La masa registrada por un espectrómetro de masas puede referirse a diferentes cantidades físicas según las características del instrumento y la forma en que se muestra el espectro de masas .
El dalton (símbolo: Da) es la unidad estándar que se utiliza para indicar masa a escala atómica o molecular ( masa atómica ). [1] La unidad de masa atómica unificada (símbolo: u) equivale 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.
La masa molecular (abreviada M r ) de una sustancia , antes también llamada peso molecular y abreviada como MW, es la masa de una molécula de esa sustancia, relativa a 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 Sr.
La masa promedio de una molécula se obtiene sumando las masas atómicas promedio de los elementos que la constituyen. Por ejemplo, la masa promedio de agua natural con fórmula H 2 O es 1,00794 + 1,00794 + 15,9994 = 18,01528 Da.
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.
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 con una abundancia natural del 98,9 % y 13 C con una abundancia natural del 1,1 %, por lo que la masa nominal del carbono es 12. La masa nominal la masa no siempre es el número de masa más bajo, por ejemplo, el hierro tiene isótopos 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe y 58 Fe con abundancias del 6%, 92%, 2% y 0,3%, 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 18Día.
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]
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 inferior a 200 Da , una precisión de 5 ppm suele ser suficiente para determinar de forma única la composición elemental. [11]
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.
La masa monoisotópica es la suma de las masas de los átomos en una molécula utilizando la masa en reposo, en estado fundamental, libre del isótopo principal (más abundante) de cada elemento. [12] [5] La masa monoisotópica de una molécula o ion es la masa exacta obtenida utilizando los isótopos principales. La masa monoisotópica normalmente se expresa en daltons.
Para compuestos orgánicos típicos, donde se usa más comúnmente la masa monoisotópica, esto también da como resultado que se seleccione el 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 en moléculas grandes, pero puede determinarse a partir de la distribución isotópica. [13]
Se refiere a la masa de la molécula con la distribución de isótopos más representada, basándose en la abundancia natural de los isótopos. [14]
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 .
No se deben confundir los isotopómeros 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 del hidrógeno son: HOH, HOD y DOD, donde D significa deuterio ( 2 H).
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 espectros de masas . [16] [17] El método para expresar la masa fue sugerido en 1963 por el químico Edward Kendrick.
Según el procedimiento descrito por Kendrick, la masa del 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 viene dada por [20]
Para análisis de hidrocarburos, = CH 2 .
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 partes 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 selectivamente con un espectrómetro de masas en función de su composición química. [7]
Aston definió el término fracción de empaquetamiento como la diferencia entre 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 multiplicada por diez mil: [26]
El primer modelo de estructura nuclear de Aston (antes del descubrimiento del neutrón ) postuló que los campos electromagnéticos de protones y electrones muy juntos en el núcleo interferirían y una fracción de la masa sería destruida. [27] Una fracción de empaquetamiento baja es indicativa de un núcleo estable. [28]
La regla del nitrógeno establece que los compuestos orgánicos que contienen exclusivamente hidrógeno , carbono , nitrógeno , oxígeno , silicio , fósforo , azufre y halógenos tienen una masa nominal impar que indica que hay un número impar de átomos de nitrógeno presentes o una masa nominal par que indica una En el ion molecular hay un número par de átomos de nitrógeno . [29] [30]
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, en el sentido de que los pesos atómicos son múltiplos del peso del átomo de hidrógeno. [32]
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