Phương pháp phổ khối lượng có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc

Phương pháp phổ khối lượng có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc nghiên cứu xác định phân tử khối (M) và cấu trúc các hợp chất hữu cơ. Dựa trên các số khối thu được trên phổ, có thể xây dựng cấu trúc phân tử hoặc chứng minh sự đúng đắn của công thức cấu tạo dự kiến.

Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là sử dụng dòng electron có hiệu năng cao bắn vào các phân tử trung hòa, biến các phân tử đó thành cation. Các cation này kém bền sẽ phân hủy tạo thành các cation mảnh và các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử, phân tử trung hòa). Các phân tử có nhiều nguyên tử sẽ bị phân cắt thành nhiều cation khác nhau. Các cation được sinh ra sẽ tạo ra các tín hiệu và sẽ được các thiết bị ghi nhận lại. Khi đó, dựa vào các giá trị khối lượng tương ứng với các cation (ký hiệu là m/z) mà thiệt bị ghi nhận được để có thể dự đoán cation có mặt trong môi trường.

Cation có nồng độ lớn nhất sẽ có cường độ tương đối quy ước là 100%, cation có giá trị m/z lớn nhất sẽ tương ứng với phân tử khối (M) của phân tử đem phân tích.

Chú ý: Với các nguyên tố hỗn hợp có nhiều đồng vị thì có thể xuất hiện nhiều peak

(vạch, hay tín hiệu), tuy nhiên, để đơn giản, người ta thường lấy các đồng vị có hàm lượng đủ lớn hay cường độ tương đối đủ lớn và bỏ đi những peak có cường độ tương đối quá nhỏ.

Ví dụ: Khi bắn dòng electron hiệu năng cao vào phân tử ethane, xảy ra các quá trình sau:

e + CH₃-CH₃ ⟶ [C₂H₆]⁺ + 2e

m/z = 30

[C₂H₆] ⟶ [C₂H₅]⁺ + H

m/z = 29

[C₂H₆] ⟶ [C₂H₄]⁺ + H₂

m/z = 28

[C₂H₅]⁺ → [C₂H₄]⁺ + H

m/z = 28

[C₂H₅]⁺ → [C₂H₃] + H₂

m/z = 27

[C₂H₄]⁺ ⟶ [C₂H₂] + H₂

m/z = 26

[C₂H₆]⁺ → [C₂H₄] + H₂

m/z = 28

Ion phân tử và ion mảnh của ethane được ghi nhận và thể hiện qua phổ khối (MS) sau:

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Trong phố MS của ethane, mảnh ion có cường độ tương đối lớn nhất là

A. [C₂H₄]⁺.

B. [C₂H₆]⁺.

C. [C₂H₅]⁺.

D. [CH₃]⁺.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:748584

Phương pháp giải

- Theo ngữ liệu “Cation có nồng độ lớn nhất sẽ có cường độ tương đối quy ước là 100%’’

⟹ Tín hiệu nào (peak) có cường độ tương đối 100% là lớn nhất.

Giải chi tiết

- Quan sát phổ khối (MS) của ethane, ta thấy cường độ tương đối ứng với giá trị chiếu

sang trục đứng của [C₂H₄]⁺ là lớn nhất (100%).

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 2:

Nhận biết

Quá trình ion hóa của các phân tử hoặc phá vỡ liên kết của các ion mảnh được thực hiện bởi

A. các dòng electron có hiệu năng cao.

B. sự va chạm của các phân tử với nhau.

C. do các bức xạ có năng lượng cao.

D. do phân tử kém bền tự ion hóa và phân cắt.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:748585

Phương pháp giải

Theo ngữ liệu “Nguyên tắc chung của phương pháp phổ khối lượng là sử dụng dòng electron có hiệu năng cao bắn vào các phân tử trung hòa, biến các phân tử đó thành cation’’

Giải chi tiết

Quá trình ion hóa của phân tử tạo thành các cation được thực hiện bởi “các dòng electron có hiệu năng cao.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Hãy cho biết các phát biểu sau là đúng hay sai?

	Đúng	Sai
a) Quá trinh cation phân tử chuyển hoá thành các cation mảnh tương ứng với sự phá vỡ các liên kết hoá học.
b) Vạch phổ có giá trị m/z lớn nhất (sau khi loại bỏ các vạch có cường độ rất nhỏ do yếu tố đồng vị) ứng với phân tử khối của M của phân tử đem phân tích.
c) Máy đo phổ khối lượng (MS) có thể ghi nhận được các nguyên tử hoặc phân tử trung hoà điện.
d) Số vạch trên phổ (MS) có thể được ghi nhận tỷ lệ thuận với số nguyên tử có trong phân tử.

Đáp án đúng là: Đ; Đ; S; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:748586

Phương pháp giải

Dựa vào đoạn ngữ liệu và suy luận.

Giải chi tiết

a) đúng, vì theo ngữ liệu “Các cation này kém bền và phân hủy tạo thành các cation mảnh và các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử, phân tử trung hòa). Các phân tử có nhiều nguyên là sẽ bị phân cắt thành nhiều cation khác nhau”.

