Massa (espectrometria de massa) - Mass (mass spectrometry)
A massa registrada por um espectrômetro de massa pode se referir a diferentes quantidades físicas, dependendo das características do instrumento e da maneira como o espectro de massa é exibido.
Unidades
O dalton (símbolo: Da) é a unidade padrão usada para indicar a massa em escala atômica ou molecular ( massa atômica ). A unidade de massa atômica unificada (símbolo: u) é equivalente ao dalton. Um dalton é aproximadamente a massa de um único próton ou nêutron. A unidade de massa atômica unificada tem um valor de1,660 538 921 (73) × 10 −27 kg . O amu sem o prefixo "unificado" é uma unidade obsoleta baseada em oxigênio, que foi substituída em 1961.
Massa molecular
A massa molecular (abreviada M r ) de uma substância , anteriormente também chamada de peso molecular e abreviada como MW, é a massa de uma molécula dessa substância, em relação à unidade de massa atômica unificada u (igual a 1/12 da massa de um átomo de 12 C ). Devido a essa relatividade, a massa molecular de uma substância é comumente referida como a massa molecular relativa e abreviada para M r .
Massa média
A massa média de uma molécula é obtida pela soma das massas atômicas médias dos elementos constituintes. Por exemplo, a massa média da água natural com a fórmula H 2 O é 1,00794 + 1,00794 + 15,9994 = 18,01528 Da.
Número de massa
O número de massa , também chamado de número do nucleon , é o número de prótons e nêutrons em um núcleo atômico . O número de massa é único para cada isótopo de um elemento e é escrito após o nome do elemento ou como um sobrescrito à esquerda do símbolo de um elemento. Por exemplo, o carbono-12 ( 12 C) tem 6 prótons e 6 nêutrons.
Massa nominal
A massa nominal para um elemento é o número da massa de seu isótopo estável mais abundante que ocorre naturalmente, e para um íon ou molécula, a massa nominal é a soma das massas nominais dos átomos constituintes. Abundâncias de isótopos são tabuladas pela IUPAC : por exemplo, o carbono tem dois isótopos estáveis 12 C a 98,9% de abundância natural e 13 C a 1,1% de abundância natural, portanto, a massa nominal de carbono é 12. A massa nominal nem sempre é o menor número de massa, por exemplo, o ferro tem isótopos 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe e 58 Fe com abundâncias de 6%, 92%, 10% e 2%, respectivamente, e uma massa nominal de 56 Da. Para uma molécula, a massa nominal é obtida pela soma das massas nominais dos elementos constituintes, por exemplo, a água tem dois átomos de hidrogênio com massa nominal 1 Da e um átomo de oxigênio com massa nominal 16 Da, portanto a massa nominal de H 2 O é 18 Da.
Na espectrometria de massa, a diferença entre a massa nominal e a massa monoisotópica é o defeito de massa . Isso difere da definição de defeito de massa usada na física, que é a diferença entre a massa de uma partícula composta e a soma das massas de suas partes constituintes.
Massa precisa
A massa exata (mais apropriadamente, a massa exata medida) é uma massa determinada experimentalmente que permite que a composição elementar seja determinada. Para moléculas com massa abaixo de 200 Da , a precisão de 5 ppm é frequentemente suficiente para determinar de forma única a composição elementar.
Massa exata
A massa exata de uma espécie isotópica (mais apropriadamente, a massa exata calculada) é obtida pela soma das massas dos isótopos individuais da molécula. Por exemplo, a massa exata de água contendo dois hidrogênio-1 ( 1 H) e um oxigênio-16 ( 16 O) é 1,0078 + 1,0078 + 15,9949 = 18,0105 Da. A massa exacta de água pesada , contendo dois hidrogénio-2 ( deutério ou 2 H) e um de oxigénio-16 ( 16 S) é + 2,0141 + 2,0141 15,9949 = 20,0229 Da.
Quando um valor de massa exato é fornecido sem especificar uma espécie isotópica, ele normalmente se refere às espécies isotópicas mais abundantes.
