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解读质谱中的同位素峰型
比较含氯与含溴化合物的 M/M+2 峰型特征，推断分子含哪种卤素及几个卤原子。
目标
根据 M:M+2 比例识别各谱图中的卤素，并预测 Cl₂ 和 Br₂ 的完整同位素峰簇。
仪器与试剂
CH₃Cl、CH₃Br、Cl₂、Br₂ 的电子轰击质谱数据；同位素丰度表（³⁵Cl/³⁷Cl ≈ 3:1，⁷⁹Br/⁸¹Br ≈ 1:1）。
步骤
- 打开氯甲烷谱图，测量 M 与 M+2 峰的高度。
- 对溴甲烷重复操作，比较 M:M+2 比例（Cl 约 3:1，Br 约 1:1）。
- 在显示前先预测 Cl₂ 的三峰簇（70/72/74 ≈ 9:6:1），然后核对。
- 对 Br₂（158/160/162 ≈ 1:2:1）做同样预测，并用二项式系数解释差异。
观察要点
- CH₃Cl 的 M:M+2 ≈ 3:1（m/z 50/52）；CH₃Br 在 94/96 出现两个几乎等高的峰。
- 含两个卤素时峰簇变宽：Cl₂ 为 9:6:1，Br₂ 为 1:2:1——两对同位素的组合结果。
讲解
³⁵Cl 与 ³⁷Cl 丰度约 75.8 % 和 24.2 %，一个氯原子使分子离子按约 3:1 分裂为 M 和 M+2；⁷⁹Br/⁸¹Br ≈ 51:49 则约 1:1。含 n 个卤素时，峰强度遵循两种丰度的二项式展开——这是常规质谱解析中卤素计数的依据。
实验史话
弗朗西斯·阿斯顿于 1919 年制造了第一台质谱仪，并用分离出的氖同位素证明原子量不必为整数——从此同位素峰型一直是结构解析的线索。
相关化学家
虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型，不能替代真实实验和安全培训；没有指导请勿在家自行重复。