Introduction à la Chimie (Français)

Objectifs d’Apprentissage

  • permet de Définir la première application d’un spectromètre de masse

les Points Clés

    • des spectromètres de Masse sur les échantillons prélevés à l’état gazeux.
    • Les échantillons gazeux sont ionisés par une source d’ions, qui ajoute ou enlève des particules chargées (électrons ou ions). Des exemples de sources d’ions comprennent le plasma à couplage inductif et l’impact électronique.,
    • Les analyseurs de masse séparent les échantillons ionisés en fonction de leur rapport masse / charge. Le temps de vol et le quadripôle sont des exemples d’analyseurs de masse.
    • la masse d’une particule peut être calculée très précisément en fonction de paramètres tels que le temps nécessaire pour parcourir une certaine distance ou son angle de déplacement.
    • les spectromètres de masse sont si précis qu’ils peuvent déterminer les types d’éléments dans un composé ou mesurer les différences entre la masse de différents isotopes du même atome.,

termes

  • ionisationtout processus qui conduit à la dissociation d’un atome neutre ou d’une molécule en particules chargées (ions).
  • plasmaA état de la matière constituée de gaz partiellement ionisé, généralement à des températures élevées.
  • rapport masse / charge le meilleur moyen de séparer les ions dans un spectromètre de masse. Ce nombre est calculé en divisant le poids des ions par sa charge.

la spectrométrie de Masse (MS) est une technique puissante qui permet d’identifier une grande variété de composés chimiques., Il est utilisé pour déterminer la masse d’une particule, la composition élémentaire d’un échantillon et les structures chimiques de molécules plus grandes.

les spectromètres de masse séparent les composés en fonction d’une propriété connue sous le nom de rapport masse / charge: la masse de l’atome divisée par sa charge. Tout d’abord, l’échantillon est ionisé. L’ionisation est le processus de conversion d’un atome ou d’une molécule en un ion en ajoutant ou en supprimant des particules chargées telles que des électrons ou des ions. Une fois que l’échantillon est ionisé, il est passé à travers une certaine forme de champ électrique ou magnétique., La masse d’une particule peut être calculée en fonction de paramètres tels que le temps nécessaire pour parcourir une certaine distance ou son angle de déplacement.

schéma du Spectromètre de Masseun échantillon est chargé sur le spectromètre de masse, où il subit une vaporisation et une ionisation. Les composants de l’échantillon sont ionisés par l’une des diverses méthodes, telles que le filament ionisant. Les ions sont séparés dans une analyse par des champs magnétiques. Ils sont séparés en fonction de leurs rapports masse / charge., Les ions sont détectés, généralement par une méthode quantitative telle qu’un collecteur Faraday. Le signal ionique est transformé en un spectre de masse.

la composition des instruments de spectrométrie de masse (MS)

Les instruments MS se composent de deux composants principaux:

  • Une source d’ions, qui peut convertir des molécules d’échantillon en ions
  • un analyseur de masse, qui trie les ions par masse détection de composés.,

    composés ionisants

    La source d’ions est la partie du spectromètre de masse qui ionise le composé. Selon les informations souhaitées par l’analyse par spectrométrie de masse, différentes techniques d’ionisation peuvent être utilisées. Par exemple, la source d’ions la plus courante pour analyser les éléments est le plasma à couplage inductif (ICP). Dans ICP, une « flamme” de plasma gazeux de 10 000 degrés C est utilisée pour atomiser les molécules d’échantillon et dépouiller les électrons externes de ces atomes.,

    flamme à plasma à couplage inductif (ICP) d’une flamme ICP vue à travers le verre de la soudeuse verte.

    le plasma est généralement généré à partir de gaz argon. Le gaz Plasma est électriquement neutre dans l’ensemble, mais un nombre important de ses atomes sont ionisés par la température élevée.

    L’impact électronique (EI) est une autre méthode pour générer des ions. Dans EI, l’échantillon est chauffé jusqu’à ce qu’il devienne un gaz. Il est ensuite passé à travers un faisceau d’électrons., Ce faisceau de haute énergie dépouille les électrons des molécules de l’échantillon, laissant derrière lui une espèce de radicaux chargée positivement.

    analyseurs de masse

    Les analyseurs de masse séparent les ions en fonction de leur rapport masse / charge. Il existe de nombreux types d’analyseurs de masse. Chacun a ses forces et ses faiblesses, y compris:

    • avec quelle précision ils peuvent mesurer des rapports masse/charge similaires
    • La gamme de masses et de concentrations d’échantillons qu’ils peuvent mesurer.,

    Par exemple, un analyseur de temps de vol (TOF) utilise un champ électrique pour accélérer les ions à travers le même potentiel, puis mesure le temps qu’ils mettent pour atteindre le détecteur. Puisque les particules ont toutes la même charge, leurs vitesses ne dépendent que de leurs masses, et les ions plus légers atteindront le détecteur en premier.

    analyse de masse en temps de Volschématique d’un analyseur de masse en temps de vol (TOF).

    un Autre type de détecteur est un quadripôle., Ici, les ions sont passés à travers quatre tiges parallèles, qui appliquent une tension électrique variable. Au fur et à mesure que le champ change, les ions réagissent en suivant des chemins complexes. Selon la tension appliquée, seuls les ions d’un certain rapport masse / charge passeront à travers l’analyseur. Tous les autres ions seront perdus par collision avec les tiges.

    utilisation d’un spectromètre de masse pour mesurer la masse

    Voici comment un spectromètre de masse analyserait un échantillon de chlorure de sodium (sel de table).

    • Dans la source d’ions, l’échantillon est vaporisé (transformé en gaz) et ionisé en ions sodium (Na+) et chlorure (Cl–).,
    • Les Atomes et les ions de Sodium n’ont qu’un seul isotope et une masse d’environ 23 amu.
    • Chlorure d’atomes et d’ions sont de deux isotopes, avec des masses d’environ 35 amu (à une abondance naturelle d’environ 75 pour cent) et environ 37 amu (à une abondance naturelle d’environ 25 pour cent).
    • la partie analyseur de masse du spectromètre contient des champs électriques et magnétiques, qui exercent des forces sur les ions voyageant à travers ces champs. L’angle auquel l’ion se déplace à travers les champs dépend de son rapport masse / charge: les ions plus légers changent de direction plus que les ions plus lourds.,
    • Les flux d’ions triés passent de l’analyseur au détecteur, qui enregistre l’abondance relative de chaque type d’ions. Cette information est utilisée pour déterminer la composition chimique de l’échantillon original (c.-à-d. que le sodium et le chlore sont présents dans l’échantillon) ainsi que sa composition isotopique (le rapport du chlore-35 au chlore-37).

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