Mass Spectrometry MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Mass Spectrometry - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर विकल्प 1 है।

व्याख्या:

अणु A का विखंडन:

अणु B का विखंडन:

अणु C का विखंडन:

निष्कर्ष:

अणु जो m/z = 15 पर शिखर दिखाते हैं, वे हैं A और C

अवधारणा:

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री में, आधार शिखर सबसे तीव्र आयन शिखर का प्रतिनिधित्व करता है, जो आमतौर पर अणु के सबसे स्थिर खंड के अनुरूप होता है। इलेक्ट्रॉन आयनन (EI) प्रक्रिया अणुओं के आयनन और बाद के विखंडन के परिणामस्वरूप होती है। विखंडन पैटर्न अणु की संरचना और परिणामी आयनों की स्थिरता पर निर्भर करता है।

मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन:

• वर्णन: मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री विखंडन प्रक्रिया है जहाँ कार्बोनिल समूह युक्त अणु बीटा स्थिति में विखंडित होने के लिए पुनर्व्यवस्थापन करता है, जिससे एक तटस्थ अणु और एक आवेशित खंड उत्पन्न होता है।
• तंत्र: पुनर्व्यवस्थापन में कार्बोनिल समूह की ऑक्सीजन में गामा कार्बन से हाइड्रोजन स्थानांतरण शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप एनॉल और एक रेडिकल धनायन का निर्माण होता है।

विखंडन और आधार शिखर निर्माण:

• यौगिक P के लिए: विखंडन मुख्य रूप से मेथिल समूह (CH₃) के नुकसान के कारण होता है, जिससे एक स्थिर मेथिल प्रतिस्थापित ट्रॉपिलियम आयन (m/z = 105) का निर्माण होता है।
• यौगिक Q के लिए: इस यौगिक में आधार शिखर मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन के कारण m/z पर 92 है।

व्याख्या:

• यौगिक P विखंडन से गुजरता है जिससे m/z = 105 पर एक मेथिल प्रतिस्थापित ट्रॉपिलियम आयन आधार शिखर के रूप में बनता है।
  • ​
• यौगिक Q मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन से गुजरता है, जो m/z = 92 पर आधार शिखर देता है।
  • 
• आधार शिखर परिणामी खंडों की स्थिरता के कारण बनते हैं, जिससे P के लिए 105 और Q के लिए 92 आधार शिखर बनते हैं।

निष्कर्ष:

यौगिक P और यौगिक Q के लिए सही आधार शिखर क्रमशः 105 और 92 हैं।

संकल्पना:

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री एक तकनीक है जिसका उपयोग आयनित टुकड़ों के पैटर्न का विश्लेषण करके किसी यौगिक के आणविक द्रव्यमान और संरचना को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में सापेक्ष शिखर तीव्रता किसी यौगिक में तत्वों की समस्थानिक संरचना में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकती है।

• हैलोजन युक्त यौगिकों का विश्लेषण करते समय, प्रत्येक हैलोजन में विशिष्ट समस्थानिक पैटर्न होते हैं जो अलग-अलग सापेक्ष शिखर तीव्रता उत्पन्न करते हैं:

• क्लोरीन (Cl): क्लोरीन में दो समस्थानिक होते हैं, ³⁵Cl और ³⁷Cl, लगभग 3 : 1 के सापेक्ष प्रचुरता अनुपात के साथ। यह [M] और [M + 2] पर 3 : 1 तीव्रता अनुपात के साथ दो मुख्य शिखर उत्पन्न करता है।

• ब्रोमीन (Br): ब्रोमीन में दो समस्थानिक होते हैं, ⁷⁹Br और ⁸¹Br, लगभग समान प्रचुरता (1 : 1 अनुपात) में। डाइब्रोमीनी कृत यौगिकों के लिए, यह 1 : 3 : 3 : 1 के सापेक्ष तीव्रता अनुपात के साथ [M], [M + 2], [M + 4], और [M + 6] पर शिखर बनाता है।

• द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री इन विशिष्ट समस्थानिक पैटर्न के आधार पर किसी यौगिक में विशिष्ट हैलोजन की उपस्थिति की पुष्टि करने में मदद कर सकती है।

व्याख्या:

दी गई अभिक्रिया शृंखला में दो मुख्य चरण शामिल हैं:

• चरण 1: कार्बोक्सिलीकरण - फिनोल NaOH और CO₂ की उपस्थिति में कार्बोक्सिलीकरण से गुजरता है जिससे सैलिसिलिक अम्ल व्युत्पन्न बनता है। इसे कोल्बे-श्मिट अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है, जहाँ CO₂ को फेनोक्साइड आयन में प्रस्तुत किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अम्लीकरण के बाद ऑर्थो-कार्बोक्सिलिक अम्ल व्युत्पन्न का निर्माण होता है।

• चरण 2: ब्रोमीनीकरण - कार्बोक्सिलिक अम्ल व्युत्पन्न पानी की उपस्थिति में अतिरिक्त Br₂ के साथ ब्रोमीनीकरण से गुजरता है। हाइड्रॉक्सिल और कार्बोक्सिल समूहों के सक्रिय प्रभाव के कारण, ब्रोमीन परमाणु एरोमैटिक वलय पर ऑर्थो और पैरा दोनों स्थितियों पर प्रस्तुत किए जाते हैं, जिससे एक डाइब्रोमीनीकृत उत्पाद बनता है।

• 

• 3 Br [M], [M + 2], [M + 4], और [M + 6] शिखर 1 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1 के सापेक्ष तीव्रता के साथ देगा।

निष्कर्ष:

सही विकल्प है: विकल्प 2: [M], [M + 2], [M + 4], और [M + 6] शिखर 1 : 3 : 3 : 1 के सापेक्ष तीव्रता के साथ

संकल्पना:

द्रव्यमान स्पेक्ट्रममिति में, आधार शिखर सबसे तीव्र आयन शिखर का प्रतिनिधित्व करता है, जो आमतौर पर अणु के सबसे स्थिर टुकड़े के अनुरूप होता है। इलेक्ट्रॉन आयनीकरण (EI) प्रक्रिया अणुओं के आयनीकरण और बाद में विखंडन में परिणत होती है। विखंडन प्रतिरूप अणु की संरचना और परिणामी आयनों की स्थिरता पर निर्भर करता है।

विखंडन और आधार शिखर निर्माण:

• यौगिक P के लिए: विखंडन मुख्य रूप से हाइड्रॉक्सिल समूह (OH) के नुकसान के कारण होता है, जिससे एक स्थिर ट्रॉपिलियम आयन (m/z = 104) का निर्माण होता है। यह आयन अनुनाद द्वारा स्थिर होता है, जिससे यह यौगिक P के द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में आधार शिखर बन जाता है।
• यौगिक Q के लिए: हाइड्रॉक्सिल समूह और बेंजिलिक स्थिति विखंडन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आणविक आयन एक CH₃ समूह खो देता है, जिसके परिणामस्वरूप m/z = 107 वाला एक स्थिर टुकड़ा बनता है। यह यौगिक Q के लिए आधार शिखर है।
• टुकड़ों की स्थिरता: आधार शिखर आमतौर पर विखंडन के दौरान बनने वाले सबसे स्थिर धनायन के अनुरूप होता है। P के लिए, ट्रॉपिलियम आयन (m/z = 104) अनुनाद के कारण अत्यधिक स्थिर होता है। Q के लिए, बेंजिलिक धनायन (m/z = 107) भी काफी स्थिर होता है, जिससे यह आधार शिखर बन जाता है।

व्याख्या:

• यौगिक P विखंडन से गुजरता है जिससे m/z = 104 पर एक ट्रॉपिलियम आयन आधार शिखर के रूप में बनता है। हाइड्रॉक्सिल समूह के नुकसान से यह स्थिर आयन बनता है।
• यौगिक Q विखंडन से गुजरता है, जहाँ बेंजिलिक स्थिति से एक CH₃ समूह के नुकसान से m/z = 107 वाला एक स्थिर आयन आधार शिखर के रूप में बनता है।
  • 
• परिणामी टुकड़ों की स्थिरता के कारण आधार शिखर बनते हैं, जिससे P के लिए 104 और Q के लिए 107 आधार शिखर बनते हैं।

निष्कर्ष:

यौगिक P और यौगिक Q के लिए सही आधार शिखर क्रमशः 104 और 107 हैं।

सही उत्तर विकल्प 1 है।

संप्रत्यय:-

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री एक विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग आवेशित कणों के द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात के आधार पर नमूने की रासायनिक संरचना की पहचान और मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री के मूल सिद्धांत में निम्नलिखित चरण शामिल हैं

आयनन: नमूने को आवेशित कण (आयन) उत्पन्न करने के लिए आयनित किया जाता है। यह विभिन्न आयनन तकनीकों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनन (EI), इलेक्ट्रोस्प्रे आयनन (ESI), मैट्रिक्स-असिस्टेड लेजर डेसॉर्प्शन/आयनन (MALDI), या रासायनिक आयनन (CI)।

द्रव्यमान विश्लेषण: आयनन चरण में उत्पन्न आयनों को फिर उनके द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात (m/z) के आधार पर एक द्रव्यमान विश्लेषक का उपयोग करके अलग किया जाता है। आयनन के दौरान बनने वाला सबसे प्रचुर मात्रा में आयन द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में सबसे ऊँचा शिखर देता है। इस शिखर को बेस पीक के रूप में जाना जाता है।

आयनन प्रक्रिया के दौरान अणु कुछ अतिरिक्त ऊर्जा अवशोषित कर सकता है और इस अतिरिक्त ऊर्जा को अणु के विखंडन द्वारा खोया जा सकता है। एक महत्वपूर्ण विखंडन पैटर्न Mc- Lafferty पुनर्व्यवस्थापन है।

Mc- Lafferty पुनर्व्यवस्थापन आमतौर पर कार्बोनिल समूह (जैसे कि कीटोन, एल्डिहाइड और एस्टर) वाले अणुओं में कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड या सुगंधित वलय के निकट होता है। पुनर्व्यवस्थापन में कई चरण शामिल हैं:

1. एक चक्रीय संक्रमण अवस्था का निर्माण: कार्बोनिल ऑक्सीजन परमाणु आसन्न कार्बन-कार्बन बंध पर हमला करता है, जिससे एक चक्रीय संक्रमण अवस्था बनती है। इस संक्रमण अवस्था में बीटा स्थिति (कार्बोनिल कार्बन से सटे) से कार्बोनिल ऑक्सीजन परमाणु में एक हाइड्रोजन परमाणु का प्रवास शामिल है, जिससे पाँच-सदस्यीय चक्रीय संक्रमण अवस्था का निर्माण होता है।
2. बंध का विखंडन: चक्रीय संक्रमण अवस्था कार्बोनिल समूह से सटे बंध के विखंडन से गुजरती है, जिसके परिणामस्वरूप एक तटस्थ अणु और एक खंड आयन का निर्माण होता है। तटस्थ अणु में आमतौर पर एक टर्मिनल डबल बॉन्ड या सुगंधित वलय होता है, जबकि खंड आयन कार्बोनिल समूह को बरकरार रखता है।
3. विखंडन: तटस्थ अणु और खंड आयन द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में पता लगाए जाते हैं, जो मूल अणु की संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं।

एल्डिहाइड में Mc- Lafferty पुनर्व्यवस्थापन इस प्रकार है-

¹H- NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी- NMR अध्ययन किए जा रहे प्रकार के चुंबकीय रूप से विशिष्ट परमाणुओं की संख्या के बारे में जानकारी देता है, उदाहरण के लिए हाइड्रोजन और कार्बन नाभिक।

NMR में रासायनिक शिफ्ट प्राप्त होता है जो उस मात्रा को व्यक्त करता है जिससे एक प्रोटॉन अनुनाद मानक (TMS) से स्थानांतरित होता है।

विभिन्न प्रोटॉन के रासायनिक शिफ्ट मान हैं-

• R-CH₃- 0.7-1.3
• R-CH₂-R- 1.2-1.4
• R₃-CH- 1.4-1.7
• C₆H₆- 6.5-8.0

व्याख्या:-

¹H NMR: δ,7.9 (d, J = 8 Hz, 2H), 6.6 (d, J = 8 Hz, 2H)- पैरा-प्रतिस्थापित सुगंधित वलय की उपस्थिति को इंगित करता है।

