espectrometria

QUIMICA ORGANICA II
Espectrometría de Masas y
Espectrocopía Infra-roja

Universidad Interamericana de Puerto Rico

Espectrometría de Masas
Espectrometría de Masas es una técnica utilizada para la determinación de
masas moleculares y estructura de un compuesto orgánico. En ella una
muestra del compuesto en fase vapor es bombardeada con un flujo de electrones de alta energía ( 70 eV = 1613kcal/mol = 6750 kJ/mol )
Dado que se requiere del orden de 100 kcal/mol para romper un enlace s
típico, esa es una enorme cantidad de energía para una molécula, que
pierde un electrón y se ioniza formando un ión-radical •M+.

Espectroscopía de Masas
El ión-radical •M+ formado es inestable y, por ello, se degrada a fragmentos
moleculares aún más pequeños, ayudado por el contínuo bombardeo con
electrones.Los fragmentos son separados unos de otros y así se diferencian
por sus valores de la relación masa/ carga ( m/z )

En muchos fragmentos la carga z = 1, por lo que la masa de •M+ corresponde a la masa molecular del compuesto original entero. Por esto a •M+ se le
llama “ión molecular” o “ión padre”. Los fragmentos de menor masa consisten en radicales y cationes. El espectrómetro separa y mide lamasa de los
cationes formados.

Espectroscopía de Masas
El espectrómetro luego grafica la abundancia relativa de cada catión versus
la razón masa/carga ( m/z ); muy frecuentemente z = 1 y con ello m/z es la
masa del catión. Como ejemplo veamos el caso del CH4

El pico más intenso es ajustado por el operador a 100% es llamado “pico base”;
en el caso del metano es también el pico del ión molecular,pero esto no suele
ocurrir siempre. Usualmente, el pico baso corresponde a un fragmento más
pequeño que el ión molecular.

Espectroscopía de Masas
El ión molecular al ser inestable se rompe en fragmentos más pequeños

Espectroscopía de Masas
La gran mayoría de C tiene masa 12, pero el 1.1% de ellos es un isótopo de
masa 13. En el metano, esto significa que el 1.1% es 13CH4 con masa 17 y
originael pico llamado M+1

Los isótopos del C no son los únicos isótopos que pueden modificar la masa
del ión molecular; a continuación se dá una tabla de los isótopos más comunes.

Otros isótopos importantes en Espectroscopía de Masas
Elemento
C y N generan señales
M+1

carbono
hidrógeno
nitrógeno
oxígeno
sílicio

S, O y los halógenos Cl y
Br generan señales M+2

azufre
cloro
bromo

Isótopo
OtrosAbundancia
mas común isótopos
%
13 C
1.11
12 C
2H
0.016
1H
15 N
0.38
14 N
17 O
0.04
16 O
18 O
0.20
29 Si
28 Si
5.10
30 Si
3.35
33 S
32 S
0.78
34 S
4.40
35 Cl
37 Cl
32.5
81 Br
79 Br
98.0

Espectros de Masas de moléculas mayores
Moléculas complejas con muchos carbonos presentan grupos de picos correspondientes a fragmentos moleculares más pequeños que el ión molecular, pero con sus respectivos efectospor pérdidas de H y presencia de
isótopos.

Análisis de Espectros de Masas
A continuación se describen los pasos más importantes para reconocer la
masa molar de un compuesto desconocido y la información estructural que
un espectro de masas ( MS ) puede ofrecer.

Análisis de Espectros de Masas
Es importante las intensidades de las señales a varios m/z . Usualmente esta
lectura la entrega eloperador del instrumento al analista junto al gráfico
m/z
14
15
18
26
27
28
29
30
31
32
37
38
39
40

%
1.7
5.9
1.2
8.2
73.5
19.6
54.8
1.2
2.6
1.3
3.1
5.3
27.3
3.5

m/z
41
42
43
44
45
50
54
55
57
60
71
72
73
74

%
69.1
9.4
75.3
100.0
3.2
1.1
2.3
1.5
23.3
2.7
5.4
53.6
2.7
0.2

Análisis de Espectros de Masas
Lo primero que se debe hacer es identificar la señal del ión molecular.
Esta estará ubicada en elconjunto de señales con mayor m/z

m/z
71
72
73
74

La señal ión molecular debe
ser una de este grupo

%
5.4
53.6
2.7
0.2

Análisis de Espectros de Masas
3. Lo siguiente que se debe hacer es identificar la señal del ión molecular.
Esta estará ubicada en el conjunto de señales con mayor m/z

m/z
71
72
73
74

La señal ión molecular debe
ser una de este grupo

%
5.4
53.6
2.7
0.2

M
M+1
M+2...