Spektra Massa – Puncak M+1

Apakah yang menyebabkan puncak M+1?

Apakah puncak M+1 itu?

Jika anda mempunyai spektrum massa yang lengkap (bukan yang disederhanakan), anda akan menemukan garis kecil sebesar 1 unit m/z di sebelah kanan puncak utama ion molekuler. Puncak kecil ini disebut puncak M+1.

Dalam soal untuk tingkat ini (tingkat A di Inggris atau yang sederajat), puncak M+1 sering dihilangkan untuk menghindari kebingungan – terutama jika anda diminta untuk menentukan massa rumus relatif suatu senyawa dari puncak ion molekuler.

Isotop karbon-13

Puncak M+1 disebabkan oleh adanya isotop ¹³C dalam molekul. ¹³C adalah isotop karbon yang stabil – jangan keliru dengan isotop ¹⁴C yang merupakan radioaktif. Karbon-13 menyusun 1,11% dari seluruh atom karbon.
Jika anda mempunyai senyawa sederhana seperti metana, CH₄, kira-kira 1 dalam tiap 100 molekul ini akan mengandung karbon-13 di samping karbon-12 yang sudah umum. Artinya dalam tiap 100 molekul metana terdapat 1 molekul yang mempunyai massa 17 (13+4) bukan 16 (12+4).
Spektrum massa akan mempunyai garis yang menunjukkan ion molekuler [¹³CH₄]⁺ dan [¹²CH₄]⁺.
Garis pada m/z = 17 akan lebih kecil daripada garis pada m/z = 16 karena isotop karbon-13 lebih jarang diperoleh. Secara statistik anda akan memperoleh perbandingan 1 ion yang lebih berat untuk tiap 99 ion yang lebih ringan. Itulah mengapa puncak M+1 lebih kecil daripada puncak M+.

Menggunakan puncak M+1

Apakah yang terjadi jika terdapat lebih dari 1 atom karbon dalam suatu senyawa?

Bayangkan suatu senyawa mengandung 2 atom karbon. Pada keduanya, kira-kira 1 dalam 100 kesempatan terdapat ¹³C.

Karena itu 2 dalam 100 kesempatan dari molekul secara keseluruhan mengandung satu atom ¹³C bukan atom ¹²C atom – sisanya, 98 dalam 100 peluang dari kedua atom adalah ¹²C.
Itu artinya bahwa perbandingan tinggi puncak M+1 terhadap puncak M+ kira-kira 2 : 98. Ini cukup jelas, puncak M+1 kira-kira 2 % dari tinggi puncak M+.

Menggunakan tinggi puncak relatif untuk memprediksi banyaknya atom karbon

Jika ada sejumlah kecil atom karbon

Jika anda menghitung tinggi puncak M+1 sebagai persentase tinggi puncak dari puncak M+, itu dapat memberikan anda banyaknya atom karbon dalam suatu senyawa.
Kita telah melihat bahwa suatu senyawa dengan 2 karbon akan mempunyai puncak M+1 kira-kira 2 % dari tinggi puncak M+.
Dengan cara yang sama, anda dapat menunjukkan bahwa suatu senyawa dengan 3 karbon akan mempunyai puncak M+1 kira-kira 3 % dari tinggi puncak M+.

Dengan jumlah atom karbon yang lebih besar

Perkiraan yang kita buat tidak akan dapat dipakai untuk lebih dari 2 atau 3 karbon. Bagian atom karbon yang berupa ¹³C bukanlah 1 % tapi 1,11 %. Dan perkiraan bahwa rasio 2 : 98 adalah sekitar 2% tidak berlaku ketika jumlah yang kecil ini meningkat.
Perhatikan sebuah molekul dengan 5 karbon di dalamnya. Anda akan mendapatkan bahwa 5,55 (5×1,11) molekul mengandung 1 ¹³C untuk tiap 94,45 (100 – 5,55) yang hanya mengandung atom ¹²C. Jika anda mengubah tinggi puncak M+1 sebagai persentase dari puncak M+, anda mendapatkan jawaban 5,9 % (5,55/94,45 x 100). Itu cukup mendekati 6 % yang memungkinkan munculnya kesalahan, anda akan beranggapan ada 6 atom karbon.
Jika lebih dari 3 atom karbon, anda jangan yakin dengan perkiraan bahwa tinggi puncak M+1 sebagai persentase dari tinggi puncak M+ yang menunjukkan banyaknya karbon – anda perlu melakukan beberapa penjumlahan kecil yang agak rumit!