Massa monoisotópica
A massa monoisotópica é a soma das massas dos átomos em uma molécula usando a massa de repouso não ligada, do estado fundamental, do isótopo principal (mais abundante) para cada elemento. A massa monoisotópica de uma molécula ou íon é a massa exata obtida usando os isótopos principais. A massa monoisotópica é normalmente expressa em daltons.
Para compostos orgânicos típicos, onde a massa monoisotópica é mais comumente usada, isso também resulta na seleção do isótopo mais leve. Para alguns átomos mais pesados, como ferro e argônio, o isótopo principal não é o isótopo mais leve. O pico do espectro de massa correspondente à massa monoisotópica muitas vezes não é observado para moléculas grandes, mas pode ser determinado a partir da distribuição isotópica.
Massa mais abundante
Isso se refere à massa da molécula com a distribuição isotópica mais altamente representada, com base na abundância natural dos isótopos.
Isotopômero e isotopólogo
Isotopômeros (isômeros isotópicos) são isômeros que possuem o mesmo número de cada átomo isotópico , mas diferem nas posições dos átomos isotópicos. Por exemplo, CH 3 CHDCH 3 e CH 3 CH 2 CH 2 D são um par de isotopômeros estruturais .
Isotopômeros não devem ser confundidos com isotopólogos , que são espécies químicas que diferem na composição isotópica de suas moléculas ou íons . Por exemplo, três isotopólogos da molécula de água com diferentes composições isotópicas de hidrogênio são: HOH, HOD e DOD, onde D significa deutério ( 2 H).
Massa de Kendrick
A massa de Kendrick é uma massa obtida multiplicando a massa medida por um fator numérico. A massa de Kendrick é usada para auxiliar na identificação de moléculas de estrutura química semelhante a partir de picos em espectros de massa . O método de determinação da massa foi sugerido em 1963 pelo químico Edward Kendrick.
De acordo com o procedimento descrito por Kendrick, a massa de CH 2 é definida como 14.000 Da, em vez de 14.01565 Da.
A massa de Kendrick para uma família de compostos F é dada por
- .
Para análise de hidrocarbonetos, F = CH 2 .
Defeito de massa (espectrometria de massa)
O defeito de massa usado em física nuclear é diferente de seu uso em espectrometria de massa. Na física nuclear, o defeito de massa é a diferença na massa de uma partícula composta e a soma das massas de suas partes componentes. Na espectrometria de massa, o defeito de massa é definido como a diferença entre a massa exata e a massa inteira mais próxima.
O defeito de massa de Kendrick é a massa de Kendrick exata subtraída da massa de Kendrick inteira mais próxima.
A filtragem de defeito de massa pode ser usada para detectar seletivamente compostos com um espectrômetro de massa com base em sua composição química.
Fração de embalagem (espectrometria de massa)
O termo fração de empacotamento foi definido por Aston como a diferença da massa medida M e a massa inteira mais próxima I (com base na escala de massa de oxigênio-16 ) dividida pela quantidade que compreende o número de massa multiplicado por dez mil:
- .
O modelo inicial de Aston de estrutura nuclear (antes da descoberta do nêutron ) postulou que os campos eletromagnéticos de prótons e elétrons compactados no núcleo interfeririam e uma fração da massa seria destruída. Uma baixa fração de empacotamento é indicativa de um núcleo estável.
Regra do nitrogênio
A regra do nitrogênio afirma que os compostos orgânicos contendo exclusivamente hidrogênio , carbono , nitrogênio , oxigênio , silício , fósforo , enxofre e halogênios têm uma massa nominal ímpar que indica um número ímpar de átomos de nitrogênio presentes ou uma massa nominal par que indica um mesmo número de átomos de nitrogênio estão presentes no íon molecular .
A hipótese de Prout e a regra do número inteiro
A regra do número inteiro afirma que as massas dos isótopos são múltiplos inteiros da massa do átomo de hidrogênio . A regra é uma versão modificada da hipótese de Prout proposta em 1815, no sentido de que os pesos atômicos são múltiplos do peso do átomo de hidrogênio.