1. Ion phõn tử
Ion phõn tử được hỡnh thành do mất đi 1 electron, cho nờn khối lượng của nú chớnh là khối lượng của phõn tử hay trọng lượng phõn tử, được kớ hiệu là M+. Ion phõn tử cú cỏc tớnh chất sau:
- M+ là ion cú khối lượng lớn nhất chớnh là trọng lượng phõn tử - M+ là ion với thế xuất hiện nhỏ nhất.
- M+ là số chẵn nếu phõn tử khụng chứa dị tố N hay chứa một số chẵn dị tố N và M+ sẽ là số lẻ nếu chứa một số lẻ dị tố N.
- Tất cả sự phỏ vỡ phõn tử đều cú thể tớnh từ hiệu số khối lượng của cỏc phõn tử ion với ion phõn tử.
- Cường độ của M+ tỷ lệ với ỏp suất mẫu. Nú phụ thuộc vào dóy hợp chất, năng lượng của electron và khả năng phỏ vỡ phõn tử. Cường độ của M+ cú giỏ trị từ 0 đến 100%.
2. Ion đồng vị
Ion phõn tử của cỏc hợp chất khụng phải chỉ là vạch riờng lẻ vỡ cỏc nguyờn tử chứa trong hợp chất thiờn nhiờn đều tồn tại đồng vị như 13C bờn cạnh 12C, 15N bờn cạnh 14N, 17O,18O bờn cạnh 16O, 37Cl bờn cạnh 35Cl.
Cỏc đồng vị tồn tại trong tự nhiờn với cỏc tỷ lệ khỏc nhau cho nờn bờn cạnh vạch chớnh ứng với ion M+ cũn cú cỏc vạch (M+1)+ và (M+2)+… với cường độ nhỏ hơn. Chiều cao của cỏc vạch phụ này tỷ lệ với sự cú mặt của cỏc đồng vị trong phõn tử. Người ta dựa vào cỏc đặc điểm này để tớnh cụng thức cộng của cỏc hợp chất nhờ phương phỏp khối phổ.
Chẳng hạn, nguyờn tố cacbon trong thiờn nhiờn tồn tại 12C 100%, 13C là 1,1%. Như vậy, nếu một hợp chất chỉ chứa một nguyờn tử cacbon như metan thỡ ion M+ cú chiều cao 100% (12CH4) thỡ ion (M+1)+ sẽ cú tỷ lệ 1,1% (13CH4). Ở phõn tử etan cú hai nguyờn tử cacbon nờn ion M+ cú chiều cao là 100% (12C2H6) thỡ ion (M+1)+ sẽ cú chiều cao 2.1,1% =
2,2% (13CH3 12CH3). Như vậy, nếu phõn tử cú n nguyờn tử cacbon thỡ ion (M+1)+ sẽ cú tỷ lệ n.1,1% so với chiều cao của ion phõn tử M+.
h là chiều cao vạch phổ M+ và h’ là chiều cao vạch phổ (M+1)+.
Khi biết được chiều cao của cỏc vạch phổ cú thể tớnh được số nguyờn tử cacbon trong phõn tử.
Bảng 5.1 Khối lượng và độ thường gặp trung bỡnh của cỏc đồng vị trong một số nguyờn tố
Đồng vị Khối lượng Độ thường gặp tương đối
1H 1,0078 100 2H 2,0141 0,015 12C 12,0000 100 13C 13,0034 1,12 14N 14,0031 100 15N 15,0001 0,366 16O 15,9949 100 17O 16,9991 0,037 18O 17,9992 0,240 19F 18,9984 100 28Si 27,9769 100 29Si 28,9765 5,110 30Si 29,9738 3,385 31P 30,9738 100 32S 31,9721 100 33S 32,9715 0,789 34S 33,9679 4,433 36S 35,9677 0,018 35Cl 34,9689 100 37Cl 36,9659 32,399 79Br 78,9183 100 81Br 80,9163 97,940
Một số ion xuất hiện như bước trung gian giữa cỏc ion cú khối lượng lớn m1 và m2 cú thời gian sống ngắn khụng ghi nhận được đầy đủ cường độ vạch phổ nhưng cũng cú thể phỏt hiện được sự cú mặt của nú gọi là ion metastabin m* mà m* = m2/m1. Nhờ m* ta cú thể khẳng định được m2 là do m1 sinh ra.