Univerzita Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem Přírodovědecká fakulta Organická chemie Doc. Čermák 2014 Spektroskopie
Spektroskopie nukleární magnetické rezonance a její použití k určení struktury 3 2 3 3 ( 2 ) 5 2 O 3 2 2 2 O 3 2 2 O 3 3 Spektroskopie je instrumentální technika k určení struktury molekul, obvykle založená na rozdílech v absorbci elektromagnetického záření těchto molekul. V organické chemii se nejčastěji používají: 1. Spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR) 2. Infračervená spektroskopie (IR, někdy IČ) 3. Ultrafialová spektroskopie (UV) a dvě metody založené na jiných principech 4. motnostní spektrometrie (MS) 5. Rentgenová difrakce (X-ray)
Spektrum elektromagnetického záření E [kcal/mol] > 300 300-40 35-2 2,0 0,1 10-4 10-6 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10-1 Rentgen. paprsky Daleká UV oblast UV Vid. oblast Blízká infračervená oblast Daleká infračervená oblast Mikrovlny ν [cm -1 ] Radiové vlny Elektronové přechody vnitřních el. Elektronové přechody valenčních elektronů v atomech a molekulách Vibrační přechody Rotační přechody Rotační přechody Přechody jaderných spinů 10 nm 50 200 400 800 20 1 1 mm µm λ 100 1 m
Obecné schema spektrometru Vycházející paprsek Propuštěný paprsek Elektromagnetický generátor Vzorek Detektor a zesilovač Analyzátor počítač
Pól magnetu α β α α β α β β Vektory jaderných spinů Pól magnetu 0
Pól magnetu Pól magnetu Ozařování s absorpcí hν α β β β Pól magnetu Pól magnetu 0 0 β Proti poli Ozařování s absorpcí hν β β α Ve směru pole E
NMR aktivita a přirozené zastoupení několika vybraných jader Jádro NMR aktivita Přirozené zastoupení [%] Jádro NMR aktivita Přirozené zastoupení [%] 1 aktivní 99,985 16 O neaktivní 99,759 2 (D) aktivní 0,015 17 O aktivní 0,037 3 (T) aktivní 0 18 O neaktivní 0,204 12 neaktivní 98,89 19 F aktivní 100 13 aktivní 1,11 31 P aktivní 100 14 N aktivní 99,63 35 l aktivní 75,53 15 N aktivní 0,37 37 l aktivní 24,47
ypotetické NMR spektrum fluorchlormethanu v poli 70 500 G l F 1 19 F 35 l 37 l 13 2 300 282 Mz 75,3 45,7 24,5 29,4 0
Vysokorozlišovací NMR spektroskopie l O 1 35 l 37 l 13 2 17 O 300 Mz 75,3 0 3000 1600 1100 0 z 7530 6400 4300 0 z při 300 Mz při 75,3 Mz
Schéma NMR spektrometru Generátor RF pulsů RF detektor Rotující NMR kyveta Radiofrekvenční jednotka Analyzátor počítač Magnetické pole, např. 70 500 gaussů
Poloha NMR signálu, označovaná jako chemický posun (proč, to vyplyne z dalšího) závisí na elektronové hustotě kolem jádra a ta zase na strukturním okolí pozorovaného jádra. NMR chemické posuny jsou tedy důležitým klíčem k určení molekulární struktury. Jádro Elektronový oblak cirkulující pod vlivem 0 + h lok Indukované lokální pole proti směru 0 0
+ - 3 Odstíněný signál (nízké pole) Stíněný signál (vysoké pole) 3200.00 3000.00 2800.00 2600.00 2400.00 2200.00 2000.00 1800.00 1600.00 1400.00 1200.00 1000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 Frekvence ppm
3 3 2 O 3 Si( 3 ) 4 6.000 5.600 5.200 4.800 4.400 4.000 3.600 3.200 2.800 2.400 2.000 1.600 1.200 0.800 0.400 0.000-0.400
hemický posun [ppm] : δ = Vzdálenost píku od signálu standardu [z] Frekvence spektrometru pro příslušné jádro [Mz] Funkční skupiny způsobují charakteristické chemické posuny Elektronegativní atomy odstiňují: 3 X Elektronegativita X δ 1 3 skupiny [ppm] 3 F 4,0 4,26 3 O 3,4 3,40 3 l 3,2 3,05 3 Br 3,0 2,68 3 I 2,7 2,16 3 2,2 0,23 3 l 2 l 2 l 3 3,05 5,30 7,27 1,73 3 3 2 2 Br 1,03 1,88 3,39 3 Br 4,21
