質量（質量分析）

質量分析計によって記録される質量は、機器の特性と質量スペクトルの表示 方法に応じて、さまざまな物理量を指す場合があります。

ダルトン（記号：Da）は、原子または分子スケールの質量（原子質量）を示すために使用される標準単位です。^[1] 統一原子質量単位（記号：u）はダルトンに相当します。1ダルトンは、おおよそ1つの陽子または中性子の質量です。^[2]統一原子質量単位の値は1.660 538 921 (73) × 10 ⁻²⁷  kg . ^[3] 「unified」接頭辞のないamuは酸素に基づいた古い単位で、1961年に置き換えられました。

物質の分子量（略称 M _r ）は、以前は分子量とも呼ばれ、MW と略されていましたが、統一原子質量単位u （ ¹² Cの原子1 個の質量の 1/12 に等しい）に対するその物質の分子1 個の質量の相対値です。この相対性のため、物質の分子量は一般に相対分子量と呼ばれ、M _rと略されます。

分子の平均質量は、構成元素の平均原子質量を合計することで得られます。たとえば、化学式 H _{2 O の天然}水の平均質量は、1.00794 + 1.00794 + 15.9994 = 18.01528 Da です。

質量数は核子数とも呼ばれ、原子核内の陽子と中性子の数です。質量数は元素の同位体ごとに固有であり、元素名の後に書かれるか、元素記号の左側に上付き文字として書かれます。たとえば、炭素 12 ( ¹² C) には 6 個の陽子と 6 個の中性子があります。

元素の公称質量は、その元素の最も豊富な天然安定同位体の質量数であり、イオンまたは分子の場合、公称質量は構成原子の公称質量の合計です。[ 4 ^{] [5]同位体の豊富さは}IUPACによって表にまとめられています：^[6]たとえば、炭素には2つの安定同位体、 ¹² Cが天然存在比98.9%、¹³ Cが天然存在比1.1%であるため、炭素の公称質量は12です。公称質量は常に最小の質量数とは限らず、たとえば鉄には ⁵⁴ Fe、⁵⁶ Fe、⁵⁷ Fe、⁵⁸ Feの同位体があり、豊富さはそれぞれ6%、92%、2%、0.3%で、公称質量は56 Daです。分子の場合、公称質量は構成要素の公称質量を合計することによって得られます。たとえば、水には公称質量 1 Da の水素原子が 2 つと、公称質量 16 Da の酸素原子が 1 つあるため、H ₂ O の公称質量は 18 Da になります。

質量分析では、公称質量とモノアイソトピック質量の差が質量欠損である。^[7]これは、複合粒子の質量とその構成部分の質量の合計との差である物理学で使用される質量欠損の定義とは異なる。^[8]

精密質量（より正確には、測定された精密質量^[9]）は、実験的に決定された質量であり、元素組成を決定することを可能にする。^{[10]質量が200} Da未満の分子の場合、元素組成を一意に決定するには5 ppmの精度で十分な場合が多い。 ^[11]

同位体の正確な質量（より正確には、計算された正確な質量^[9]）は、分子の個々の同位体の質量を合計することによって得られます。たとえば、2つの水素1（1H）と1つの酸素16（16O）を含む水の正確な質量は、^1.0078 + ^1.0078 + 15.9949 = 18.0105 Daです。2つの水素2（重水素または^2H）と1つの酸素16（^{16O ）を含む}重水の正確な質量は、2.0141 + 2.0141 + 15.9949 = 20.0229 Daです。

同位体種を指定せずに正確な質量値が与えられた場合、それは通常、最も豊富な同位体種を指します。

モノアイソトピック質量は、各元素の主要（最も豊富な）同位体の非結合、基底状態の静止質量を使用して、分子内の原子の質量の合計です。 ^{[12] [5]}分子またはイオンのモノアイソトピック質量は、主要同位体を使用して得られる正確な質量です。モノアイソトピック質量は通常、ダルトンで表されます。

モノアイソトピック質量が最も一般的に使用される典型的な有機化合物の場合、これにより最も軽い同位体が選択されることになります。鉄やアルゴンなどの一部の重い原子の場合、主な同位体は最も軽い同位体ではありません。モノアイソトピック質量に対応する質量スペクトルのピークは、大きな分子では観察されないことがよくありますが、同位体分布から決定できます。^[13]

これは、同位体の自然存在比に基づいて、最も高い同位体分布を示す分子の質量を指します。 ^[14]

同位体異性体（同位体異性体）は、各同位体原子の数は同じであるが、同位体原子の位置が異なる異性体である。[ ^15]例えば、CH ₃ CHDCH ₃とCH ₃ CH ₂ CH _{2 Dは}構造同位体のペアである。

同位体異性体は、分子またはイオンの同位体組成が異なる化学種である同位体異性体と混同しないでください。たとえば、水素の同位体組成が異なる水分子の 3 つの同位体異性体は、HOH、HOD、DOD です。ここで、D は重水素 ( ² H) を表します。

ケンドリック質量は、測定された質量に数値係数を掛けて得られる質量である。ケンドリック質量は、質量スペクトルのピークから同様の化学構造を持つ分子を識別するのに役立てるために使用される。^{[16] [17]}質量を表記する方法は、1963年に化学者エドワード・ケンドリックによって提案された。

_{ケンドリックが概説した手順によれば、 CH2}の質量は14.01565 Daではなく14.000 Daと定義される。^{[18] [19]}

化合物群のケンドリック質量は^[20]で与えられる。${\displaystyle F}$

${\displaystyle {\mbox{ケンドリック質量}}~(F)=({\mbox{観測質量}})\times {\frac {{\mbox{公称質量}}~(F)}{{\mbox{厳密質量}}~(F)}}.}$

炭化水素分析の場合、= CH ₂。 ${\displaystyle F}$

原子核物理学で用いられる質量欠損は、質量分析法で用いられる質量欠損とは異なります。原子核物理学では、質量欠損は複合粒子の質量とその構成部分の質量の合計との差です。質量分析法では、質量欠損は正確な質量と最も近い整数質量との差として定義されます。^{[21] [22]}

ケンドリック質量欠損は、ケンドリック質量の正確な値から最も近い整数ケンドリック質量を引いたものである。^[23]

質量欠損フィルタリングは、質量分析計で化合物の化学組成に基づいて選択的に検出するために使用できます。^[7]

アストンは、測定された質量Mと最も近い整数質量I （酸素16質量スケールに基づく）の差を、質量数を構成する量に1万を乗じたもので割ったものとして定義した。^[26]

${\displaystyle f={\frac {MI}{10^{4}\ I}}}$。

アストンの初期の原子核構造モデル（中性子の発見以前）では、原子核内の密集した陽子と電子の電磁場が干渉し、質量の一部が破壊されると仮定していた。^[27]密度が低いことは原子核が安定していることを示している。^[28]

窒素則は、水素、炭素、窒素、酸素、ケイ素、リン、硫黄、ハロゲンのみを含む有機化合物は、分子イオン中に窒素原子が奇数個存在することを示す奇数の公称質量、または窒素原子が偶数個存在することを示す偶数の公称質量のいずれかを持つことを規定している。^{[29] [30]}

整数則は、同位体の質量が水素原子の質量の整数倍であることを規定している。^{[31]この則は、}原子量が水素原子の重さの倍数であるという、1815年に提唱されたプラウトの仮説の修正版である。^[32]

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• ダルトン（単位）

• 分子の質量と同位体分布を計算するウェブツール