Widmo masowe - Mass spectrum

Jonizacja elektronowa widmo masowe z toluenu [1] .
Uwaga dominująca pik odpowiadający masy cząsteczkowej M = 92 (C 7 H 8 + ) i najwyższego szczytu na M-1 = 91 (C 7 H 7 + quasi stabilne tropylium kationu).

Widmo masowe jest intensywność porównaniu m / z ( stosunek masy do ładunku ) wykresu przedstawiającego analizę chemiczną. W związku z tym, widmo masowe próbki jest wzór reprezentujący rozkład jonów przez masę (dokładniej:: stosunek masy do ładunku ) w próbce. Jest to histogram zwykle nabywane za pomocą przyrządu zwanego spektrometr masowy . Nie wszystkie widma masowe danej substancji są takie same. Na przykład, niektóre spektrometrów masowych cząsteczek analitu zerwać język fragmenty ; inne obserwować nienaruszone mas cząsteczkowych z niewielkim rozdrobnienia. Widmo masowe mogą stanowić różne typy informacji, w zależności od typu spektrometru masowego i specyficznej doświadczeniu zastosowane; Jednakże wszystkie poletka intensywnością w porównaniu do masy ładunku są określane Widma mas. Typowe sposoby fragmentacji cząsteczek organicznych są przegrupowanie McLafferty i rozszczepienie alfa . Proste alkany łańcuchowe grupy alkilowe, wytwarzać typową szereg pików: 29 (CH 3 CH 2 + ), 43 (CH 3 CH 2 CH 2 + ), 57 (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 + ), 71 (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 + ) etc.

Oś X: m / z (stosunek masy do ładunku)

Osi x o widmie masowym przedstawia zależność między masą danego jonu, a liczba ładunków elementarnych, które wykonuje. Ta opisana jako IUPAC średnia m / z do oznaczenia ilości utworzonego przez podzielenie masy jonu przez jednostka masy atomowej i jego numer wsadu (dodatnie wartości bezwzględne). Zostało określany jako stosunek masy do ładunku , chociaż pod pewnymi względami nie pasuje do tego opisu. IUPAC złoto książka daje przykład „ jonu C 7 H 7 2+ m / z jest równa 45,5 .”

Ponieważ widmo masowe x -osiowy przedstawia zależność między masą jonowej i liczby ładunków elementarnych, że dany jonowy prowadzi zawiera informacje masę, która może być ekstrahowana masowym spectrometrist.

Alternatywne oś x oznaczenia

Istnieje kilka alternatywnych do standardowego m / z zapisu, które pojawiają się w literaturze; Jednak te nie są obecnie akceptowane przez organizacje normalizacyjne i większości czasopism. m / e pojawia się w starszej literaturze historycznej. Etykieta bardziej zgodne z Zielona Księga IUPAC i ISO 31 konwencjami m / Q i m / k , gdzie m jest symbol masy i Q lub Q symbol dla wsadu z jednostkami u / e lub Da / e. Zapis ten nie jest niczym niezwykłym, w fizyce spektrometrii masowej, ale rzadko stosuje się jako odciętej widma masowego. Zaproponowano również wprowadzenie nowego urządzenia Thomson (Th), a jednostka m / z , gdzie 1 = 1 Th u / e. Według tej konwencji, widma masowe oś x może być oznaczony jako m / z (Th), a ujemne jony miałyby wartości ujemne. Ten zapis jest rzadka i nie zaakceptowane przez IUPAC lub inną organizację normalizacyjną.

Historia notacji osi x

Widmo masowe jonów dodatnich sodu i potasu z Arthur Dempster jest 1918 publikacji «A new Method dodatnich Ray Analysis», Phys. Rev. Rev. 11 , 316 (1918)

W 1897 roku, stosunek masy do ładunku na elektron po raz pierwszy mierzona przez JJ Thomsona . W ten pokazał, że elektron, który postulował wcześniej w celu wyjaśnienia energii był w rzeczywistości cząstki o masie i ładowania i że stosunek masy do ładunku była znacznie mniejsza niż dla H jonów wodorowych + . W 1913 roku mierzy stosunek masy do ładunku tych jonów z instrumentem nazwał spektrograf paraboli. Chociaż dane te nie został przedstawiony jako nowoczesny widma masowego, to podobny sposób. W końcu doszło do zmiany w zapisie jako m / e ustępując obecnego standardu m / z .