Typické posuny 1 v organických molekulách Typ vodíku δ [ppm] Typ vodíku δ [ppm] R 3 0,8 1,0 R 2 OR 3,3 3,9 R 2 R 1,2 1,4 R 2 O 3,3 4,0 R 3 1,4 1,7 R 2 = 2 4,6 5,0 3 1,6 1,9 R 5,2 5,7 2 R 2 R' R' Ar 2 R 2,2 2,5 Ar 6,0 6,5 R 3 R O 2,1 2,6 R 9,5 9,9 1,7 3,1 RO 0,5 5,0 R 2 l 3,6 3,8 RS 0,5 5,0 R 2 Br 3,4 3,6 RN 2 0,5 5,0 R 2 I 3,1 3,3 Vodíky alkanů a látek podobných alkanům O Vodíky vedle elektronegativních atomů Vodíky vedle nenasycených funkčních skupin Vodíky alkenů Vodíky s velmi proměnlivým posunem
hemicky ekvivalentní protony mají stejný chemický posun. Jak je poznáme? V molekulách a funkčních skupinách, které mají rovinu symetrie nebo vícečetnou rotační osu, jsou chemicky ekvivalentní protony. R 120 Trojčetná rotační osa symetrie ' '' '' R 120 ' ' R ''
Br I Br Vodíkové atomy různých barev dávají různé signály v 1 spektru Rovina symetrie je kolmá na nákresnu l l 120 Dvojčetná rotační osa symetrie 120
Rychlé konformační změny rovněž vedou k ekvivalenci signálů na NMR časové škále l l l 3 2 l b a b1 b2 b2 b3 b3 a1 a2 a1 a2 a1 b3 b1 b2 b1 a2 Rotace velmi rychlá, E a = několik kcal/mol, jeden signál b vodíků i při 90 a1 a2 a1 a2 Inverze cyklohexanového kruhu pomalejší, E a = 10,8 kcal/mol, jeden signál všech vodíků při laboratorní teplotě (δ = 1,36 ppm), ale při 90 pozorovány dva signály: šest axiálních vodíků (δ = 1,12 ppm) a šest ekvatoriálních vodíků (δ = 1,60 ppm).
Integrace intenzity signálů ve spektru 1 poskytuje informaci o relativním množství vodíkových jader 3 3 2 3 O 22 mm (9 ) 5 mm (2 ) 2,5 mm (1 ) Si( 3 ) 4 6.000 5.600 5.200 4.800 4.400 4.000 3.600 3.200 2.800 2.400 2.000 1.600 1.200 0.800 0.400 0.000-0.400 15 mm (6 ) 10 mm (4 ) 3 O 2 2 O 3 Si( 3 ) 4 6.400 6.000 5.600 5.200 4.800 4.400 4.000 3.600 3.200 2.800 2.400 2.000 1.600 1.200 0.800 0.400 0.000
Jednoduchý příklad, kdy změření pouze 1 spektra rozliší produkty reakce l 2, hν, 100 3 2 2 l - l 3 2 l 2 + 3 l 2 l + l 2 2 2 l 10 % 1,1-Dichlorpropan (b.v. 87-90 ) 27 % 1,2-Dichlorpropan (b.v. 96 ) 14 % 1,3-Dichlorpropan (b.v. 120 ) 3 : 2 : 1 1,01 2,34 5,93 3 : 1 : 2 1,70 4,14 3,68 2 : 2 : 2 dohromady 2 : 1 3,71 2,25 3,71
Spin-spinové štěpení: vliv sousedních neekvivalentních jader Tue Oct 02 20:28:20 2007 W1: 1 Axis = ppm Scale = 39.23 z/cm 6 4 1 1 Si( 3 ) 4 8.500 8.000 7.500 7.000 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000-0.500-1.000 l O l O 2 2 3 3
Štěpení jednoho jádra druhým na dublet: a b(α) h Pozorovaný signál a vedle b(α) Očekávaný signál a v nepřítomnosti b 0 celkem u a : 0 + h a b(β) h Posun k nižšímu poli Pozorovaný signál a vedle b(β) 0 celkem u a : 0 - h Posun k vyššímu poli Pozorované spektrum Konstanta spin-spinové interakce (kaplink konstanta)
a b a b a b 2 J ab, geminální štěpení (interakce, kaplink) obvykle 0 18 z l 2 O 3 J ab, vicinální štěpení obvykle 6 8 z 4 J ab, 1,3 štěpení obvykle velmi malé Pozor: Signály ekvivalentních jader nejsou navzájem štěpeny Štěpení jednoho jádra více jinými ekvivalentními jádry je aditivní: c d 2 3 c : δ = 3.63 ppm d : δ = 1.23 ppm O 2 3 c d J cd J cd J cd J cd J cd 8 z 8 z 8 z 8 z 8 z ααα βαα αβα ααβ ββα βαβ αββ βββ αα αβ βα ββ