⟹ Trong nguyên tử hoặc ion, các nguyên tử liên kết với nhau bằng các liên kết hóa học. Vì vậy, sự phân hủy ion phân tử thành các ion mảnh phải có sự phá hủy hay phân cắt liên kết hóa học trong đó.

Dựa vào ví dụ về sự tạo thành các mảnh cation có m/z < 30 từ cation phân tử ethane, ta thấy đều có sự phân cắt liên kết.

b) đúng, vì theo ngữ liệu “cation có giá trị m/z lớn nhất sẽ tương ứng với phân tử khối (M) của phân tử đem phân tích”.

c) sai, vì theo ngữ liệu “Các cation được sinh ra sẽ tạo ra các tín hiệu và sẽ được các thiết bị ghi nhận lại. Khi đó, dựa vào các giá trị khối lượng tương ứng với các ion (ký hiệu là m/z) mà thiết bị ghi nhận được sẽ cho biết các cation có mặt trong môi trường”

⟹ Theo ngữ liệu thì máy đo phổ MS sẽ ghi nhận các tín hiệu do cation gây ra.

⟹ Nếu máy đo khối phổ ghi nhận được các tín hiệu từ các phân tử hoặc nguyên tử trung hòa điện thì không cần phải thực hiện quá trình cation hóa phân tử.

d) đúng, vì theo ngữ liệu: “Các phân tử có nhiều nguyên tử sẽ bị phân cắt thành nhiều cation khác nhau. Các cation được sinh ra sẽ tạo ra các tín hiệu và sẽ được các thiết bị ghi nhận lại”.

Đáp án cần chọn là: Đ; Đ; S; Đ

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Hình bên dưới là phổ khối của alcohol X đơn chức (phổ khối của X đã được loại bỏ đi các vạch có cường độ tương đối rất nhỏ do yếu tố đồng vị).

Phân tử khối của X là____

Đáp án:

Đáp án đúng là: 46

Xem lời giải

Câu hỏi:748587

Phương pháp giải

Theo ngữ liệu “cation có giá trị m/z lớn nhất sẽ tương ứng với phân tử khối (M) của phân tử đem phân tích”.

Giải chi tiết

Nhìn vào phổ khối của alcohol đơn chức X thấy peak (vạch) có giá trị m/z lớn nhất (nhìn theo trục ngang hoặc số liệu ghi phía trên vạch phổ) là 46

⟹ Phân tử khối (M) của alcohol X là 46

Đáp án cần điền là: 46

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

3 4 5 6 7 9

Dựa vào phổ khối (MS) của alcohol X sau:

Hãy lựa chọn các số sau để thả vào các ô trống.

a) Số nguyên tử có trong mảnh ion có cường độ lớn nhất là

b) Số nguyên tử có trong phân tử X là

c) Số nguyên tử hydrogen có trong mảnh ion ứng với giá trị m/z bằng 43 là

d) Số nguyên tử có trong mảnh ion ứng với giá trị m/z bằng 29 là

Đáp án đúng là: 5; 9; 3; 7

Xem lời giải

Câu hỏi:748588

Phương pháp giải

Từ phổ khối lượng của alcohol X ⟹ mảnh ion phân tử.

Giải chi tiết

a) Dựa vào ví dụ về sự tạo thành các mảnh cation có m/z < 30 từ phân tử ethane, ta thấy đều có sự có sự phân cắt các liên kết C–C; C-H; O-H tạo ra các mảnh cation ứng. Trên cơ sở đó, ta xác định được các cation ứng với các giá trị m/z như sau:

Mảnh cation có cường độ tương đối lớn nhất (100) ứng với giá trị mức bằng 31 (nghĩa

là phân tử khối tương ứng với mảnh ion đó bằng 31) ⟹ đó là tín hiệu của mảnh [CH₃O]⁺.

⟹ Số nguyên tử có trong mảnh cation này là 5.

b) Theo ngữ liệu “cation có giá trị m/z lớn nhất sẽ tương ứng với phân tử khối (M) của phân tử đem phân tích”.

Nhìn vào phổ khối của alcohol X thấy peak (vạch) có giá trị m/z lớn nhất là 46.

⟹ Phân tử khối (M) của alcohol X là 46

⟹ X chỉ có thể là C₂H₅OH

⟹ Số nguyên tử có trong phân tử X là 9.

c) Mảnh cation có cường độ tương đối ứng với giá trị m/z bằng 43 (nghĩa là phân tử khối tương ứng với mảnh ion đó bằng 43) ⟹ đó là tín hiệu của mảnh [C₂H₃O⁺].

⟹ Số nguyên tử H có trong mảnh ion này là 3.

d) Mãnh cation có cường độ tương đối ứng với giá trị m/z bằng 29 (nghĩa là phân tử khối

tương ứng với mảnh ion đó bằng 29) ⟹ Đó là tín hiệu của mảnh [C₂H₅]⁺.

⟹ Số nguyên tử có trong mảnh ion này là 7.

Đáp án cần chọn là: 5; 9; 3; 7

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.