Na espectrometria de Massas, os picos atribuídos aos isótopos podem ajudar a identificar a estrutura da substância em análise. Explique por que e dê exemplos.
Passo 1
Beleza, a questão tá falando de espectrometria de massas e quer saber por que os picos de isótopos ajudam a “dar nome aos bois” quando você tá tentando descobrir a estrutura da molécula. Logo, o conteúdo principal é:
- Espectrometria de massas (MS)
- Distribuição isotópica natural
- Como esses picos M, M+1, M+2 etc. aparecem e o que eles nos dizem
Pra resolver vamos precisar entender:
- O que são isótopos e abundâncias naturais.
- Como, na MS, cada isótopo de um elemento dá um pico específico no espectro.
- Exemplos práticos (Cl, Br, C-13, S) pra ver como identifica presença de certos átomos.
Passo 2
Primeiro, isótopos são átomos do mesmo elemento com números de massa diferentes (ex.: C-12 e C-13). Cada um tem abundância natural distinta. Na MS, o pico mais alto (M) corresponde à massa da molécula com os isótopos mais comuns (ex.: só C-12). Mas sempre surge um pico menor em M+1 (m = massa + 1 u) por causa de átomos como C-13 (~1,1% de todo carbono) ou N-15, O-17 etc.
Teoria: Se sua molécula tem n átomos de carbono, a chance de ter um C-13 em vez de um C-12 é aproximadamente n × 1,1%. Esse pico M+1 indica quantos carbonos tem no composto (de modo aproximado).
Passo 3
Aí entra o lance dos picos M+2: certos elementos têm isótopos que ficam dois unidades de massa acima. Exemplos clássicos:
- Cl: 35Cl (75,78%) e 37Cl (24,22%). Isso gera um pico M+2 com intensidade ~1/3 do pico M.
- Br: 79Br (50,69%) e 81Br (49,31%). Aí o pico M e o M+2 vêm quase iguais (1:1).
Se seu espectro mostra um par de picos separados por 2 u (com razão ~3:1), é sinal de um Cl na molécula. Se for 1:1, é sinal de um Br.
Passo 4
Vamos a exemplos práticos:
-
Clorobenzeno (C6H5Cl)
- Pico M: massa de C6H5 + ^35Cl = 113 u (intensidade 100%)
- Pico M+2: massa de C6H5 + ^37Cl = 115 u (intensidade ~33%)
-
Bromobenzeno (C6H5Br)
- Pico M: com ^79Br = 157 u (100%)
- Pico M+2: com ^81Br = 159 u (cerca de 100%)
-
Moléculas ricas em carbono
- Se tiver 10 carbonos, pico M+1 será ~10 × 1,1% ≃ 11% de intensidade, confirmando “~10 C”.
Resposta
Os picos isotópicos em MS (M+1, M+2, etc.) refletem as abundâncias naturais de isótopos (C-13, Cl-37, Br-81 etc.). Ao analisar as razões de intensidade entre M, M+1 e M+2, você descobre quantos carbonos há e se elemento como Cl ou Br está presente – cada caso tem “impressão digital” própria (por exemplo, Cl dá M+2 ≃ 1/3 de M; Br dá M+2 ≃ M). Bennettá assim a estrutura!