Masa (spektrometria masowa) - Mass (mass spectrometry)
Masowe rejestrowano za pomocą spektrometru masowego może odnosić się do różnych wielkości fizycznych w zależności od charakterystyki urządzenia i sposobu, w którym widmo masowe jest wyświetlany.
Jednostki
Daltonów (symbol: Da) jest standardową jednostką , która służy do wskazywania masy na atomowym lub cząsteczkowym skali ( masy atomowej ). Jednostka masy atomowej (symbol: U) jest równoważna daltonów. Jeden dalton to w przybliżeniu masa jednego pojedynczego protonu lub neutronu. Zunifikowana jednostka masy atomowej ma wartość1,660 538 921 (73) x 10 -27 kilogramy . Amu bez przedrostka „zjednoczonej” jest przestarzała jednostka oparta na tlenie, który został zastąpiony w 1961 roku.
Masa cząsteczkowa
Masa cząsteczkowa (w skrócie M r ) substancji , dawniej nazywana również masą cząsteczkową i w skrócie MW, jest masą jednej cząsteczki tej substancji w odniesieniu do ujednoliconej jednostki masy atomowej u (równej 1/12 masy jednej atom od 12 ° C ). W związku z tym wzgl masa cząsteczkowa substancji jest powszechnie określany jako względną masę cząsteczkową, a w skrócie M r .
Średnia masa
Średnią masę cząsteczki uzyskuje się przez zsumowanie średnich mas atomowych pierwiastków składowych. Na przykład średnia masa naturalnej wody o wzorze H 2 O wynosi 1,00794 + 1,00794 + 15,9994 = 18,01528 Da.
Liczba masowa
Liczba masowa , zwana również liczbą nukleonową , to liczba protonów i neutronów w jądrze atomowym . Liczba masowa jest unikalna dla każdego izotopu elementu i jest zapisywana po nazwie elementu lub jako indeks górny po lewej stronie symbolu elementu. Na przykład węgiel-12 ( 12 C) ma 6 protonów i 6 neutronów.
Masa nominalna
Masa nominalna pierwiastka to liczba masowa jego najliczniej występującego w przyrodzie stabilnego izotopu, a dla jonu lub cząsteczki masa nominalna to suma mas nominalnych atomów składowych. Obfitość izotopów jest zestawiona przez IUPAC : na przykład węgiel ma dwa stabilne izotopy 12 C przy naturalnej liczebności 98,9% i 13 C przy naturalnej liczebności 1,1%, więc nominalna masa węgla wynosi 12. Nominalna masa nie zawsze jest najniższą liczbą masową, na przykład żelazo ma izotopy 54 Fe, 56 Fe, 57 Fe i 58 Fe w ilościach odpowiednio 6%, 92%, 10% i 2% i masie nominalnej 56 Da. W przypadku cząsteczki masę nominalną uzyskuje się przez zsumowanie mas nominalnych pierwiastków składowych, na przykład woda ma dwa atomy wodoru o masie nominalnej 1 Da i jeden atom tlenu o masie nominalnej 16 Da, zatem masa nominalna H 2 O wynosi 18 dnia.
W spektrometrii masowej różnica między masą nominalną a masą monoizotopową jest defektem masy . Różni się to od definicji defektu masy stosowanej w fizyce, która jest różnicą między masą cząstki kompozytowej a sumą mas jej części składowych.
Dokładna masa
Dokładna masa (bardziej odpowiednio, zmierzona dokładna masa) jest wyznaczony doświadczalnie masy, który pozwala składu pierwiastkowego do ustalenia. Dla cząsteczek o masie poniżej 200 Da dokładność 5 ppm jest często wystarczająca do jednoznacznego określenia składu pierwiastkowego.
Dokładna masa
Dokładna masa z izotopowym gatunków (bardziej odpowiednio, dokładna masa obliczona) otrzymuje się przez sumowanie mas poszczególnych izotopów cząsteczki. Na przykład dokładna masa wody zawierającej dwa wodór-1 ( 1 H) i jeden tlen-16 ( 16 O) wynosi 1,0078 + 1,0078 + 15,9949 = 18,0105 Da. Dokładna masa ciężkiej wody , zawierającej dwa wodór-2 ( deuter lub 2 H) i jeden tlen-16 ( 16 O) wynosi 2,0141 + 2,0141 + 15,9949 = 20,0229 Da.
Gdy podana jest dokładna wartość masy bez określenia gatunku izotopowego, zwykle odnosi się ona do najliczniejszego gatunku izotopowego.