Štěpení souboru ekvivalentních jader jedním nebo více interagujícími ekvivalentními jádry, počty píků a integrální intenzity Počet interagujících ekvivalentních jader N Počet píků N + 1 Název složeného píku (zkratka) Integrální intenzity individuálních složek složeného píku 0 1 Singlet (s) 1 1 2 Dublet (d) 1 : 1 2 3 Triplet (t) 1 : 2 : 1 3 4 Kvartet (q) 1 : 3 : 3 : 1 4 5 Kvintet (quin) 1 : 4 : 6 : 4 : 1 5 6 Sextet (sex) 1 : 5 : 10 : 10 : 5 : 1 6 7 Septet (sep) 1 : 6 : 15 : 20 : 15 : 6 : 1 Pascalův trojúhelník
J = 7 z J = 7 z 2 Br 3 3.400 3.200 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 0.800 0.600
Tue Oct 02 20:35:55 2007 W1: 1 Axis = ppm Scale = 39.23 z/cm 6, J = 7,5 z I Si( 3 ) 4 1, J = 7,5 z 8.500 8.000 7.500 7.000 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000-0.500-1.000
Tvar signálu b Tvar signálu a Struktura a b 6.450 6.400 6.350 6.300 6.250 6.200 6.150 6.100 6.050 6.000 5.950 5.900 5.850 5.800 5.750 5.700 5.650 a b a 6.200 6.100 6.000 5.900 5.800 5.700 5.600 5.500 5.400 5.300 5.200 5.100 5.000 4.900 4.800 4.700 4.600 4.500 4.400 4.300 4.200 4.100 a b a b 1135.00 1125.00 1115.00 1105.00 1095.00 1085.00 1075.00 1065.00 1055.00 1045.00 1035.00 1025.00 1015.00 1005.00 995.00
Tvar signálu b Tvar signálu a Struktura a a b a 6.000 5.800 5.600 5.400 5.200 5.000 4.800 4.600 4.400 4.200 4.000 3.800 3.600 3.400 3.200 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 a b a a b 3.600 3.400 3.200 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 0.800 a b a a a a a 4.200 4.000 3.800 3.600 3.400 3.200 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 0.800
1.800 1.700 1.600 1.500 1.400 1.300 1.200 1.100 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000-0.100-0.200 Spektra prvního řádu: ν >> J ν...rozdíl chemických posunů jader J...interakční konstanta mezi těmito jádry 12 6 Si( 3 ) 4
ν >> J Protože rozdíl chemických posunů (vyjádřený stejně jako J v z) závisí na síle pole spektrometru, zatímco interakční konstanta je na poli nezávislá, je možné v některých případech převést spektra, která nejsou prvního řádu, na spektra prvního řádu. Si( 3 ) 4 60 Mz l O l 5.000 4.600 4.200 3.800 3.400 3.000 2.600 2.200 1.800 1.400 1.000 0.600 0.200-0.200-0.600 200 Mz Si( 3 ) 4 l O l 5.000 4.600 4.200 3.800 3.400 3.000 2.600 2.200 1.800 1.400 1.000 0.600 0.200-0.200-0.600
Interagují-li protony s dvěma skupinami jiných neekvivalentních jader, s každou s jinou kaplink konstantou, pak při dodržení podmínky pro spektra prvního řádu lze takováto spektra interpretovat prostým rozšířením již známých pravidel. c b a 3, J bc = 6,8 z c l 1, J ab = 3,6 z c l l Si( 3 ) 4 1, J ab = 3,6 z, J bc = 6,8 z 6.600 6.200 5.800 5.400 5.000 4.600 4.200 3.800 3.400 3.000 2.600 2.200 1.800 1.400 1.000 0.600 0.200 Detail 5.200 5.150 5.100 5.050 5.000 4.950 4.900 4.850 4.800 4.750 4.700 4.650 4.600 4.550 4.500 4.450 4.400
3 2 Si( 3 ) 4 Zdánlivý sextet 2 3.100 2.900 2.700 2.500 2.300 2.100 1.900 1.700 1.500 1.300 1.100 0.900 0.700 0.500 0.300 0.100 Br
α α β R O R O R O α β β Rychlá výměna protonů způsobuje efekt zrušení štěpení stejný jako ten, který můžeme způsobit uměle ozařováním jádra zářením s jeho rezonanční frekvencí (dekaplink) 3 O: + 37 Zprůměrování δ O R 2 O α R 2 O β Zprůměrování δ 2 Zpomalená výměna protonů - 65 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 6.500 6.000 5.500 5.000 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 Podobně se samy dekaplují jádra halogenů, u kterých se rovnováha v zastoupení obou spinových stavů obnovuje tak rychle, že sousedící jádra nevidí u nich dva různé stavy.
