С помощью одного единственного прибора масс-спектрометра можно получить большое количество информации о соединении. И с помощью этой информации можно идентифицировать вещества.
Начнем с простого. Можно определить молекулярную массу вещества. Каждое вещество имеет свою массу. Некоторые вещества имеют одинаковые молекулярные массы, но в основном молекулярные массы отличаются.
Но и вещества с одинаковой молекулярной массой (если они не изомеры), отличаются хоть не на много, но все же, в десятичных значениях молекулярной массы. Только изотоп углерода-12 имеет молекулярную массу 12,0000. Все остальные атомы имеют ненулевые значения после запятой.
Учтите, что, говоря о нецелых значениях, речь не идет о средней молекулярной массе смеси изотопов. Речь идет о нецелом значении молекулярной массы каждого отдельного изотопа. И отмечаются в масс-спектре вещества и части веществ, содержащие конкретные изотопы.
Используя масс-спектрометры высокого разрешения, можно различить и вещества с одинаковой молекулярной массой.
Обычно, молекулярную массу в масс-спектре определяют по пику с самой большим значением по оси y на диаграмме. Однако, вещества в процессе анализа подвергаются фрагментации. Если она очень сильная, а это происходит, когда образуются очень устойчивые катионы, то молекулярный пик может быть совсем незаметным. К сожалению...
Выше я написала, что молекулярный ион имеет самое большое значение по оси y. Но сейчас я немного уточню эту информацию. После молекулярного пика могут находиться, а точнее, будут находиться еще несколько пиков. Это происходит из-за наличия изотопов. Например, из-за наличия изотопа углерода-13 (а это наличие в каждом веществе неизбежно), будет справа от молекулярного иона еще один небольшой пик. Небольшой, если атомов углерода в веществе мало, а если много, то уже достаточно приличный пик.
И это не единственный пример.
У каждого вещества свой неповторимый график масс-спектра, поэтому графики можно интерпретировать также, сверяя с базой данных, совсем, как отпечатки пальцев.
Также интерпретируют, какое это вещество по фрагментации, по наличию пиков, отвечающим за фрагменты.
При фрагментации молекулярный ион распадается на части. Причем, катионом может стать и одна и другая часть. Однако, на практике в большем соотношении будет более стабильный катион. Например, это может быть третичный катион (более стабилен, чем первичный), либо катион, стабилизированный резонансом.
Рассмотрим график для н-гексана. В нем много С-С одинарных связей, сходных по строению. В процессе может разорваться любая из этих связей, поэтому образуется много пиков.
Как можно интерпретировать пики? Во первых, если значение маленькое, то можно подобрать по значению состав маленького катиона.
Если же значение большое, то, отняв от значения молекулярного иона, мы получим маленькую цифру, которая будет соответствовать радикалу, отщепившемуся от молекулярного иона путем фрагментирования.
Изомерные соединения можно различить по пикам фрагментов.
Рассмотрим задание по идентификации спектров изомерных веществ.
Проанализируем и сравним наличие пиков в результате фрагментации. И сравним с предполагаемыми пиками каждого из соединений. Преимущественно рассматриваем самые высокие пики.
Закрепите решением задач:
Далее читайте о специфических расщеплениях веществ с распространенными функциональными группами.