La masa registrada por un espectrómetro de masas puede referirse a diferentes cantidades físicas dependiendo de las características del instrumento y la forma en que se muestra el espectro de masas .
Unidades
El dalton (símbolo: Da) es la unidad estándar que se utiliza para indicar la masa a escala atómica o molecular ( masa atómica ). [1] La unidad de masa atómica unificada (símbolo: u) es equivalente al dalton. Un dalton es aproximadamente la masa de un solo protón o neutrón. [2] La unidad de masa atómica unificada tiene un valor de1.660 538 921 (73) × 10 −27 kg . [3] El amu sin el prefijo "unificado" es una unidad obsoleta basada en oxígeno, que fue reemplazada en 1961.
Masa molecular
La masa molecular (abreviada M r ) de una sustancia , anteriormente también llamada peso molecular y abreviada como MW, es la masa de una molécula de esa sustancia, en relación con la unidad de masa atómica unificada u (igual a 1/12 de la masa de una átomo de 12 C ). Debido a esta relatividad, la masa molecular de una sustancia se denomina comúnmente masa molecular relativa y se abrevia como M r .
Masa media
La masa promedio de una molécula se obtiene sumando las masas atómicas promedio de los elementos constituyentes. Por ejemplo, la masa promedio de agua natural con fórmula H 2 O es 1.00794 + 1.00794 + 15.9994 = 18.01528 Da.
Número de masa
El número de masa , también llamado número de nucleón , es el número de protones y neutrones en un núcleo atómico . El número de masa es único para cada isótopo de un elemento y se escribe después del nombre del elemento o como un superíndice a la izquierda del símbolo de un elemento. Por ejemplo, el carbono-12 ( 12 C) tiene 6 protones y 6 neutrones.
Masa nominal
La masa nominal de un elemento es el número de masa de su isótopo estable natural más abundante, y para un ion o molécula, la masa nominal es la suma de las masas nominales de los átomos constituyentes. [4] [5] La IUPAC tabula las abundancias de isótopos : [6] por ejemplo, el carbono tiene dos isótopos estables: 12 C en un 98,9% de abundancia natural y 13 C en un 1,1% de abundancia natural, por lo que la masa nominal de carbono es 12. El valor nominal la masa no siempre es el número de masa más bajo, por ejemplo, el hierro tiene los isótopos 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe y 58 Fe con abundancias del 6%, 92%, 10% y 2%, respectivamente, y una masa nominal de 56 Da . Para una molécula, la masa nominal se obtiene sumando las masas nominales de los elementos constituyentes, por ejemplo, el agua tiene dos átomos de hidrógeno con masa nominal 1 Da y un átomo de oxígeno con masa nominal 16 Da, por lo tanto, la masa nominal de H 2 O es 18 Da.
En espectrometría de masas, la diferencia entre la masa nominal y la masa monoisotópica es el defecto de masa . [7] Esto difiere de la definición de defecto de masa utilizada en física, que es la diferencia entre la masa de una partícula compuesta y la suma de las masas de sus partes constituyentes. [8]
Masa precisa
La masa exacta (más apropiadamente, la masa exacta medida [9] ) es una masa determinada experimentalmente que permite determinar la composición elemental. [10] Para moléculas con masa por debajo de 200 Da , una precisión de 5 ppm suele ser suficiente para determinar de forma única la composición elemental. [11]
Masa exacta
La masa exacta de una especie isotópica (más apropiadamente, la masa exacta calculada [9] ) se obtiene sumando las masas de los isótopos individuales de la molécula. Por ejemplo, la masa exacta de agua que contiene dos hidrógeno-1 ( 1 H) y un oxígeno-16 ( 16 O) es 1.0078 + 1.0078 + 15.9949 = 18.0105 Da. La masa exacta de agua pesada , que contiene dos hidrógeno-2 ( deuterio o 2 H) y un oxígeno-16 ( 16 O) es 2.0141 + 2.0141 + 15.9949 = 20.0229 Da.
Cuando se da un valor de masa exacto sin especificar una especie isotópica, normalmente se refiere a las especies isotópicas más abundantes.