Spektroskopie 13 Izotop uhlíku 12 naštěstí není magneticky aktivní. Izotop 13 je, ale má nízké přirozené zastoupení. To na jedné straně přináší těžkosti při měření z důvodu nízké citlivosti (asi 1/6000 citlivosti 1, protože uhlík 13 má ještě sám podstatně nižší magnetickou rezonanci) na druhé straně jsou spektra 13 zbavena kaplinků 13-13, protože pravděpodobnost nalezení této jednotky v látce je asi 1:10 000, a jsou tudíž jednodušší. Rozsah chemických posuvů uhlíku 13 je podstatně větší než u 1 (asi 200 ppm proti 10 ppm).
13 NMR spektra se podstatně zjednoduší (a citlivost vylepší) použitím techniky širokopásmového dekaplinku, kdy se současně s měřením spektra 13 ozařuje celý rozsah posunů 1, takže se nasytí přechody mezi oběma spiny 1 a jádra 13 nevidí odlišná jádra 1 a ze spekter zmizí kaplink 1 13 13 spektrum bez dekaplinku 29.000 28.000 27.000 26.000 25.000 24.000 23.000 22.000 21.000 20.000 19.000 18.000 17.000 16.000 15.000 14.000 3 2 Br 13 spektrum s šikoropásmovým dekaplinkem 29.000 28.000 27.000 26.000 25.000 24.000 23.000 22.000 21.000 20.000 19.000 18.000 17.000 16.000 15.000 14.000
13 spektrum s šikoropásmovým dekaplinkem 3 Si( 3 ) 4 46.000 42.000 38.000 34.000 30.000 26.000 22.000 18.000 14.000 10.000 6.000 2.000-2.000-6.000
Typické posuny 13 v organických molekulách Typ uhlíku δ [ppm] Typ uhlíku δ [ppm] R 3 5 20 R 2 Br 20 40 R 2 R 20 30 R 2 O nebo R 2 OR 50 90 R 3 30 50 ROO 170 180 R 4 30 45 R RR' 190 210 O O 2 R'' 20 40 R 2 = 2, aromáty 100 160 R 2 R' R 2 l 25 50 R R' 65 95 Počet 13 NMR píků v některých 7 14 izomerech 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 3 1
Editace spekter pomocí techniky DEPT (Distorsionless Enhanced Polarization Transfer) Měří se celkem tři různá subspektra, při kterých se magnetizace jader (polarizace) přenáší z citlivějšího jádra 1 na méně citlivé jádro 13. Výsledek se obvykle algebraicky upraví jako lineární kombinace subspekter a vynese v několika stopách, která vykazují píky podle počtu na ně vázaných protonů (proto editace). 3 + DEPT subspektra 2 Normální 13 spektrum
Řešení příkladu chlorace propanu pomocí 13 spekter l 2, hν, 100 3 2 2 l - l 3 2 l 2 + 3 l 2 l + l 2 2 2 l 10,1 34,9 73,2 22,4 55,8 49,5 42,2 35,6
1 1 OSY spektra
1 13 ETOR spektra 10 5 3 1 O 7 8 9
Infračervená spektroskopie E [kcal/mol] > 300 300-40 35-2 2,0 0,1 10-4 10-6 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10-1 Rentgen. paprsky Daleká UV oblast UV Vid. oblast Blízká infračervená oblast Daleká infračervená oblast Mikrovlny ν [cm -1 ] Radiové vlny Elektronové přechody vnitřních el. Elektronové přechody valenčních elektronů v atomech a molekulách Vibrační přechody Rotační přechody Rotační přechody Přechody jaderných spinů 10 nm 50 200 400 800 20 1 1 mm µm λ 100 1 m
Příklady vibračních modů: Symetrická valenční vibrace Symetrická deformační vibrace v rovině Symetrická deformační vibrace mimo rovinu Asymetrická valenční vibrace Asymetrická deformační vibrace v rovině Asymetrická deformační vibrace mimo rovinu Infračerven ervená spektroskopie je především vhodná k a) identifikaci přítomnosti mnoha funkčních skupin, protože ty vykazují charakteristické absorpce b) identifikaci molekuly jako celku, protože IR spektrum každé látky je jiné a reprodukovatelné.
