质谱法

想象你能用一台精确得难以想象的天平称出单个分子的重量，然后故意把它砸碎，再称每一块碎片的重量。本质上，这就是质谱法。红外或 NMR 是用光或射频去"沐浴"分子，而质谱不同——它真的去称分子和它碎片的重量。回报是分子的质量——再从极精确的质量得到分子式——以及从它如何碎裂得来的大量结构线索。

用平实的步骤来说机理。样品被气化并被轰击，经典做法是用一束电子，把分子上的一个电子打掉，生成一个带正电的自由基阳离子，叫分子离子。多数分子离子并不稳定，随后裂解成更小的带电碎片。所有这些离子被加速，送入磁场或电场，按它们的质荷比（写作 m/z）分选；由于多数只带一个电荷，m/z 实际上就等于质量。检测器数出在每个质量处到达多少离子，得到一张谱图：一片竖线的森林，每条对应一种碎片质量，最高的那条叫基峰。

质谱极其灵敏——能检测出极微量，这正是它支撑药检、兴奋剂检测、法医毒理、以及检测水中污染物的原因。用高分辨率仪器，质量测得如此精确（小数点后四位甚至更多），以至于可以直接读出确切的分子式，因为比如 C2H4 和 CO 的精确质量很不一样，尽管两者都接近 28。若先接一台色谱把混合物分开，它就能逐个鉴定复杂样品中的各组分。