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📶同位素峰模拟 - 质谱同位素分布、单同位素质量与 [M+H]+ m/z 计算

大多数元素有不止一种稳定同位素，所以质谱里一个分子会出现一簇峰：M 峰由每种元素的最丰同位素组成，M+1、M+2 等峰来自 ¹³C、²H、¹⁵N、¹⁸O、³⁴S、³⁷Cl、⁸¹Br 等较重同位素。这个工具把每种元素的同位素丰度写成多项式，n 个原子取 n 次方，再把各元素相乘（快速幂卷积并剪掉小于 10⁻⁹ 的峰），得到完整的同位素分布，并把最高峰归一化为 100。例如葡萄糖 C₆H₁₂O₆ 的单同位素质量为 180.0634 u，[M+Na]⁺ 的 m/z = 180.06339 + 22.98977 − 0.00055（电子）= 203.0526；氯苯 C₆H₅Cl 的 M : M+2 ≈ 100 : 32，二溴甲烷 CH₂Br₂ 的 M : M+2 : M+4 ≈ 51 : 100 : 49。可选 M、M⁺•、[M+H]⁺、[M+Na]⁺、[M+K]⁺、[M+NH₄]⁺、[M−H]⁻、[M+Cl]⁻ 等离子和 z = 1～3，可切换单位分辨率（按整数质量合并）或高分辨精细结构（区分 ¹³C 与 ¹⁵N、²H 的微小质量差），并给出峰列表、Cl/Br 峰型速查表，以及由 M+1/M 强度比估算碳原子数的反推工具。同位素质量取自 NIST/AME，丰度为 IUPAC 代表性组成。

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如何使用质谱同位素峰计算器

  1. 1输入分子式（如 C6H12O6、C6H5Cl），或点击示例
  2. 2选择离子类型（M、[M+H]⁺、[M+Na]⁺、[M−H]⁻ 等）、电荷数 z 和显示方式（单位分辨率 / 精细结构）
  3. 3查看单同位素 m/z、平均质量、同位素峰图和峰列表，可复制表格；下方可查 Cl/Br 峰型或由 M+1 峰估算碳数

常见问题

单同位素质量、平均质量、名义质量有什么区别？
单同位素质量是每种元素都取最丰同位素（C 取 ¹²C、H 取 ¹H、Cl 取 ³⁵Cl）时的精确质量，高分辨质谱的 M 峰就在这里，如葡萄糖 180.0634 u。平均质量用标准原子量计算，对应宏观称量的摩尔质量，葡萄糖为 180.156。名义质量是各原子质量数之和（整数），葡萄糖为 180，用于低分辨质谱。
为什么含氯、含溴的化合物有明显的 M+2 峰？
氯的两种同位素 ³⁵Cl 与 ³⁷Cl 丰度约为 3 : 1，溴的 ⁷⁹Br 与 ⁸¹Br 约为 1 : 1，且都相差 2 个质量单位。所以含 1 个 Cl 的分子 M : M+2 ≈ 3 : 1，含 1 个 Br 约 1 : 1；含 2 个 Cl 为 9 : 6 : 1，2 个 Br 为 1 : 2 : 1，ClBr 为 3 : 4 : 1。这是识别卤素最直接的办法。
怎样用 M+1 峰估算碳原子数？
¹³C 的天然丰度约 1.1%，分子中每个碳都有约 1.1% 的机会是 ¹³C，所以 M+1/M 的强度比约等于碳数 × 1.1%。例如 M+1 峰是 M 峰的 8.8%，大约有 8 个碳。N（每个约 0.37%）和 H 也会贡献一点 M+1，所以估算值通常略偏大，只作为推测分子式的线索。
为什么要做电子质量校正？
正离子比中性分子少了电子，负离子多了电子。一个电子的质量是 0.000549 u，对 [M+H]⁺ 来说正确的 m/z 是 M + m(H) − mₑ，也就是加上一个质子的质量。高分辨质谱的质量精度常在 5 ppm 以内，对 200 左右的离子来说 0.00055 u 约 2.7 ppm，不校正会造成可观的误差。工具默认开启校正，也可以关掉与旧软件的结果对照。