Uma substância apresenta pico de íon molecular em
com uma intensidade relativa de 100 . 0 pico
tem uma intensidade de13.2, e o
uma intensidade de 1.00. Qual a formula molecular desse composto desconhecido?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um composto desconhecido que, na espectrometria de massas, mostra um pico principal (íon molecular) em
com intensidade relativa de 100. Além disso, o pico M+1 tem uma intensidade de 13,2 e o M+2 de 1,00. Nosso objetivo aqui é descobrir a fórmula molecular desse composto. Para isso, vamos usar conceitos de espectrometria de massas, especialmente relacionados aos picos isotópicos M+1 e M+2.
Passo 2
Primeiro, é importante entender o que são esses picos M+1 e M+2. Eles aparecem devido aos isótopos naturais dos elementos presentes na molécula. Por exemplo, o carbono tem uma pequena quantidade de
além do
mais comum. O pico M+1 nos ajuda a estimar o número de átomos de carbono na molécula.
Passo 3
A intensidade do pico M+1 pode ser usada para calcular o número de átomos de carbono (
) na molécula. A fórmula que usamos é:
Sabemos que a abundância natural de
é aproximadamente 1,1%. Então:
Passo 4
Vamos resolver para
:
Então, temos 12 átomos de carbono na molécula.
Passo 5
Agora, vamos usar o pico M+2 para verificar a presença de outros elementos que contribuem para esse pico, como o enxofre (
) ou o cloro (
). No entanto, como a intensidade do M+2 é muito baixa (1,00), isso sugere que não há elementos com isótopos significativos além do carbono. Portanto, podemos considerar que o M+2 é principalmente devido a combinações de isótopos de carbono.
Passo 6
Com 12 átomos de carbono e massa molecular de 170, vamos calcular a massa que os 12 carbonos contribuem:
Então, a massa restante é:
Passo 7
Agora, vamos distribuir essa massa entre hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, etc. Vamos assumir que não há nitrogênio ou enxofre para simplificar, já que não há indícios dos picos M+1 e M+2 indicando esses elementos.
Passo 8
A massa de 25,88 g/mol seria provavelmente composta por hidrogênio e oxigênio. Como a maioria das substâncias orgânicas tem mais hidrogênio do que oxigênio, vamos distribuir a massa para maximizar os átomos de hidrogênio.
Passo 9
Vamos primeiro tentar com apenas hidrogênio:
Como não podemos ter uma fração de átomo, arredondamos para 26 átomos de hidrogênio.
Passo 10
Então, nossa fórmula molecular provisória é
. Vamos verificar a massa:
Isso está muito próximo dos 170 g/mol fornecidos, então nossa fórmula está correta.
Resposta
A fórmula molecular do composto desconhecido é
.
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