Masa monoisotópica
La masa monoisotópica es la suma de las masas de los átomos en una molécula que utiliza la masa en reposo no unida, en estado fundamental, del isótopo principal (más abundante) de cada elemento. [12] [5] La masa monoisotópica de una molécula o ión es la masa exacta obtenida utilizando los principales isótopos. La masa monoisotópica se expresa típicamente en daltons.
Para los compuestos orgánicos típicos, donde la masa monoisotópica se usa más comúnmente, esto también da como resultado la selección del isótopo más ligero. Para algunos átomos más pesados, como el hierro y el argón, el isótopo principal no es el isótopo más ligero. El pico del espectro de masas correspondiente a la masa monoisotópica a menudo no se observa para moléculas grandes, pero se puede determinar a partir de la distribución isotópica. [13]
Masa más abundante
Esto se refiere a la masa de la molécula con la distribución de isótopos más representada, según la abundancia natural de los isótopos. [14]
Isotopómero e isotopólogo
Los isotopómeros (isómeros isotópicos) son isómeros que tienen el mismo número de cada átomo isotópico , pero que difieren en las posiciones de los átomos isotópicos. [15] Por ejemplo, CH 3 CHDCH 3 y CH 3 CH 2 CH 2 D son un par de isotopómeros estructurales .
Los isotopómeros no deben confundirse con los isotopólogos , que son especies químicas que difieren en la composición isotópica de sus moléculas o iones . Por ejemplo, tres isotopólogos de la molécula de agua con diferente composición isotópica de hidrógeno son: HOH, HOD y DOD, donde D significa deuterio ( 2 H).
Masa de kendrick
La masa de Kendrick es una masa que se obtiene multiplicando la masa medida por un factor numérico. La masa de Kendrick se utiliza para ayudar en la identificación de moléculas de estructura química similar a partir de picos en los espectros de masas . [16] [17] El método para determinar la masa fue sugerido en 1963 por el químico Edward Kendrick.
Según el procedimiento descrito por Kendrick, la masa de CH 2 se define como 14.000 Da, en lugar de 14.01565 Da. [18] [19]
La masa de Kendrick para una familia de compuestos F viene dada por [20]
- .
Para el análisis de hidrocarburos, F = CH 2 .
Defecto de masa (espectrometría de masas)
El defecto de masa utilizado en física nuclear es diferente de su uso en espectrometría de masas. En física nuclear, el defecto de masa es la diferencia entre la masa de una partícula compuesta y la suma de las masas de sus componentes. En espectrometría de masas, el defecto de masa se define como la diferencia entre la masa exacta y la masa entera más cercana. [21] [22]
El defecto de masa de Kendrick es la masa de Kendrick exacta restada de la masa de Kendrick entera más cercana. [23]
El filtrado de defectos de masa se puede utilizar para detectar compuestos de forma selectiva con un espectrómetro de masas en función de su composición química. [7]
Fracción de empaque (espectrometría de masas)
Aston definió el término fracción de empaquetamiento como la diferencia de la masa medida M y la masa entera más cercana I (basada en la escala de masa de oxígeno-16 ) dividida por la cantidad que comprende el número de masa multiplicado por diez mil: [26]
- .
El primer modelo de estructura nuclear de Aston (antes del descubrimiento del neutrón ) postulaba que los campos electromagnéticos de protones y electrones estrechamente empaquetados en el núcleo interferirían y se destruiría una fracción de la masa. [27] Una fracción de empaquetamiento baja es indicativa de un núcleo estable. [28]
Regla del nitrógeno
La regla del nitrógeno establece que los compuestos orgánicos que contienen exclusivamente hidrógeno , carbono , nitrógeno , oxígeno , silicio , fósforo , azufre y los halógenos tienen una masa nominal impar que indica que hay un número impar de átomos de nitrógeno o una masa nominal par que indica una Hay un número par de átomos de nitrógeno en el ion molecular . [29] [30]
La hipótesis de Prout y la regla de los números enteros
La regla de los números enteros establece que las masas de los isótopos son múltiplos enteros de la masa del átomo de hidrógeno . [31] La regla es una versión modificada de la hipótesis de Prout propuesta en 1815, según la cual los pesos atómicos son múltiplos del peso del átomo de hidrógeno. [32]
Ver también
- Lista de elementos por masa atómica
- Dalton (unidad)
Referencias
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enlaces externos
- herramientas web para calcular masas de moléculas y distribución isotópica