語彙
| English | 意味 |
|---|---|
| mass spectrometry/mæs spekˈtrɒmətri/ | 質量分析 |
| mass-to-charge ratio/mæs tə tʃɑːdʒ ˈreɪʃɪəʊ/ | 質量電荷比 |
| abundance/əˈbʌndəns/ | 相対存在比 |
| molecular ion/məˈlekjʊlə ˈaɪɒn/ | 分子イオン |
| fragmentation/ˌfræɡmənˈteɪʃn/ | フラグメンテーション |
単一分子の重量測定
- 質量分析法では、分子をイオン化して質量電荷比（$m/e$）で分離する。
- スペクトルは一連のピークからなる。
- そこから相対質量や構造手がかりが得られる。
探索
質量分析法の経路
分子のイオン化、分離、検出の過程を追跡する。
実践
質量分析において、最も高い m/z （分子イオン）のピークは相対分子______を与える。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
M⁺ピークはMrに等しい。
同位体からの相対原子質量
- 元素の同位体は複数のピークを示します。存在比から、相対原子質量は加重平均となります：
$$A_r = \frac{\sum (\text{isotope mass} \times \text{abundance})}{\sum \text{abundance}}$$
- クロル（75% $^{35}\text{Cl}$、25% $^{37}\text{Cl}$）：$A_r = \dfrac{35 \times 75 + 37 \times 25}{100} = 35.5$。
質量スペクトル：分子イオンがMrを与え、フラグメントが失われた部分を示す
実践
塩素は75%が³⁵Cl、25%が³⁷Clである。その相対原子質量はいくらか？（(35×75 + 37×25)/100 を用いる）
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
Ar = (35×75 + 37×25)/100 = (2625 + 925)/100 = 35.5。
分子イオンおよびフラグメンテーション
- 最も高い$m/e$ピークが分子イオン（$M^{+}$）であり、相対分子質量を与えます。
- 分子は破片に分裂することもあります（フラグメンテーション）。ピーク間のギャップ＝失われた質量です：15の損失＝$\text{CH}_3$基；29の損失＝$\text{CHO}$または$\text{C}_2\text{H}_5$。
実験室にある現代の質量分析計；サンプルは前面にセットされ、装置は質量電荷比でイオンを分離します
実践
分子イオンピーク（最も高い m/e）から得られるのは：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
最も高い m/e のピーク（M⁺）は分子全体を表すため、Mr を与える。
実践
2つのピークの間に15の差がある場合、分子は以下のものを失ったことになる：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
質量15単位の損失はCH₃フラグメントに対応し、29単位の損失はCHOまたはC₂H₅に対応する。
[M+1]および[M+2]ピーク
- 小さな**[M+1]ピーク（$^{13}\text{C}$由来）から炭素数**がわかります。
- [M+2]ピーク（2つ上）はハロゲンを示します：クロルは3:1の比率、ブロミンは1:1の比率です。
実践
M⁺とほぼ同じ高さの[M+2]ピーク（1:1の比率）が見られる場合、分子には以下のものが含まれている：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
1つの臭素分子では1:1 [M+2]:M⁺ の比率が得られ、1つの塩素分子では約3:1 となる。
理解できましたか
Key idea
- 質量分析計は**$m/e$**でイオンを分離します；$A_r = \dfrac{\sum(\text{mass} \times \text{abundance})}{\sum \text{abundance}}$（Cl = 35.5）
- 分子イオン（$M^{+}$、最も高い$m/e$）= $M_r$；フラグメンテーションのギャップは失われた断片を示します（損失15 = $\text{CH}_3$）
- [M+1]（$^{13}\text{C}$）→ 炭素数；[M+2] → ハロゲン（Cl 3:1、Br 1:1）