FT IR spektrometr
Transmitance [%] 2 2 Vlnočet Pro identifikaci látky je důležitá oblast pod 1500 cm -1, zvaná oblast otisku palce ( fingerprint region )
2 2 Vlnočet Transmitance [%]
R R R R R 915 a 995 cm -1 890 cm -1 970 cm -1 Vlnočet Transmitance [%] 3080 910 993 1642 2861-2962
3331 O 1068 Vlnočet Transmitance [%]
harakteristické rozsahy infračervených valenčních vlnočtů organických molekul Vazba nebo funkční skupina ν [cm -1 ] Vazba nebo funkční skupina ν [cm -1 ] RO- 3200-3650 R N 2220-2260 O 2500-3300 O O 1690-1750 RO R RR' R 2 N- 3250-3500 O 1735-1750 ROR' R 3260-3330 O 1710-1760 RO 3050-3150 1620-1680 2840-3000 1000-1260 R OR' R 2100-2260
Elektronová spektra: ultrafialová a viditelná spektroskopie E [kcal/mol] > 300 300-40 35-2 2,0 0,1 10-4 10-6 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10-1 Rentgen. paprsky Daleká UV oblast UV Vid. oblast Blízká infračervená oblast Daleká infračervená oblast Mikrovlny ν [cm -1 ] Radiové vlny Elektronové přechody vnitřních el. Elektronové přechody valenčních elektronů v atomech a molekulách Vibrační přechody Rotační přechody Rotační přechody Přechody jaderných spinů 10 nm 50 200 400 800 20 1 1 mm µm λ 100 1 m
Absorpce viditelného nebo ultrafialového světla způsobuje excitace elektronů ze základního do excitovaného stavu. Antivazebný MO E E E = hν Pohyb elektronu Vazebný MO Základní stav Excitovaný stav Vazby σ v organických sloučeninách mají příliš velký energetický rozdíl mezi vazebnými a antivazebnými orbitaly (odpovídající vlnové délce < 200 nm). Proto našla technika UV-VIS spektroskopie největší uplatnění při studiu sloučenin se systémy π vazeb, kde se uplatňují π π a n π přechody. Protože počet molekulových orbitalů odpovídá počtu původních p orbitalů, vzrůstá u rozsáhlejších konjugovaných π systémů prudce počet možných absorpcí a s tím i složitost spekter.
