Lire les motifs isotopiques en spectrométrie de masse
Comparez les signatures M/M+2 de composés chlorés et bromés et déduisez quel halogène — et combien — une molécule contient.
Objectif
Identifiez l’halogène de chaque spectre d’après le rapport M:M+2 et prédisez la grappe isotopique complète de Cl₂ et Br₂.
Matériel et réactifs
Jeux de spectres de masse à impact électronique de CH₃Cl, CH₃Br, Cl₂ et Br₂ ; table des abondances isotopiques (³⁵Cl/³⁷Cl ≈ 3:1, ⁷⁹Br/⁸¹Br ≈ 1:1).
Procédure
- Ouvrez le spectre du chlorométhane et mesurez la hauteur des pics M et M+2.
- Recommencez avec le bromométhane et comparez le rapport M:M+2 (~3:1 pour Cl, ~1:1 pour Br).
- Prédisez la grappe à trois raies de Cl₂ (70/72/74 ≈ 9:6:1) avant de l’afficher, puis vérifiez.
- Faites de même pour Br₂ (158/160/162 ≈ 1:2:1) et expliquez la différence par les coefficients binomiaux.
À observer
- CH₃Cl présente M:M+2 ≈ 3:1 (m/z 50/52) ; CH₃Br montre deux pics presque égaux à 94/96.
- Avec deux halogènes la grappe s’élargit : Cl₂ donne 9:6:1, Br₂ donne 1:2:1 — la combinatoire de deux paires isotopiques.
Explication
³⁵Cl et ³⁷Cl ont des abondances ≈ 75,8 % et 24,2 % : un chlore scinde l’ion moléculaire en M et M+2 dans un rapport ~3:1 ; ⁷⁹Br/⁸¹Br ≈ 51:49 donne ~1:1. Pour n halogènes, les intensités suivent le développement binomial des deux abondances — la base du comptage des halogènes en spectrométrie de masse courante.
Histoire de l’expérience
Chimistes associés
Expérience virtuelle : un modèle simplifié pour construire l’intuition. Elle ne remplace ni le travail réel en laboratoire ni la formation à la sécurité ; ne la reproduisez pas chez vous sans encadrement.