इस प्रकार, यौगिक की सही संरचना है

साथ ही द्रव्यमान से: m/z 165, 137, 120, 92

निष्कर्ष:-

¹H- NMR और द्रव्यमान दोनों के आंकड़े बताते हैं कि विकल्प 1 सही संरचना है।

अवधारणा:

→ EI (इलेक्ट्रॉन आयनीकरण) द्रव्यमान स्पेक्ट्रम एक प्रकार का द्रव्यमान स्पेक्ट्रम है जिसे आयनीकरण तकनीक के रूप में इलेक्ट्रॉन आयनीकरण का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

→ EI द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री में, इलेक्ट्रॉनों की एक उच्च-ऊर्जा किरण को नमूने पर निर्देशित किया जाता है, जिससे नमूना अणु आयनित हो जाते हैं और छोटे आयनों में खंडित हो जाते हैं।

→ इसके बाद परिणामी आयनों को उनके द्रव्यमान से आवेश के अनुपात (m/z) के आधार पर द्रव्यमान विश्लेषण, जैसे क्वाड्रुपोल या टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट (TOF) विश्लेषण का उपयोग करके अलग किया जाता है।

→ EI द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में आमतौर पर शिखरों की एक शृंखला होती है, जिसमें प्रत्येक शिखर एक विशिष्ट m/z अनुपात के साथ आयन का प्रतिनिधित्व करता है।

→ शिखर की ऊँचाई या तीव्रता नमूने में प्रत्येक आयन की बहुलता के समानुपाती होती है।

→ द्रव्यमान स्पेक्ट्रम का उपयोग नमूने के आणविक भार की पहचान करने के साथ-साथ आयनीकरण और विखंडन के दौरान उत्पन्न होने वाले विभिन्न खंडों की पहचान और आपेक्षिक बाहुल्यता ज्ञात करने के लिए किया जा सकता है।

स्पष्टीकरण:

→ विकल्प 1: हम पहले प्रत्येक संभावित खंड के द्रव्यमान की गणना करेंगे

दिए गए m/z अनुपात 121, 105, 77, 44 में, हमारे पास इस संरचना के अनुसार कोई संभावित खंड नहीं है, इस प्रकार यह गलत विकल्प है।

→ विकल्प 2:

इस विकल्प में दिए गए सभी खंडों का द्रव्यमान वही है जो प्रश्न में दिया गया है, इसलिए यह सही विकल्प है।

→ विकल्प 3:

अन्य खंड इस प्रकार संभव नहीं हैं, गलत विकल्प है।

→ विकल्प 4:

यह संरचना 2 के समान है लेकिन इसमें अतिरिक्त N है, इस प्रकार इसका द्रव्यमान भिन्न होता है, इसलिए यह भी गलत विकल्प है।

निष्कर्ष: अतः, सही विकल्प 2 है।

अवधारणा:

→1H NMR कार्बनिक यौगिकों या प्रोटॉन युक्त यौगिकों की संरचना की पहचान या पुष्टि करने में मदद करता है। अन्य नाभिकों की तुलना में एक विलयन-अवस्था प्रोटॉन स्पेक्ट्रम प्राप्त करना अपेक्षाकृत तेज़ होता है, और यौगिक की संरचना के बारे में बहुत सारी जानकारी इससे निकाली जा सकती है।

→13C NMR सीधे कार्बन ढांचे के बारे में है, न कि केवल उससे जुड़े प्रोटॉन के बारे में। संकेतों की संख्या हमें बताती है कि कितने अलग-अलग कार्बन या समतुल्य कार्बन के समूह हैं और संकेत का विभाजन हमें बताता है कि प्रत्येक कार्बन से कितने हाइड्रोजन जुड़े हुए हैं।

व्याख्या: एकल शिखर होने के लिए सभी कार्बन और हाइड्रोजन समान होने चाहिए।

इसमें दो प्रकार के कार्बन हैं, इसलिए इसमें दो शिखर होंगे।

डाइक्लोरोमेथेन, इसमें भी एक शिखर होगा लेकिन विद्युतऋणात्मक तत्व की उपस्थिति के कारण यह 5-6ppm पर होगा।