3 2 2 Absorbance A λ max Vlnová délka λ Pozice píku ve spektru se uvádí jako vlnová délka maxima absorpce λ max. V tabulkách uváděnou hodnotou, která charakterizuje absorpci dané sloučeniny, je molární extinkční koeficient neboli molární absorptivita ε. Získá se vydělením absorbance A (měřené výšky píku) molární koncentrací vzorku za předpokladu standardní délky měřicí cely 1 cm. ε = A
Elektronová spektra vypovídají o stupni delokalizace Při absorpci nad 400 nm se sloučeniny stávají barevnými, se zvyšující se vlnovou délkou absorpce se barva mění od žluté přes oranžovou, červenou, a fialovou až k modrozelené. π* LUMO π 4 * π* LUMO hν π 3 * LUMO E hν n OMO hν π 2 OMO π OMO π 2 2 π 1 2 2 2 OMO = Nejvyšší obsazený molekulový orbital (ighest Occupied MO) 2 LUMO = Nejnižší neobsazený molekulový orbital (Lowest Unoccupied MO)
Struktura Název λ max [nm] ε Ethen 171 15 500 Penta-1,4-dien 178 - Buta-1,3-dien 217 21 000 2-Methylbuta-1,3-dien 222,5 10 800 trans-exa-1,3,5-trien 268 36 300 Trans,trans-Okta-1,3,5,7-tetraen 330-2,5-Dimethylhexa-2,4-dien 241,5 13 100 yklopenta-1,3-dien 239 4 200 yklohexa-1,3-dien 259 10 000
Struktura Název λ max [nm] ε 3 3 Steroidní dien 282-3 3 Steroidní trien 324-3 3 Steroidní tetraen 355 - Struktura viz dříve β-karoten 497 (oranžový) 133 000 Azulen (cyklický konjugovaný uhlovodík) 696 (modrofialový) 150
Úvod do hmotnostní spektrometrie Elementární analýza nám poskytuje empirický vzorec dané látky určující vzájemný poměr přítomných prvků. K získání molekulového vzorce však potřebujeme doplňkovou informaci o molekulové hmotnosti, kterou dnes v organické chemii nejčastěji získáme s pomocí instrumentální techniky zvané hmotnostní spektrometrie. motnostní spektrometrie není spektroskopická technika, protože při ní nejde o absorpci záření. Molekuly látky vypařené ve vysokém vakuu jsou ozařovány proudem elektronů o vysoké energii (obvykle 70 ev, což odpovídá 1 600 kcal/mol). Přitom dojde u části molekul k vyražení elektronu z molekuly za vzniku radikálkationtu s molekulovou vahou původní molekuly, kterému se říká molekulární ion. Tento ion, společně s dalšími vznikajícími ionty (viz dále) je nejprve urychlen elektrickým polem a pak v magnetickém poli jsou ionty roztříděny podle své hmotnosti, přesněji podle poměru hmotnosti k náboji (naprostá většina iontů jsou monokationty), a zaznamenány. M + e (70 ev) M + 2 e Neutrální molekula Ionizační proud elektronů Radikálkation molekulárního iontu
Magnetické pole o síle Destičky urychlovače 70 ev katoda Vstup do hmotnostního spektrometru Nástřik vzorku Štěrbina Komůrka zdroje Anoda Odpařovací komůrka Detektor motnostní spektrum Dráhy iontů před dopadem na detektor Zesilovač Schema hmotnostního spektrometru Zapisovač Relativní výskyt Molekulová hmotnost iontů
Vzniklému záznamu relativní intenzity výskytu iontů na poměru jejich hmotnosti a náboje (m/z) se říká hmotnostní spektrum a znázorňuje se graficky nebo v tabulkové formě. Relativní výskyt 100 50 16 m/z Relativní výskyt [%] 17 1,1 (M + 1) 16 100 M 15 85,0 (M - 1) 14 9,2 (M - 2) 13 3,9 (M - 3) 12 1,0 (M - 4) Molekulární nebo fragmentový ion 0 15 m/z
Molekulární ionty jsou vysokoenergetickéčástice a proto podléhají rychlému štěpení (fragmentaci), při kterém vznikají jak další radikálkationty tak ionty, a také neutrální molekuly. 4-2 - 2 3-2 - 2
Ve hmotnostních spektrech se projevuje přítomnost izotopů jednotlivých prvků. 3 O M + 1 18 % O Estron
Vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie Máme-li čtyři látky s molekulovými vzorci 7 14, 6 10 O, 5 6 O 2 a 5 10 N 2, mají při zaokrouhlení na celáčísla stejnou molekulovou hmotnost 98. Protože se však chemické prvky skládají v přirozeném zastoupení z různých izotopů, dává výpočet přesné molekulové hmotnosti pro tyto látky trochu různé výsledky m/z: 7 14 6 10 O 5 6 O 2 5 10 N 2 98,1096 98,0732 98,0368 98,0845 Běžný hmotnostní spektrometr mezi těmito látkami nerozliší, ale moderní vysokorozlišovací hmotnostní spektrometry rozliší mezi hmotnostmi lišícími se o několik tisícin hmotnostní jednotky. Tyto přístoje obvykle využívají počítačového programu, který rovnou ze změřené přesné hmotnosti vypočítá molekulární vzorec daného neznámého iontu.