Actuellement, plus de 30 millions de composés chimiques sont connus, dont 1 million sont inorganiques et le reste est organique. Les chimistes déterminent les propriétés physiques et chimiques de ces substances (points de fusion et d'ébullition, solubilité, densité...). Cependant, l'information la plus convoitée par le chimiste est la détermination de la structure du composé, de quel type d'atomes le compose et comment ces atomes sont liés.
Nous savons qu'une substance comme le butane est composée de carbone et d'hydrogène. Chaque molécule contient 4 atomes de carbone et 10 atomes d'hydrogène, représentés par la formule C 4 H 10 , appelée formule moléculaire. Nous savons également que les atomes de carbone sont liés pour former une chaîne linéaire. 3 hydrogènes sont attachés au premier carbone, 2 hydrogènes au deuxième carbone, 2 hydrogènes au troisième carbone et les 3 derniers hydrogènes au quatrième carbone.
Comment les chimistes obtiennent-ils ces informations ? Malheureusement, il n'existe pas de microscope capable de distinguer les atomes et de voir comment ils s'assemblent pour former la molécule. Voici les étapes à suivre :
1. Déterminer la formule moléculaire, ce qui peut être fait en utilisant la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS). Bien qu'il existe des méthodes classiques qui permettent de déterminer la formule moléculaire à partir de la composition en pourcentage et du poids moléculaire du composé. À ce stade, nous connaissons les atomes qui composent notre composé et le rapport auquel ils participent. Dans le cas du butane, C 4 H 10Une fois la formule moléculaire connue, on peut écrire les structures possibles du composé. La formule C 4 H 10 est compatible avec deux isomères : le butane linéaire et le méthylpropane.
2. Une fois les structures possibles de notre formule moléculaire considérées, l'analyse des spectres permettra de distinguer certains isomères des autres pour établir lequel d'entre eux correspond à la substance problématique.