Introdução à Química (Português)

Objetivo

  • Definir a principal aplicação de um espectrômetro de massa

Pontos-Chave

    • espectrômetros de Massa trabalham em amostras no estado gasoso.
    • As amostras gasosas são ionizadas por uma fonte iônica, que adiciona ou remove partículas carregadas (elétrons ou íons). Exemplos de fontes iônicas incluem plasma indutivamente acoplado e impacto de elétrons.,os analisadores de massa separam as amostras ionizadas de acordo com a sua relação massa / carga. Time-of-flight and quadrupole are examples of mass analyzers.
    • a massa de uma partícula pode ser calculada com muita precisão com base em parâmetros como o tempo que leva para viajar uma determinada distância ou o seu ângulo de viagem.os espectrómetros de massa são tão precisos que podem determinar os tipos de elementos de um composto ou medir as diferenças entre a massa de diferentes isótopos do mesmo átomo.,

Termos

  • ionizationAny process that leads to the dissociation of a neutral atom or molecule into charged particles (ions).plasmaA estado da matéria constituída por gás parcialmente ionizado, geralmente a altas temperaturas.a melhor maneira de separar íons num espectrómetro de massa. Este número é calculado dividindo o peso de íons pela sua carga.

espectrometria de massa (MS) é uma técnica poderosa que pode identificar uma grande variedade de compostos químicos., É usado para determinar a massa de uma partícula, a composição elementar de uma amostra e as estruturas químicas de moléculas maiores.

espectrómetros de massa separam compostos baseados numa propriedade conhecida como razão massa-carga: a massa do átomo dividida pela sua carga. Primeiro, a amostra é ionizada. Ionização é o processo de conversão de um átomo ou molécula em um íon pela adição ou remoção de partículas carregadas, tais como elétrons ou íons. Uma vez que a amostra é ionizada, ela é passada através de alguma forma de campo elétrico ou magnético., A massa de uma partícula pode ser calculada com base em parâmetros como o tempo que leva para viajar uma determinada distância ou seu ângulo de viagem.

Esquema de Massa SpectrometerA exemplo é carregado para o espectrômetro de massa, onde passa a vaporização e de ionização. Os Componentes da amostra são ionizados por uma de uma variedade de métodos, tais como o filamento ionizante. Os íons são separados em uma análise por campos magnéticos. Eles são separados de acordo com suas relações massa-carga., Os íons são detectados, geralmente por um método quantitativo, como um coletor Faraday. O sinal iônico é processado em um espectro de massa.

O Make-Up de Espectrometria de Massa (MS) Instrumentos

MS instrumentos consistem de dois componentes principais:

  • Uma fonte de íons, que pode converter exemplo de moléculas em íons
  • Um analisador de massa, que classifica os íons de massa através da aplicação de campos eletromagnéticos

Há uma grande variedade de técnicas para ionizante e a detecção de compostos.,a fonte iônica é a parte do Espectrômetro de massa que ioniza o composto. Dependendo da informação desejada a partir da análise de espectrometria de massa, diferentes técnicas de ionização podem ser usadas. Por exemplo, a fonte de íons mais comum para analisar elementos é o plasma indutivamente acoplado (ICP). In ICP, a 10,000-degree C “flame” of plasma gas is used to atomize sample molecules and strip the outer electrons from those atoms.,

Indutively coupled plasma (ICP) flamePicture of an ICP flame viewed through green welder’s glass.

o plasma é geralmente gerado a partir de gás argônio. O gás de Plasma é eletricamente neutro, mas um número substancial de seus átomos são ionizados pela alta temperatura.

impacto de elétrons (EI) é outro método para gerar íons. Em EI, A amostra é aquecida até se tornar um gás. É então passado através de um feixe de elétrons., Este feixe de alta energia remove elétrons das moléculas da amostra, deixando para trás uma espécie radical positivamente carregada.os analisadores de massa

os analisadores de massa

os analisadores de massa separam os iões de acordo com as suas razões massa-carga. Existem muitos tipos de analisadores de massa. Cada um tem os seus pontos fortes e fracos, incluindo:

  • com que precisão podem medir relações similares entre massa e carga
  • a gama de massas e concentrações de amostras que podem medir.,

por exemplo, um analisador de tempo de voo (TOF) usa um campo elétrico para acelerar os íons através do mesmo potencial e, em seguida, mede o tempo que eles levam para chegar ao detector. Uma vez que todas as partículas têm a mesma carga, suas velocidades dependem apenas de suas massas, e íons mais leves alcançarão o detector primeiro.

Time-of-Flight mass analyzerSchematic of a time-of-flight (TOF) mass analyzer.

outro tipo de detector é um quadrupolo., Aqui, os íons são passados através de quatro barras paralelas, que aplicam uma voltagem elétrica variável. À medida que o campo muda, os íons respondem seguindo caminhos complexos. Dependendo da tensão aplicada, apenas íons de uma determinada razão massa-carga passarão através do analisador. Todos os outros íons serão perdidos por colisão com as barras.

usando um espectrómetro de massa para medir a massa

Aqui está como um espectrómetro de massa analisaria uma amostra de cloreto de sódio (sal de mesa).

  • na fonte iônica, a amostra é vaporizada (transformada em gás) e ionizada em íons de sódio (na+) e cloreto (Cl–).,átomos de sódio e íons têm apenas um isótopo e uma massa de cerca de 23 amu.átomos de cloreto e íons vêm em dois isótopos, com massas de aproximadamente 35 amu (com uma abundância natural de cerca de 75 por cento) e aproximadamente 37 amu (com uma abundância natural de cerca de 25 por cento).
  • a parte analisadora de massa do espectrómetro contém campos elétricos e magnéticos, que exercem forças sobre iões que viajam através destes campos. O ângulo em que o íon se move através dos Campos depende de sua relação massa-carga: íons mais leves mudam de direção mais do que íons mais pesados.,
  • as correntes de íons ordenados passam do analisador para o detector, que registra a abundância relativa de cada tipo de íon. Esta informação é utilizada para determinar a composição química da amostra original (ou seja, que tanto o sódio como o cloro estão presentes na amostra), bem como a sua composição isotópica (a relação cloro-35-cloro-37).

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