Masa monoizotopowa
Masa monoizotopowa jest sumą mas tych atomów w cząsteczce za pomocą niezwiązanego stanu podstawowego, masa reszty głównego (najobficiej) izotopowy dla każdego elementu. Masa monoizotopowa cząsteczki lub jonu to dokładna masa uzyskana przy użyciu głównych izotopów. Masa monoizotopowa jest zazwyczaj wyrażana w daltonach.
W przypadku typowych związków organicznych, w których najczęściej stosowana jest masa monoizotopowa, powoduje to również wybór najlżejszego izotopu. W przypadku niektórych cięższych atomów, takich jak żelazo i argon, główny izotop nie jest najlżejszym izotopem. Pik widma masowego odpowiadający masie monoizotopowej często nie jest obserwowany dla dużych cząsteczek, ale można go określić na podstawie rozkładu izotopowego.
Najliczniejsza masa
Odnosi się to do masy cząsteczki o najbardziej reprezentowanym rozkładzie izotopów, w oparciu o naturalną obfitość izotopów.
Izotopomer i izotopolog
Izotopomery ( izotopy izotopowe) to izomery mające taką samą liczbę każdego atomu izotopowego , ale różniące się położeniem atomów izotopowych. Na przykład, CH 3 CHDCH 3 i CH 3 CH 2 CH 2 D s parę strukturalnych izotopomerów.
Izotopomerów nie należy mylić z izotopologami , które są indywiduami chemicznymi różniącymi się składem izotopowym swoich cząsteczek lub jonów . Na przykład trzy izotopologi cząsteczki wody o różnym składzie izotopowym wodoru to: HOH, HOD i DOD, gdzie D oznacza deuter ( 2 H).
Msza Kendricka
Masa Kendricka to masa uzyskana przez pomnożenie zmierzonej masy przez współczynnik liczbowy. Masa Kendricka służy do identyfikacji cząsteczek o podobnej strukturze chemicznej na podstawie pików w widmach masowych . Metodę określania masy zaproponował w 1963 roku chemik Edward Kendrick.
Zgodnie z procedurą nakreśloną przez Kendricka masę CH 2 definiuje się jako 14.000 Da, zamiast 14.01565 Da.
Masa Kendricka dla rodziny związków F jest dana przez
- .
Do analizatora węglowodorów, F = CH 2 .
Wada masowa (spektrometria masowa)
Wada masa stosowana w fizyce jądrowej różni się od stosowanych w spektrometrii masowej. W fizyce jądrowej defekt masy jest różnicą masy cząstki kompozytowej i sumą mas jej części składowych. W spektrometrii masowej defekt masy definiuje się jako różnicę między dokładną masą a najbliższą masą całkowitą.
Defekt masy Kendricka to dokładna masa Kendricka odjęta od najbliższej całkowitej masy Kendricka.
Filtrowanie defektów masy może być stosowane do selektywnego wykrywania związków za pomocą spektrometru mas na podstawie ich składu chemicznego.
Frakcja pakowania (spektrometria masowa)
Termin ułamek upakowania został zdefiniowany przez Astona jako różnica masy zmierzonej M i najbliższej masy całkowitej I (w oparciu o skalę masy tlenu-16 ) podzielona przez wielkość stanowiącą liczbę masową pomnożoną przez dziesięć tysięcy:
- .
Wczesny model struktury jądrowej Astona (przed odkryciem neutronu ) zakładał, że pola elektromagnetyczne gęsto upakowanych protonów i elektronów w jądrze będą interferować i ułamek masy zostanie zniszczony. Niska frakcja upakowania wskazuje na stabilne jądro.
Zasada azotu
Te reguły azotu, stwierdza się, że związki organiczne zawierające wyłącznie wodoru , węgla , azotu , tlenu , krzemu , fosforu , siarki , oraz atomy chlorowca albo mają nieparzystą nominalnej masy wskazujących na nieparzystą liczbę atomów azotu jest obecny lub masa nawet nominalna to oznaczono parzysta liczba atomów azotu jest obecna w jonie cząsteczkowym .
Hipoteza Prouta i zasada liczb całkowitych
Zasada liczb całkowitych mówi, że masy izotopów są całkowitymi wielokrotnościami masy atomu wodoru. Reguła jest zmodyfikowaną wersją hipotezy Prouta zaproponowanej w 1815 roku, zgodnie z którą masy atomowe są wielokrotnościami masy atomu wodoru.