Explicación paso a paso de la resolución de un ejercicio de espectrometría de masas.

Voy a tratar de explicar de la manera más sencilla posible cómo se resuelve un ejercicio típico de masa.


Ejemplo 1: Dado el siguiente compuesto

Justificar todos los picos.

m/z	AR%
120	68,00
121	34,00
122	23,94
123	9,79

Resolución:

Lo primero que tenemos que hacer es escribir la fórmula molecular del compuesto: 

C₅H₁₂ClN

Una vez que ya tenemos la fórmula calculamos su PM:
PM= 5x12+12x1+335+14=121

Miramos la tabla y vemos que el m/z 121 está, es decir que tenemos el espectro de masas de la molécula entera. Con esto vemos que el ion molecular (M^.+), que es el que corresponde al pico 121, no es el pico base (el pico base es el primer pico del cluster). Además podemos observar que el primer pico corresponde a m/z 120, es decir que es el ion molecular con un H menos: C₅H₁₁ClN
Con esto lo que tenemos es el análisis de dos moléculas: 

M^.+

M^.+-H

Para simplificar, vamos a hablar de M y de M-H.
Una vez que tenemos identificado el problema, tenemos que tener en cuenta dos cosas: primero que vamos a despreciar el H, y segundo, identificar los átomos que tienen A+1 y A+2 , no hay A+3 (que sería el A+1 del A+2, pero se desprecia) que sacamos de las tablas (se encuentran al final de este post). Entonces, vemos que:
A+1: C, N
A+2: C, Cl.
Entonces, dado que tenemos dos moléculas, porque M-H lo tomamos como una molécula distinta (tiene un H menos), vamos a tener lo siguiente:

Pico 120= M-H
Pico 121= M + (A+1) de M-H
Pico 122= (A+1) de M + (A+2) de M-H
Pico 123= (A+2) de M

Entonces ya hicimos la primera parte: escribimos la fórmula molecular, calculamos el PM, miramos la tabla para ver si el cluster corresponde a la molécula o a un fragmento, y muy importante, ver si el pico base del cluster corresponde a M o a M-H. Una vez hecho esto, identificamos los átomos A+1 y A+2. 
Ahora bien, cuando tenemos el caso de que la señal viene de M y M-H, siempre empezamos a calcular los picos a partir de M-H, porque es nuestro pico base.
Entonces calculamos el A+1 y el A+2 de M-H:
En este ejemplo, el M-H es 68,00. 
Miramos las tablas y vemos que el A+1 de C es 5,5 (porque tenemos 5 C, entonces es 1,1x5=5,5) y el A+1 de N es 0,37. Estos valores corresponden a un pico base de 100 (todos los valores de las tablas corresponden a un pico base de 100), pero nuestro pico base es 68,00 por lo tanto hay que hacer la relación:
C:  100--------5,5
       68---------X= 3,74 
N:  100--------0,37
        68--------X= 0,2516

Entonces el (A+1) de M-H es: 3,74+0,2516=3,9916=4
Ya dijimos que el pico 121=M + (A+1) de M-H 
Y (A+1) de M-H es 4, es decir que podemos calcular el valor de M:
M= 34-4=30
Entonces ya sabemos los dos valores que tenemos que saber para resolver el ejercicio:
M-H= 68,00
M= 30,00

Con esto calculamos el resto de la tabla:
Pico 122= (A+1) de M + (A+2) de M-H

(A+1) de M
C: 100---------5,5
      30----------X= 1,65
N: 100--------0,37
      30---------X= 0,111
(A+2) de M-H:

C: 100-------0,12
      68---------X= 0,0816
Cl: 100-------32,5
       68--------X= 22,1 
→ Pico 122= 1,65+0,111+0,0816+22,1= 23,9426= 23,94

Pico 123= (A+2) de M

C: 100-------0,12
      30---------X= 0,036
Cl: 100-------32,5
       30---------X= 9,75
→ Pico 123= 0,036+9,75= 9,786= 9,79

Con esto ya están justificados los picos.

Todos los ejercicios son iguales, hay pequeñas variaciones. Puede ser que tengamos la tabla de un fragmento, entonces tenemos que hacer los distintos clivajes, escribir la fórmula molecular del fragmento y calcular su PM y se resuelve igual, solo que la molécula es un fragmento.
En otros casos, el pico base corresponde al ion molecular, es decir que no tenemos M-H, y se resuelve igual solo hay que tener en cuenta que tenemos:
Pico 1= M (pico base)
Pico 2= (A+1) de M
Pico 3= (A+2) de M

Otra cosa importante, que en este ejemplo lo vimos sólo con el C, hay que multiplicar los valores de A+1 y A+2 por la cantidad de átomos, es decir, si tenemos 2 N, el A+1= 0,37x2.

Espero que se haya entendido :)
Cualquier duda pueden comentar. 

Tablas: