O espectro de massas de alta resolução de uma substância desconhecida registrou íon molecular em m / z 122.0242. Qual a FM dessa substância?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos diz que no espectro de massas de alta resolução de uma substância desconhecida, foi registrado um íon molecular com m/z igual a 122,0242. Nosso objetivo aqui é descobrir a Fórmula Molecular (FM) dessa substância. Para resolver isso, vamos usar conceitos de espectrometria de massas e fundamentos de cálculo de fórmulas moleculares baseados na massa exata dos elementos.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que m/z representa a razão entre a massa do íon e sua carga. No caso do íon molecular, geralmente a carga (z) é +1, então a massa molecular (M) da substância é aproximadamente igual a 122,0242 Da.

Passo 3

Agora, vamos determinar quais elementos podem compor essa fórmula molecular. Geralmente, consideramos elementos como Carbono ©, Hidrogênio (H), Nitrogênio (N) e Oxigênio (O), que são comuns em muitas substâncias orgânicas.

Passo 4

Vamos utilizar as massas isotópicas precisas desses elementos para montar a equação:
  • C: 12,00000 Da
  • H: 1,007825 Da
  • N: 14,003074 Da
  • O: 15,994915 Da
Assim, queremos encontrar números inteiros de cada elemento (nC, nH, nN, nO) que satisfaçam a seguinte equação:
12,00000 times nC + 1,007825 times nH + 14,003074 times nN + 15,994915 times nO = 122,0242

Passo 5

Vamos começar tentando diferentes combinações de C, H, N e O para ver qual delas se aproxima mais da massa total de 122,0242 Da.
Vamos supor que a substância não contenha nitrogênio inicialmente (nN = 0), facilitando nossos cálculos:
12 times nC + 1,007825 times nH + 15,994915 times nO = 122,0242

Passo 6

Tentando com nC = 8:
12 times 8 = 96
Subtraindo da massa total:
122,0242 - 96 = 26,0242
Agora, temos 26,0242 Da para distribuir entre H e O.

Passo 7

Vamos tentar com nO = 1:
15,994915 times 1 = 15,994915
Subtraindo desse valor:
26,0242 - 15,994915 = 10,029285
Agora, precisamos ver quantos H temos:
nH = 10,0292851,007825 approx 9,94
Arredondando, temos nH = 10.

Passo 8

Então, temos:
  • C: 8
  • H: 10
  • O: 1
  • N: 0
Vamos verificar se essa combinação dá a massa correta:
12 times 8 = 96
1,007825 times 10 = 10,07825
15,994915 times 1 = 15,994915
Total = 96 + 10,07825 + 15,994915 = 122,073165

Passo 9

A massa calculada (122,073165 Da) está muito próxima da massa observada (122,0242 Da), com uma diferença mínima que é aceitável considerando a precisão da espectrometria de massas de alta resolução.

Resposta

A fórmula molecular da substância desconhecida é C8H10O.

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