सभी हाइड्रोजन और कार्बन समान हैं। इसमें भी एकल शिखर होगा।

यह 1HNMR पर 20-21ppm पर एकल शिखर भी देगा।

सभी H समान हैं, यह एक शिखर देगा।

सभी C समान हैं, कोई शिखर नहीं।

¹HNMR → 1.4 ppm

¹³CNMR → 535 ppm

निष्कर्ष:
इसलिए, सही विकल्प C सही है।

संकल्पना:

द्रव्यमान स्पेक्ट्रममिति में, आधार शिखर सबसे तीव्र आयन शिखर का प्रतिनिधित्व करता है, जो आमतौर पर अणु के सबसे स्थिर टुकड़े के अनुरूप होता है। इलेक्ट्रॉन आयनीकरण (EI) प्रक्रिया अणुओं के आयनीकरण और बाद में विखंडन में परिणत होती है। विखंडन प्रतिरूप अणु की संरचना और परिणामी आयनों की स्थिरता पर निर्भर करता है।

विखंडन और आधार शिखर निर्माण:

• यौगिक P के लिए: विखंडन मुख्य रूप से हाइड्रॉक्सिल समूह (OH) के नुकसान के कारण होता है, जिससे एक स्थिर ट्रॉपिलियम आयन (m/z = 104) का निर्माण होता है। यह आयन अनुनाद द्वारा स्थिर होता है, जिससे यह यौगिक P के द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में आधार शिखर बन जाता है।
• यौगिक Q के लिए: हाइड्रॉक्सिल समूह और बेंजिलिक स्थिति विखंडन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आणविक आयन एक CH₃ समूह खो देता है, जिसके परिणामस्वरूप m/z = 107 वाला एक स्थिर टुकड़ा बनता है। यह यौगिक Q के लिए आधार शिखर है।
• टुकड़ों की स्थिरता: आधार शिखर आमतौर पर विखंडन के दौरान बनने वाले सबसे स्थिर धनायन के अनुरूप होता है। P के लिए, ट्रॉपिलियम आयन (m/z = 104) अनुनाद के कारण अत्यधिक स्थिर होता है। Q के लिए, बेंजिलिक धनायन (m/z = 107) भी काफी स्थिर होता है, जिससे यह आधार शिखर बन जाता है।

व्याख्या:

• यौगिक P विखंडन से गुजरता है जिससे m/z = 104 पर एक ट्रॉपिलियम आयन आधार शिखर के रूप में बनता है। हाइड्रॉक्सिल समूह के नुकसान से यह स्थिर आयन बनता है।
• यौगिक Q विखंडन से गुजरता है, जहाँ बेंजिलिक स्थिति से एक CH₃ समूह के नुकसान से m/z = 107 वाला एक स्थिर आयन आधार शिखर के रूप में बनता है।
  • 
• परिणामी टुकड़ों की स्थिरता के कारण आधार शिखर बनते हैं, जिससे P के लिए 104 और Q के लिए 107 आधार शिखर बनते हैं।

निष्कर्ष:

यौगिक P और यौगिक Q के लिए सही आधार शिखर क्रमशः 104 और 107 हैं।

संप्रत्यय:-

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री:

• द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री एक विश्लेषणात्मक उपकरण है जो किसी नमूने में मौजूद एक या अधिक अणुओं के द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात (m/z) को मापने के लिए उपयोगी है।
• एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रम तीव्रता बनाम द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात (m/z) का एक आयतचित्र आरेख है, जो आमतौर पर द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर नामक उपकरण का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।
• एक विशिष्ट MS प्रक्रिया में, एक नमूना, जो ठोस, तरल या गैसीय हो सकता है, आयनित होता है, उदाहरण के लिए इसे इलेक्ट्रॉनों की किरण से बमबारी करके। इससे नमूने के कुछ अणु धनात्मक रूप से आवेशित टुकड़ों में टूट सकते हैं या बिना टूटे केवल धनात्मक रूप से आवेशित हो सकते हैं।
• इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रॉन आयनन (EI, पूर्व में इलेक्ट्रॉन प्रभाव आयनन और इलेक्ट्रॉन बमबारी आयनन के रूप में जाना जाता है) के रूप में जाना जाता है।
• इन आयनों (टुकड़ों) को फिर उनके द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात के अनुसार अलग किया जाता है, उदाहरण के लिए उन्हें त्वरित करके और उन्हें विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र के अधीन करके: समान द्रव्यमान-से-आवेश अनुपात वाले आयन समान मात्रा में विक्षेपण से गुजरेंगे।

• किसी भी आयन का द्रव्यमान मान उसका वास्तविक द्रव्यमान है, अर्थात्, उस एकल आयन में प्रत्येक परमाणु (सबसे आम समस्थानिक) के द्रव्यमान का योग (सटीक), और रासायनिक परमाणु भार से गणना किया गया इसका आणविक भार नहीं (पूर्णांक परमाणु द्रव्यमान, सभी समस्थानिकों के भार के भारित औसत)।
• C-12 पैमाने पर कुछ तत्वों का सटीक द्रव्यमान नीचे दिया गया है

समस्थानिक शिखर:

• कई तत्वों में एक से अधिक प्राकृतिक समस्थानिक होते हैं। इसलिए MS में अक्सर समस्थानिक शिखर देखे जाते हैं।
• [M]+ आयन = 100% के सापेक्ष, समस्थानिक शिखर की गणना।
• [M+1]+ आयन की प्रचुरता

= (कार्बन की संख्या x 1.1) +(हाइड्रोजन की संख्या x 0.016) + (नाइट्रोजन की संख्या x 0.37) + (ऑक्सीजन की संख्या x 0.04) + (सल्फर की संख्या x 0.8)

हैलोजन समस्थानिकों के लिए:-

• क्लोरीन में दो समस्थानिक Cl-35 और Cl-37 (3:1 अनुपात) होते हैं
• ब्रोमीन में दो समस्थानिक Br-79 और Br-81 (1:1 अनुपात) होते हैं
• फ्लोरीन और आयोडीन दोनों एकल-समस्थानिक F-19 और I-127 हैं
• द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री में क्लोरीन और ब्रोमीन युक्त यौगिकों की आसानी से पहचान की जा सकती है क्योंकि प्रमुख समस्थानिक शिखर दो द्रव्यमान इकाइयों [M] और [M+2] द्वारा अलग होते हैं।
• तीव्रता अनुपात की गणना बहुपद (a+b)n के गुणांकों के रूप में की जा सकती है जहाँ a और b दो समस्थानिकों की सापेक्ष प्रचुरता हैं और n हैलोजन परमाणुओं की संख्या है।

समस्थानिक और n हैलोजन परमाणुओं की संख्या है।

• यदि दो हैलोजन मौजूद हैं तो

(a+b)n (c+d)m

व्याख्या:-

• अभिक्रिया पथ नीचे दिखाया गया है:

• ब्रोमीन में दो समस्थानिक Br-79 और Br-81 (1:1 अनुपात) होते हैं।
• तीव्रता अनुपात की गणना बहुपद (a+b)n के गुणांकों के रूप में की जा सकती है जहाँ a और b दो समस्थानिकों की सापेक्ष प्रचुरता हैं और n हैलोजन परमाणुओं की संख्या है।
• इस प्रकार, Q का द्रव्यमान स्पेक्ट्रम [M], [M+2] और [M+4] दिखाता है।
• [M], [M+2] और [M+4] शिखरों की तीव्रता होगी

​= (1+1)²

= (1+2x1x1+1)

= (1+2+1)

= 1:2:1

निष्कर्ष:-

• इसलिए, Q का द्रव्यमान स्पेक्ट्रम {[M] = आणविक आयन शिखर} [M], [M+2] और [M+4] को 1:2:1 की सापेक्ष तीव्रता के साथ दर्शाता है।

संकल्पना:-

मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन

मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन एक अभिक्रिया है जो द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमिति में कार्बनिक अणुओं के विखंडन या वियोजन के दौरान देखी जाती है। यह कभी-कभी पाया जाता है कि एक कीटो-समूह युक्त अणु β-विभाजन से गुजरता है, जिसमें γ-हाइड्रोजन परमाणु का लाभ होता है।

• इसमें C=X समूह द्वारा γ-हाइड्रोजन का अपहरण शामिल है जहाँ X कार्बन या विषम परमाणु हो सकता है।
• एक साथ अभिक्रिया नहीं है, चरणबद्ध रूप से आगे बढ़ने के लिए दिखाया गया है
• एक एल्केन टुकड़ा खो जाता है।