Na początku badań spektrometrii masowej rozdzielczości masowych spektrometrów nie pozwalają na dokładne określenia masy. Francis William Aston zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1922 roku „za odkrycie, za pomocą swojej masy spektrografu, izotopów, w dużej liczbie elementów nie-radioaktywne, a jego wypowiedzią na cały numer Reguły ”. W którym stwierdził on, że wszystkie atomy (włącznie z izotopami) przestrzegać reguły całe numer Oznaczało to, że masy atomów nie w skali, ale może być wyrażona jako liczby całkowite. (W rzeczywistości wielokrotnie naładowane jony były rzadkie, więc na ogół stosunek był także całości). Istnieje kilka propozycji (oddział Thomson), aby zmienić oficjalne nazewnictwo spektrometrii masowej jest bardziej wewnętrznie spójna.

Oś Y: intensywność sygnału

Y -osiowy o widmie masowym przedstawia intensywność sygnału jonów. Przy użyciu detektorów Zliczanie intensywności jest często mierzona w zliczeniach na sekundę (cps). Przy użyciu analogowych elektroniczne wykrywania natężenia jest zwykle mierzone w woltach. W FTICR i Orbitraps dziedzinie częstotliwości sygnałów ( Y -osiowy) odnosi się do mocy (~ amplituda kwadratu) sygnału sinusoidalnego (często ograniczone do rms mocy ); Jednakże, oś nie jest zwykle oznaczone jako takie z wielu powodów. W większości postaci spektrometrii masowej, natężenie prądu jonowego mierzona spektrometrem ani nie odzwierciedla względną obfitość, ale luźno koreluje ze sobą. Dlatego powszechne jest oznaczyć y -działający z „arbitralnych jednostek”.

Oś Y i względną liczebność

intensywność sygnału może być zależne od wielu czynników, zwłaszcza natury cząsteczek analizowanych oraz sposób ich jonizacji. Wydajność jonizacji wynosi od cząsteczki do cząsteczki i od źródła jonów do źródła jonów. Na przykład, w elektrorozpraszanie źródła w trybie jonów dodatnich aminy czwartorzędowej jonizuje się wyjątkowo dobrze, natomiast znaczna alkohol hydrofobowy najprawdopodobniej nie będzie widać, bez względu na sposób skoncentrowany. W źródło EI cząsteczki te będą zachowywały się bardzo różnie. Dodatkowo mogą być czynnikami, które wpływają na przekazywanie jonów nieproporcjonalnie pomiędzy jonizacji i wykrywania.

Na stronie detekcji istnieje wiele czynników, które mogą również wpływać na intensywność sygnału w nieproporcjonalnym sposób. Wielkość jonu wpłynie na prędkość uderzenia oraz niektórych detektorów prędkość jest proporcjonalna do mocy sygnału. W innych systemach wykrywania, takich jak FTICR liczba ładunków na jonowe są ważniejsze intensywności sygnału. W podczerwieni z transformatą Fouriera cyklotron jonów i Orbitrap TYP spektrometrów masowych intensywności sygnału (oś y) jest związana z amplitudą zaniku swobodnej precesji sygnałów. Jest to zasadniczo zależność mocy (amplitudy kwadrat), ale często obliczana jako [skuteczna]. Dla rozkładających sygnalizuje RMS nie jest równa średniej amplitudzie. Dodatkowo, stała tłumienia (szybkość zaniku sygnału w FID) nie jest taka sama dla wszystkich jonów. W celu dokonania wnioski o intensywności względnej dużo wiedzy i opieki jest wymagane.

Powszechnym sposobem, aby uzyskać więcej informacji ilościowej z widma masowego jest stworzenie krzywej standardowej, aby porównać próbkę. Wymaga to wiedząc, co ma być ilościowo z wyprzedzeniem, mając standardową dostępną i projektowaniu eksperymentu specjalnie do tego celu. Bardziej zaawansowaną odmianą tego jest użycie wzorca wewnętrznego , który zachowuje się bardzo podobnie do analitu. Często jest znakowany izotopowo wersja analitu. Istnieją formy spektrometrii masowej, jak akceleratorową , które są zaprojektowane z dołu do góry, aby być ilościowa.

Spectral pochylanie

Widmowa pochylenie jest zmiana we względnej intensywności pików masowych widmowych w związku ze zmianami w stężeniu analitu w źródle jonów , jak widmo masowe jest skanowane. Taka sytuacja pojawia się rutynowo w chromatografii elementy wymycia do źródła stałego jonów. Widmowa pochylenie nie obserwuje się w pułapce jonowej ( kwadrupolowe (to jest również widoczne na zarządzania jakością ) i magnetyczne), albo czasu przelotu (TOF) analizator mas ponieważ Potencjalnie wszystkie jony utworzone w cyklu operacyjnego (migawkowe w czasie) przyrządu są dostępne do wykrywania.

Zobacz też

Referencje

Linki zewnętrzne