Презентация на тему Масс-спектрометрия. (Лекция 6)

молекулы в частицы заряженные – ионы.
2. Разделить

образовавшиеся ионы в пространстве
в соответствии с их массой посредством электрического или магнитного поля.
3. Измеряя электрический ток, образуемый направленно движущимися ионами, можно судить об изотопном, атомарном и молекулярном составе анализируемого вещества как на качественном, так и на количественном уровне.

иона после выхода из ионизационной камеры:

Сила Лоренца:
Центростремительная сила:

Приравнивая:
Итог:

(несколько мегагерц) переменное и постоянное электрическое напряжение вида
U

=V+U0cos ωt, подаваемое на систему четырех электродов (рис. 2), вынуждает ионы совершать колебательное движение в такт с частотой ω этого поля.

Все ионы с отличными массами будут двигаться с нарастающими амплитудами колебаний, что приводит к их нейтрализации на стенках электродов. Путем изменения амплитуды высокочастотного напряжения U0 или его частоты ω масс-анализатор настраивают на регистрацию ионов той или иной требуемой массы.

двух полей: сильного постоянного магнитного и переменного электрического (рис.

4). Под действием магнитного поля ион движется по окружности с циклической частотой определяемой массой иона и магнитной индукцией.

При равенстве частот ωЕ и ωВ (последняя зависит от массы иона) наступает резонанс, проявляющийся в заметном поглощении энергии электрического поля.

элементов и массовых чисел новых элементов.
Cl35 (76%) и

Cl37 (24%), вследствие чего его средняя атомная масса, приводимая в справочниках, нецелочисленна и равна 35,5 а.е.м. Элемент бром представлен двумя изотопами – 35Br79 и 35Br81 с практически одинаковой распространенностью – 51 и 49%. В результате в расчетах мы как бы используем массу несуществующего стабильного изотопа бром-80.

и идентификация вещества.
( 6С12) а.е.м.,

E св = с 2 ∆m я .
Так, иод имеет единственный стабильный изотоп 53I127 . Точное значение его массы 126, 904 а.е.м. Суммирование масс покоя 53 протонов и 74 нейтронов дает 128, 027 а.е.м., то есть дефект массы ядра в данном случае составляет
1,152 а.е.м.
Например, ион CO+ совпадает по массе с ионом молекулы азота N2+ , 28 а.е.м. (27,994 а.е.м. для СО и 28,006 для N2)

качественный и количественный анализ.
Так, при ионизации диэтилового эфира

помимо молекулярного иона СН3СН2ОСН2СН3+ образуются осколочные ионы. Наличие в масс-спектре ионов с массой, меньшей молекулярного на 15 а.е.м., говорит о содержании в молекуле метильных групп СН3. Ион с массой 45 является фрагментом, образовавшимся при отрыве этильной группы С2Н5 (m/q = 29)

иона от величины энергии ионизации:
Масс-спектр электронного удара этилпропионата CH3-CH2-C(=O)-O-CH2-CH3

(молекулярная масса 102) при энергиях ионизирующих электронов 70, 20 и 14 эВ – чем меньше энергия ионизации, тем выше пик молекулярного иона

простой в реализации метод ионизации
2. Богатый фрагментами масс-спектр соединений,

что позволяет проводить структурные исследования
3. Наличие больших баз данных масс-спектров, позволяющих быстро производить идентификацию соединений

НЕДОСТАТКИ
1. Не всегда можно получить молекулярный ион
2. Большая фрагментация образца, иногда трудно по фрагментации проследить направление превращения иона под
3. Невозможность работы с образцами, которые нельзя перевести в пары.

электронов в настоящее время принята за стандарт, приборы с

электронной ионизацией образца, выпускаемые промышленностью, как правило, имеют именно эту величину энергии ионизации, либо позволяют ее установить. Также базы данных масс-спектров содержат масс-спектры, записанные на приборах с электронной ионизацией образца и энергией ионизации в 70 эВ. Масс-спектры в научных изданиях (журналах, монографиях, сборниках трудов конференций) приводятся, как правило, именно с энергией ионизации образца в 70 эВ (исключения редки).

С помощью обычного электронного удара ионизируют не исследуемый газ,

а газ-реагент (метан, изобутан, аммиак).
Последующие реакции между положительно заряженными ионами-реагентами ХН+ и молекулами М образца идут в основном по пути протонирования (переноса протона):
М + ХН+ МН+ + Х

по распространенности метод ионизации в настоящее время. Ионизация образца

происходит не пучком электронов, как в случае электронной ионизации, а пучком предварительно ионизированных молекул газа, например, метана или аммиака. Ионизация молекул газа происходит при помощи электронной ионизации при 150-200 эВ и дальнейшего химического превращения газа-ионизатора. На примере метана:
CH4 → CH4+⋅
CH4+⋅ + CH4 → CH5+ + CH3⋅
Сталкиваясь с молекулами образца, ионизированные молекулы газа передают свой заряд в виде протона:
M + CH5+ → MH+ + CH4
Далее протонированная молекула образца выталкивается электрическим полем в сторону масс-анализатора.

образца передается около 5 эВ избыточной энергии, что препятствует

процессам фрагментации и позволяет подвергать анализу нестойкие молекулы.
2. Интенсивный пик молекулярного иона.

Недостатки:
1. Отсутствие фрагментации, что не позволяет судить о структуре вещества и сравнить спектр с базами масс-спектральных данных.
2. Возможно провести анализ только тех соединений, которые можно перенести в газовую фазу (испарить).

газовым хроматографом Thermo Electron Trace GC Ultra
НИОХ СО РАН

имеет в своей Лаборатории Физических Методов Исследования два прибора высокого разрешения – классический масс-спектрометр с двойной (электрической и магнитной) фокусировкой Thermo Electron DFS (Double Focusing System) и времяпролетный масс-спектрометр Bruker micrOTOFQ. Основные выполняемые задачи – установление элементного состава соединений.