質譜法

同位素圖案(isotope pattern)

/ EYE-so-tope PAT-ern /

想象一張全家福,大多數兄弟姊妹身高相同,但可以預料地有那麼幾個略高一點,只因他們恰好穿了底更厚的鞋。原子也有這樣的「身高」變體——同位素,它們是同一種元素,質量卻略有不同——而由於大自然以固定的比例把它們混在一起,一個分子出現時並不是一個乾淨的峰,而是一小簇有規律的峰。

同位素圖案是指單一化合物所產生的一組緊挨著的峰,原因在於它的原子裡含有天然存在的、質量不同的同位素。例如,大多數碳是碳-12,但大約每一百個裡有一個是較重的碳-13,所以任何含碳的離子都伴有一個高出一個質量單位的較小的峰。這些峰的相對高度遵循各同位素的天然豐度。

它之所以重要,是因為這一簇峰的形狀洩露了存在哪些原子:像氯和溴這樣的元素會留下毫不含糊的雙峰特徵,而從碳-13 峰的大小還可以數出碳原子的數目。需要注意的是:對於很大的分子,同位素圖案變得更難讀,那裡的峰會併成一個寬闊的包絡;對於無法把它們乾淨分開的低解析度儀器也是如此。

一種含有一個氯原子的化合物會顯示出兩個相隔兩個質量單位、比例約為 3:1 的分子離子峰,因為氯大約四分之三是氯-35、四分之一是氯-37——這立即就洩露了氯的存在。

同位素峰的圖案揭示了分子含有哪些元素。

同位素圖案是由大自然固定的同位素豐度所決定的,因此它可以預測,並能為任何擬定的化學式預先算出——把觀測到的那一簇峰與算出的相比較,是對一個初步鑑定的有力檢驗。

又稱
isotopic distribution同位素图案同位素圖案同位素分布