每個 Br 約與 M 相等）與 ³⁴S（每個 S 約 4.4%）。較小的 M+2 峰來自兩個 ¹³C 原子或 ¹⁸O。
為什麼 CH₂Cl₂ 的峰比例是 100 : 64 : 10？
每個氯原子為 ³⁵Cl（75.76%）或 ³⁷Cl（24.24%）。兩個氯時比例為 0.7576² : 2 × 0.7576 × 0.2424 : 0.2424²，即 M、M+2 與 M+4 為 100 : 64 : 10。
如何由 M+1 峰估計碳數？
將 M+1 強度（以 M 的 % 表示）除以 1.1。M+1 為 11% 表示約有 10 個碳。每個氮原子約增加 0.37%，因此含氮多的分子估計較粗略。
單一同位素質量與平均質量有什麼不同？
單一同位素質量使用每種元素豐度最高的同位素，是高解析質譜所量測的值。平均質量使用標準原子量，用於莫耳質量。咖啡因分別為 194.0804 與 194.19。
為什麼大分子的單一同位素峰不是最高的？
每個碳有 1.07% 的機率是 ¹³C。碳數約 90 以上時，分子至少含一個 ¹³C 的機率會超過完全不含的機率，因此 M+1 成為最高峰。
解析度如何改變同位素分布？
解析能力低時，標稱質量相同的峰會合併為一。解析能力高時（在 m/z 500 附近約高於 50 000），會出現精細結構，例如 M+2 的 ¹³C₂ 與 ³⁴S 峰相距約 0.011 Da 而分開。
計算器使用哪些同位素豐度？
使用 IUPAC 代表性同位素豐度及各元素所有穩定同位素的原子質量，包括金屬 Fe、Cu、Zn、Se、Sn、Pt、Ru、Pd、Ag 與 Hg。
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