To komplementarna w stosunku do NMR i IR metoda analizy związków organicznych.
SPEKTROMETRIA MASOWA ( MS ) (J.J. Thompson – 1911r. )
a). skład pierwiastkowy związku
b). skład izotopowy analizowanych substancji
c).
masę cząsteczkową i wzór sumaryczny związkud). strukturę związku na podstawie identyfikacji
jonów na jaki rozpadł się związek w czasie procesu fragmentacji
MS pozwala identyfikować związki chemiczne i ich mieszaniny.
Spektrometria masowa pozwala określić:
Metoda ta stosowana jest w chemii organicznej, chemii analitycznej, biochemii, farmacji, diagnostyce medycznej.
Pozwala badać próbki nawet rzędu mikrogramów.
Aparatem do otrzymywania widm masowych jest spektrometr masowy.
zbiorem pików przedstawiających zależność prądu jonowego od stosunku m / z.
(m – masa jonu, z – ładunek jonu)
pp
informacje na jakie fragmenty rozpadł się związek w czasie fragmentacji i jaka jest względna wydajność dla poszczególnych fragmentów.
Widmo jest
Widmo zawiera
a). badany związek doprowadza się do jonizacji i rozpadu na jony (fragmenty)
b). naładowane fragmenty przyśpiesza się w polu elektrycznym
c). strumień jonów rozdziela się wg. stosunku ich masy do ładunku
d). mierzy się natężenie prądu jonowego odpowiadającego poszczególnym jonom
SPOSÓB OTRZYMYWANIA WIDMA
U 2
e r
B z
m
2 m2mas rii
spektromet wzór
Podstawowy
APARATURA MS
APARATURA składa się z:
a). układu wprowadzania próbki
b). komory jonizacyjnej i układu przyśpieszania jonów - ( próbka musi być przeprowadzona w stan pary, prężność par nie może być mniejsza niż 10 -7 Tr ),
to jest ograniczeniem tej metody )
c). analizatora – najpierw analizator elektrostatyczny, później magnetyczny, to tzw. Układ Niera – Johnsona (dwusektorowy)
d). detektora
a).
metoda EI ( Electron Impact Ionization ) – tujonizacja za pomocą elektronów o energii 10 - 70 eV.
←
to tzw. rodniko - kation ( jon molekularny)Ma odpowiednio dużą energię i rozpada się na jony – to tzw. fragmentacja związku.
e 2 M
e
M
M
METODY JONIZACJI:
b).
metoda FAB ( Fast Atom Bombardment ) –tu jonizacja następuje przez bombardowanie dodatnimi jonami argonu i ksenonu. Stosuje się do badania substancji trudno
lotnych np. peptydów rozpuszczonych w cieczach o dużej lepkości.
c). Plazma wzbudzona indukcyjnie (ICP) – jonizowana substancja jest wprowadzana do plazmy płomienia palnika znajdującego się w kwarcowej rurce. Rurka otoczona jest cewką, w której płynie prąd zmienny o wysokiej częstotliwości. Plazma ogrzewa się do
temperatury ok.10 000 K ( wzbudzenie zmiennym polem magnetycznym wytworzonym przez prąd płynący w cewce).
Metodę nadaje stosuje się do analizy pierwiastków metalicznych.
Podstawowe reguły procesu fragmentacji:
• w czasie fragmentacji łańcucha węglowodorowego faworyzowane jest rozrywanie wiązań C-C
• najłatwiej następuje rozrywanie wiązań C-C w miejscach rozgałęzienia łańcucha
• łatwo rozerwaniu ulegają wiązania C-C odległe o dwa wiązania od wiązania podwójnego
• w pochodnych węglowodorów elektron jest odrywany zwykle od heteroatomu co sprzyja rozrywaniu
sąsiadującego z nim wiązania
Podstawowe reguły procesu fragmentacji:
a). pik molekularny – odpowiada jonowi molekularnemu b). pik główny – najsilniejszy pik w widmie
c). piki izotopowe – odpowiadają izotopom RODZAJE PIKÓW W MS
Polega na ustaleniu w widmie piku molekularnego M+·.
Z reguły jest to pik o największej wartości m / z, jeżeli nie brać pod uwagę pików izotopowych.
Uwaga:
–
w widmie może nie być piku molekularnego jeżelifragmentacja prowadzona jest zbyt intensywnie, dlatego w metodzie EI robi się drugi pomiar przy mniejszej
energii elektronów np. 15 eV
OKREŚLANIE MASY MOLOWEJ ZWIĄZKU
•
WIDMO MS NITROBENZENU (Mm=123)
M = 123
M - 46 = 77, NO2 = 46
NO = 30
Widmo MS kwasu benzoesowego
(Mm=122)•
•
Widmo masowe mieszaniny peptydów - przykład
•
Misja marsjańska (Curiosity) - spektrometr masowy na pokładzie
Sample Analysis at Mars
