淺析“相對豐度”問題

文章編號:1005-6629(2010)09-0076-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

人教版高中化學選修五《有機化學基礎》[1]中的質譜圖如下圖。

圖中的橫坐標是質荷比，質荷比是帶正電荷的分子離子和碎片離子的相對離子質量與其所帶正電荷數的比值。圖中的縱坐標是“相對豐度/%”，這“相對豐度”的含義是什么呢?高中《有機化學基礎》并未對此明確說明。

在邢其毅主編的《基礎有機化學》[2]中， 質譜圖的橫坐標是質荷比，質譜圖的縱坐標是“相對強度/%”。該書對“相對強度/%”的解釋是“圖中最高的峰稱為基峰，并人為的把它的高度定為100，其他峰的高度為該峰的相對百分比，稱為相對強度。”關于“強度”的含義問題，該書在質譜儀的離子收集、定檢系統中是這樣說的:“各種不同質荷比的離子流到達該系統時產生信號，其強度和離子數成正比，用照相或電子方法記錄所產生的信號，即得待測樣的質譜。”在此， “強度”本身是質譜儀上所顯示的各種正離子信號的強弱，這種強弱代表了正離子數的多少。質譜圖上各個“峰”的高低就是各種正離子信號強弱的記錄，這種記錄代表了正離子數的多少。只是實際實驗時，質譜儀并沒有測定出各種正離子的具體數字，所以，才引入了“相對強度”的概念。“相對強度”就是各種正離子數相對多少的一種比較值。由于基峰的“相對強度”是100，所以質譜圖上各個峰的總和是遠遠大于100的。

“豐度”是一個專用名詞，豐度是指某一同位素在其所屬的天然元素中占的原子數百分比。由豐度的定義可見，“豐度”本身就是一個相對量，此相對量是相對于某天然元素的總原子數而言的，同一元素的各種同位素的豐度之和為100%。

“相對豐度”的含義是什么呢?由豐度的含義可見 “相對豐度”是一種“相對的相對含量”，由于質譜圖上的各個峰的高低表示的是正離子數的相對多少，所以，“相對豐度”的含義理應是“相對的正離子數的相對多少”。仔細體會這種“相對的相對含量”——“相對豐度”的含義，它和“相對強度”——“相對離子數”還真有相通之處。如果我們將氕的豐度99.98 %當成相對豐度100 %來看的話，就可以由氘的豐度0.016%折算出氘的相對豐度為0.016 %÷99.98 %≈0.016，自然界還有氚原子。這樣算來，氫元素的各種原子在自然界的“相對豐度”也就大于100%了。由此看來，質譜圖上借用豐度的含義，用“相對豐度”表示質譜圖的縱坐標確實是有道理的。只是“相對豐度”的概念實在是讓人費解，教師要真正給全體學生講清楚“相對豐度”的含義是很困難的。

從“豐度”的含義及理解 “相對豐度”的難度來說，質譜圖的縱坐標都不宜標為“相對豐度”。本人認為質譜圖的縱坐標既可以象大學有機化學一樣標為“相對強度”，又可以標為“相對正離子數”。

參考文獻:

[1]人民教育出版社等單位編著.普通高中課程標準實驗教科書·化學(選修五)·有機化學基礎.第2版[S].北京:人民教育出版社，2007:21.

[2]邢其毅主編.基礎有機化學. 第2版[M].北京:高等教育出版社，2000:上冊512~513.