Introducere în Chimie (Română)

Obiectiv de Învățare

  • Defini primar aplicarea unui spectrometru de masă

Puncte-Cheie

    • spectrometre de Masă de lucru pe probe în stare gazoasă.
    • probele gazoase sunt ionizate de o sursă de ioni, care adaugă sau elimină particule încărcate (electroni sau ioni). Exemple de surse de ioni includ plasma cuplată inductiv și impactul cu electroni.,analizoarele de masă separă probele ionizate în funcție de raportul masă-încărcare. Timpul de zbor și quadrupolul sunt exemple de analizoare de masă.
    • masa unei particule poate fi calculată foarte precis pe baza parametrilor, cum ar fi cât timp este nevoie pentru a parcurge o anumită distanță sau unghiul său de deplasare.
    • spectrometrele de masă sunt atât de precise încât pot determina tipurile de elemente dintr-un compus sau pot măsura diferențele dintre masa diferiților izotopi ai aceluiași atom.,

Termeni

  • ionizareorice proces care duce la disocierea unui atom neutru sau a unei molecule în particule încărcate (ioni).
  • plasmao stare de materie constând din gaz parțial ionizat, de obicei la temperaturi ridicate.
  • raportul masă-încărcarecel mai bun mod de a separa ionii într-un spectrometru de masă. Acest număr este calculat prin împărțirea greutății ionilor la sarcina sa.spectrometria de masă (MS) este o tehnică puternică care poate identifica o mare varietate de compuși chimici., Se utilizează pentru a determina masa unei particule, compoziția elementară a unei probe și structurile chimice ale moleculelor mai mari.spectrometrele de masă separă compușii pe baza unei proprietăți cunoscute sub numele de raportul masă-încărcare: masa atomului împărțită la sarcina sa. În primul rând, eșantionul este ionizat. Ionizarea este procesul de conversie a unui atom sau a unei molecule într-un ion prin adăugarea sau îndepărtarea particulelor încărcate, cum ar fi electronii sau ionii. Odată ce eșantionul este ionizat, acesta este trecut printr-o formă de câmp electric sau magnetic., Masa unei particule poate fi calculată pe baza parametrilor, cum ar fi cât timp este nevoie pentru a parcurge o anumită distanță sau unghiul său de călătorie.

    Schema de Masă SpectrometerA eșantion este încărcat în spectrometrul de masă, în cazul în care acesta suferă de vaporizare și ionizare. Componentele probei sunt ionizate printr-o varietate de metode, cum ar fi filamentul ionizant. Ionii sunt separați într-o analiză prin câmpuri magnetice. Acestea sunt separate în funcție de rapoartele lor de masă-încărcare., Ionii sunt detectați, de obicei printr-o metodă cantitativă, cum ar fi un colector Faraday. Semnalul ionic este procesat într-un spectru de masă.

    Make-Up de Spectrometrie de Masă (MS) Instrumente

    MS instrumente constau din două componente principale:

    • O sursă de ioni, care poate converti eșantion moleculelor în ioni
    • Un analizor de masă, care felul ionii de masă prin aplicarea câmpurilor electromagnetice

    Există o mare varietate de tehnici pentru ionizante și detectarea compușilor.,

    compuși Ionizanți

    sursa de ioni este partea spectrometrului de masă care ionizează compusul. În funcție de informațiile dorite din analiza spectrometriei de masă, pot fi utilizate diferite tehnici de ionizare. De exemplu, cea mai comună sursă de ioni pentru analiza elementelor este plasma cuplată inductiv (ICP). În ICP, o „flacără” de 10.000 de grade C a gazului plasmatic este utilizată pentru a atomiza moleculele de probă și pentru a îndepărta electronii exteriori de acei atomi.,

    cu plasmă cuplată Inductiv (ICP) flamePicture de un ICP flacără vizualizate prin intermediul verde sudor sticlă.

    plasma este de obicei generat de argon. Gazul plasmatic este neutru din punct de vedere electric, dar un număr substanțial de atomi sunt ionizați de temperatura ridicată.

    Electron impact (EI) este o altă metodă de generare a ionilor. În EI, eșantionul este încălzit până când devine gaz. Acesta este apoi trecut printr-un fascicul de electroni., Acest fascicul de mare energie îndepărtează electronii din moleculele de probă, lăsând în urmă o specie radicală încărcată pozitiv.

    analizoare de masă

    analizoarele de masă separă ionii în funcție de rapoartele lor de masă-încărcare. Există multe tipuri de analizoare de masă. Fiecare are punctele sale forte și punctele slabe, inclusiv:

    • cât de precis pot măsura raporturile masă-încărcare similare
    • gama de mase și concentrațiile de probă pe care le pot măsura.,de exemplu, un analizor de timp de zbor (TOF) utilizează un câmp electric pentru a accelera ionii prin același potențial și apoi măsoară timpul pe care îl iau pentru a ajunge la detector. Deoarece toate particulele au aceeași încărcătură, vitezele lor depind doar de masele lor, iar ionii mai ușori vor ajunge mai întâi la detector.

      Timp-de-Zbor masă analyzerSchematic de un timp de zbor (TOF) analizor de masă.

      un Alt tip de detector este un cuadrupol., Aici, ionii sunt trecuți prin patru tije paralele, care aplică o tensiune electrică variabilă. Pe măsură ce câmpul se schimbă, ionii răspund urmând căi complexe. În funcție de tensiunea aplicată, numai ionii cu un anumit raport masă-Încărcare vor trece prin analizor. Toți ceilalți ioni vor fi pierduți prin coliziunea cu tijele.

      folosind un spectrometru de masă pentru a măsura masa

      Iată cum un spectrometru de masă ar analiza o probă de clorură de sodiu (sare de masă).

      • în sursa de ioni, proba este vaporizată (transformată în gaz) și ionizată în ioni de sodiu (Na+) și clorură (Cl–).,
      • atomii și ionii de sodiu au un singur izotop și o masă de aproximativ 23 amu.
      • atomii de clor și ionii vin în doi izotopi, cu mase de aproximativ 35 amu (la o abundență naturală de aproximativ 75%) și aproximativ 37 amu (la o abundență naturală de aproximativ 25%).
      • partea analizorului de masă a spectrometrului conține câmpuri electrice și magnetice, care exercită forțe asupra ionilor care călătoresc prin aceste câmpuri. Unghiul la care ionul se deplasează prin câmpuri depinde de raportul masă-încărcare: ionii mai ușori schimbă direcția mai mult decât ionii mai grei.,
      • fluxurile de ioni Sortați trec de la analizor la detector, care înregistrează abundența relativă a fiecărui tip de ioni. Aceste informații sunt utilizate pentru a determina compoziția chimică a probei originale (adică că atât sodiul, cât și clorul sunt prezente în eșantion), precum și compoziția sa izotopică (raportul dintre clor-35 și clor-37).

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *