波譜學與結構鑑定
同位素模式
碳有兩種穩定形態:大多數原子是碳-12,但大約每一百個裡有一個是略重的碳-13。氯和溴各有兩種較重的形態,比例都很醒目。由於真實樣品是這些同位素的混合,分子不會給出一條乾淨的單線——它給出一小簇峰,而這簇峰內部各峰的相對高度,即同位素模式,能洩露出究竟含有哪些原子。
有兩種模式特別有用、值得記住。氯有兩種豐度高的同位素,氯-35 和氯-37,比例大約 3 比 1。所以任何含一個氯的分子都會顯示相隔兩個質量單位的兩個峰(M 和 M+2),高度比約為 3 比 1——一目了然。溴更乾脆:溴-79 和溴-81 豐度幾乎相等,所以一個溴給出 M 和 M+2 一對幾乎等高的峰,像兩座並立的孿生塔。分子離子上方緊挨著的一個小 M+1 峰,來自碳-13,它隨分子含碳數成比例增長,給出一個粗略的碳數。
這些模式把質譜儀變成了一台快速的元素偵測器。看到相隔兩個單位、3 比 1 的雙峰,化學家立刻懷疑有氯;看到近乎等高的雙峰,則懷疑有溴。這對藥物代謝物、農藥、阻燃劑、以及任何含鹵素的分子都極有價值——早在其餘結構被解出之前,同位素特徵就已確認了鹵素。
氯甲烷(CH3Cl)顯示兩個分子離子峰:m/z 50(含 35Cl)和 m/z 52(含 37Cl),高度比約 3:1。溴甲烷(CH3Br)則顯示 m/z 94 和 96,比例約 1:1,標記出溴。
氯給出 3:1 的 M/M+2 雙峰;溴給出相隔兩個質量單位、約 1:1 的雙峰。
M+2 雙峰意味著含氯或含溴,而不是分子量不確定。兩個峰都是真實的分子離子,只是各自分子裡恰好含的同位素不同罷了。
又稱
另見