• जब X=O होता है, तो एक उदाहरण नीचे दिखाया गया है:

  

व्याख्या:-

• अभिक्रिया पथ नीचे दिखाया गया है:

निष्कर्ष:-

• इसलिए, CH3(CH2)2CN के EI (इलेक्ट्रॉन-प्रभाव) द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में m/z मान 41 पर एक आधार शिखर दिखाई देगा।

अवधारणा:

→ EI (इलेक्ट्रॉन आयनीकरण) द्रव्यमान स्पेक्ट्रम एक प्रकार का द्रव्यमान स्पेक्ट्रम है जिसे आयनीकरण तकनीक के रूप में इलेक्ट्रॉन आयनीकरण का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

→ EI द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री में, इलेक्ट्रॉनों की एक उच्च-ऊर्जा किरण को नमूने पर निर्देशित किया जाता है, जिससे नमूना अणु आयनित हो जाते हैं और छोटे आयनों में खंडित हो जाते हैं।

→ इसके बाद परिणामी आयनों को उनके द्रव्यमान से आवेश के अनुपात (m/z) के आधार पर द्रव्यमान विश्लेषण, जैसे क्वाड्रुपोल या टाइम-ऑफ़-फ़्लाइट (TOF) विश्लेषण का उपयोग करके अलग किया जाता है।

→ EI द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में आमतौर पर शिखरों की एक शृंखला होती है, जिसमें प्रत्येक शिखर एक विशिष्ट m/z अनुपात के साथ आयन का प्रतिनिधित्व करता है।

→ शिखर की ऊँचाई या तीव्रता नमूने में प्रत्येक आयन की बहुलता के समानुपाती होती है।

→ द्रव्यमान स्पेक्ट्रम का उपयोग नमूने के आणविक भार की पहचान करने के साथ-साथ आयनीकरण और विखंडन के दौरान उत्पन्न होने वाले विभिन्न खंडों की पहचान और आपेक्षिक बाहुल्यता ज्ञात करने के लिए किया जा सकता है।

स्पष्टीकरण:

→ विकल्प 1: हम पहले प्रत्येक संभावित खंड के द्रव्यमान की गणना करेंगे

दिए गए m/z अनुपात 121, 105, 77, 44 में, हमारे पास इस संरचना के अनुसार कोई संभावित खंड नहीं है, इस प्रकार यह गलत विकल्प है।

→ विकल्प 2:

इस विकल्प में दिए गए सभी खंडों का द्रव्यमान वही है जो प्रश्न में दिया गया है, इसलिए यह सही विकल्प है।

→ विकल्प 3:

अन्य खंड इस प्रकार संभव नहीं हैं, गलत विकल्प है।

→ विकल्प 4:

यह संरचना 2 के समान है लेकिन इसमें अतिरिक्त N है, इस प्रकार इसका द्रव्यमान भिन्न होता है, इसलिए यह भी गलत विकल्प है।

निष्कर्ष: अतः, सही विकल्प 2 है।

अवधारणा:-

मैक्लाफ़र्टी पुनर्व्यवस्था कार्बनिक अणुओं के विखंडन या पृथक्करण के दौरान द्रव्यमान स्पेक्ट्रममिति में देखी गई एक अभिक्रिया है। कभी-कभी यह पाया जाता है कि कीटो-समूह वाला अणु γ-हाइड्रोजन परमाणु की प्राप्ति के साथ β-विभाजन से गुजरता है।

स्पष्टीकरण:

• मैक्लाफ़र्टी पुनर्व्यवस्था से गुजरने के लिए आवश्यक शर्त गामा हाइड्रोजन की उपस्थिति है।
• विकल्प 1, 2, 3 में गामा हाइड्रोजन उपस्थिति है, लेकिन विकल्प 4 में कोई गामा हाइड्रोजन उपस्थिति नहीं है इसलिए हम चौथे विकल्प पर विचार नहीं करेंगे।

विकल्प 1:

विकल्प 2:

विकल्प 3:

अतः, आवश्यक m/z अनुपात केवल विकल्प 1 द्वारा दिया गया है।

निष्कर्ष:

सही उत्तर विकल्प 1 है।

अवधारणा:

→1H NMR कार्बनिक यौगिकों या प्रोटॉन युक्त यौगिकों की संरचना की पहचान या पुष्टि करने में मदद करता है। अन्य नाभिकों की तुलना में एक विलयन-अवस्था प्रोटॉन स्पेक्ट्रम प्राप्त करना अपेक्षाकृत तेज़ होता है, और यौगिक की संरचना के बारे में बहुत सारी जानकारी इससे निकाली जा सकती है।

→13C NMR सीधे कार्बन ढांचे के बारे में है, न कि केवल उससे जुड़े प्रोटॉन के बारे में। संकेतों की संख्या हमें बताती है कि कितने अलग-अलग कार्बन या समतुल्य कार्बन के समूह हैं और संकेत का विभाजन हमें बताता है कि प्रत्येक कार्बन से कितने हाइड्रोजन जुड़े हुए हैं।

व्याख्या: एकल शिखर होने के लिए सभी कार्बन और हाइड्रोजन समान होने चाहिए।

इसमें दो प्रकार के कार्बन हैं, इसलिए इसमें दो शिखर होंगे।

डाइक्लोरोमेथेन, इसमें भी एक शिखर होगा लेकिन विद्युतऋणात्मक तत्व की उपस्थिति के कारण यह 5-6ppm पर होगा।

सभी हाइड्रोजन और कार्बन समान हैं। इसमें भी एकल शिखर होगा।

यह 1HNMR पर 20-21ppm पर एकल शिखर भी देगा।

सभी H समान हैं, यह एक शिखर देगा।

सभी C समान हैं, कोई शिखर नहीं।

¹HNMR → 1.4 ppm

¹³CNMR → 535 ppm

निष्कर्ष:
इसलिए, सही विकल्प C सही है।

सही उत्तर विकल्प 1 है।

व्याख्या:

अणु A का विखंडन:

अणु B का विखंडन:

अणु C का विखंडन:

निष्कर्ष:

अणु जो m/z = 15 पर शिखर दिखाते हैं, वे हैं A और C

अवधारणा:

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री में, आधार शिखर सबसे तीव्र आयन शिखर का प्रतिनिधित्व करता है, जो आमतौर पर अणु के सबसे स्थिर खंड के अनुरूप होता है। इलेक्ट्रॉन आयनन (EI) प्रक्रिया अणुओं के आयनन और बाद के विखंडन के परिणामस्वरूप होती है। विखंडन पैटर्न अणु की संरचना और परिणामी आयनों की स्थिरता पर निर्भर करता है।

मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन:

• वर्णन: मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन एक द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री विखंडन प्रक्रिया है जहाँ कार्बोनिल समूह युक्त अणु बीटा स्थिति में विखंडित होने के लिए पुनर्व्यवस्थापन करता है, जिससे एक तटस्थ अणु और एक आवेशित खंड उत्पन्न होता है।
• तंत्र: पुनर्व्यवस्थापन में कार्बोनिल समूह की ऑक्सीजन में गामा कार्बन से हाइड्रोजन स्थानांतरण शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप एनॉल और एक रेडिकल धनायन का निर्माण होता है।

विखंडन और आधार शिखर निर्माण:

• यौगिक P के लिए: विखंडन मुख्य रूप से मेथिल समूह (CH₃) के नुकसान के कारण होता है, जिससे एक स्थिर मेथिल प्रतिस्थापित ट्रॉपिलियम आयन (m/z = 105) का निर्माण होता है।
• यौगिक Q के लिए: इस यौगिक में आधार शिखर मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन के कारण m/z पर 92 है।

व्याख्या:

• यौगिक P विखंडन से गुजरता है जिससे m/z = 105 पर एक मेथिल प्रतिस्थापित ट्रॉपिलियम आयन आधार शिखर के रूप में बनता है।
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• यौगिक Q मैक्लाफर्टी पुनर्व्यवस्थापन से गुजरता है, जो m/z = 92 पर आधार शिखर देता है।
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• आधार शिखर परिणामी खंडों की स्थिरता के कारण बनते हैं, जिससे P के लिए 105 और Q के लिए 92 आधार शिखर बनते हैं।

निष्कर्ष:

यौगिक P और यौगिक Q के लिए सही आधार शिखर क्रमशः 105 और 92 हैं।