Hmotnostní spektrometrie: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
m - spam |
m Robot: přidáno {{Autoritní data}}; kosmetické úpravy |
||
Řádek 1:
[[Soubor:Toluene ei ms.PNG|
'''Hmotnostní spektrometrie''' (zkratka ''MS'' z anglického ''Mass spectrometry'') je metoda [[analytická chemie|analytické chemie]]. Hmotnostní spektrometrie pracuje s dělením podle poměru m/Q, kde m je [[hmotnost]] a Q je [[elektrický náboj|náboj]] fragmentu. Používá se pro určení [[Relativní atomová hmotnost|hmotnosti]] částic, či stanovení elementárního složení vzorku nebo molekuly, a pro objasnění [[Chemická struktura|chemické struktury]] molekul, jako jsou [[
# Vzorek je umístěn do přístroje a podstoupí odpařování.
# Složky vzorku jsou [[Ionizace|ionizovány]] jedním z mnoha způsobů (například dopadem elektronového paprsku), což má za následek vytvoření nabitých částic – [[ion
# Ionty jsou odděleny podle m/Q poměru v analyzátoru [[Elektromagnetické pole|elektromagnetického pole]].
# Ionty jsou detekovány, obvykle [[Kvantitativní analýza|kvantitativní metodou]].
# Iont je zpracován hmotnostním spektrometrem.
Hmotnostní spektrometry se skládají ze tří modulů:
* Prvním modulem je zdroj iontů, jímž lze převést molekuly plynu na ionty
* Druhým modulem je hmotnostní analyzátor, který třídí ionty podle jejich hmotnosti s použitím elektromagnetických polí
* Třetím modulem je detektor, který měří hodnotu indikátoru množství, a tak poskytuje data pro výpočet hojnosti každého iontu v reálném čase.
Technika má kvalitativní i kvantitativní využití. Patří mezi ně identifikace neznámých látek, určování [[izotop
== Historie ==
[[Soubor:Early Mass Spectrometer (replica).jpg|
Roku [[1886]] [[Eugen Goldstein]] pozoroval záření v plynu vypouštěné při nízkém tlaku, které probíhalo od anody přes kanály k perforované katodě. Naproti tomuto záření proudilo opačné záření. Goldstein nazýval tyto kladně nabité paprsky „Kanalstrahlen,“ což v češtině znamená „kanálové paprsky“. [[Wilhelm Wien]] zjistil, že silná elektrická nebo magnetická pole odchylují kanálové paprsky a roku [[1899]] postavil zařízení s paralelním elektrickým a magnetickým polem, která oddělují pozitivní paprsky podle jejich m/Q poměru. Wien objevil, že m/Q poměr závisí na povaze plynu ve výbojce. Anglický vědec [[J.J. Thomson]] později vylepšil Wienovu práci snížením tlaku k vytvoření hmotnostní spektrometrie.
První použití hmotnostní spektrometrie k analýze [[Aminokyselina|aminokyselin]] a peptidů bylo provedeno v roce [[1958]]. Carl-Ove Andersson označil hlavní fragmenty iontů pozorovaných během ionizace methylesterů.
Některé z moderních technik hmotnostní spektrometrie byly popsány Arthurem Jeffreym Dempsterem a Francisem Williamem Astonem roku [[1918]], respektive roku [[1919]]. V roce [[1989]] byla polovina Nobelovy ceny za fyziku udělena Hansi Dehmeltovi a Wolfgangu Paulovi za rozvoj techniky iontové pasti mezi lety [[1950]] až [[1960]]. Roku [[2002]] byla Nobelova cena za chemii udělena Johnu Bennettu Fennovi za vývoj ionizujícího elektro-spreje (ESI) a Koičimu Tanakovi za rozvoj jemné laserové desorpce (SLD) a jejich využití pro ionizaci biologických makromolekul, především proteinů.
== Součásti ==
[[Soubor:Y12 Calutron Operators.jpg|
=== Technologie iontového zdroje ===
Iontový zdroj je součástí hmotnostního spektrometru, která převádí [[analyt]] do ionizovaného stavu v plynné fázi. Ionty ze zdroje jsou dále transportovány iontovou optikou k dalším součástem hmotnostního spektrometru. Existuje několik různých iontových zdrojů, které jsou vhodné pro různé typy analytů a různé techniky hmotnostně spektrometrické analýzy.
'''Elektronová ionizace (EI) ''', je klasický iontový zdroj, ve kterém se ionizuje plynný [[analyt]] proudem dopadajících elektronů. [[Energie]] elektronů se volí zhruba okolo 70 eV, aby byla dostatečně vyšší, než běžná energie meziatomových vazeb. Při EI vznikají [[kation-radikál
'''Chemická ionizace (CI) ''', je jemnější iontový zdroj, který využívá EI zdroj k ionizaci pomocné látky (např. [[argon]]u), která reaguje s plynným analytem. Ionty vzniklé z analytu přenosem náboje z pomocných iontů nejsou tak energeticky bohaté, proto nedochází k tak výrazné fragmentaci a v hmotnostním spektru se většinou nachází molekulový ion.
Řádek 39:
=== Technologie hmotnostního analyzátoru ===
Hmotnostní analyzátory oddělují ionty podle jejich m/Q poměru. Následující dva zákony se řídí dynamikou nabitých částic v elektrických a magnetických polí ve vakuu:
: <math>\mathbf{F} = q (\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B}) </math> ([[Lorentzův zákon síly]])
: <math>\mathbf{F}=m\mathbf{a}</math> (Newtonův druhý pohybový zákon v nerelativistickém případě, tj. platí pouze při rychlosti iontů výrazně nižší, než je rychlost světla).
F je zde síla působící na ionty, m je hmotnost iontů, a je zrychlení, Q je náboj iontu, E je elektrické pole, a v x B je vektor, vektorový součin iontů rychlosti a magnetické pole.
Řádek 47:
Tato [[diferenciální rovnice]] je klasická rovnice pohybu pro nabité částice. Spolu s částečkami počátečních podmínek, částice zcela určují pohyb v prostoru a čase, pokud jde o poměr m / Q.
Existuje mnoho typů [[hmotnostní analyzátor|hmotnostních analyzátorů]], statické či dynamické, nebo [[magnet
==== Sektor ====
Sektorové pole hmotnostního analyzátoru užívá elektrické a/nebo magnetického pole, které ovlivňují cestu a/nebo rychlost pohybu nabitých částic. Jak je uvedeno výše sektorové pole ohýbá [[trajektorie|trajektorii]] iontů, zatímco projdou hmotnostním analyzátorem, podle jejich m/Q poměru, vychylování více nabitých a rychleji se pohybujících lehčích iontů je znatelnější. Analyzátor může být použit k výběru úzkého rozsahu m/z poměru nebo skenování prostřednictvím řady m/z, ke katalogizaci iontů v reálném čase.
==== Čas letu ====
Analyzátor doby letu používá elektrické pole k urychlení iontů se stejným [[potenciál
==== Kvadrupólový hmotnostní filtr ====
Řádek 59:
==== Tří-dimenzionální čtyř-pole iontové pasti ====
Čtyř-pólová [[iontová past]] pracuje za stejných fyzikálních zákonů jako čtyř-pólové hmotnostní analyzátory, ale ionty jsou zachyceny do pasti a následně vyhozeny. Ionty jsou v pasti hlavní čtyř-pólového pole rádiové frekvence, v prostoru ohraničeného kruhu (obvykle připojena k hlavnímu potenciálu rádiové frekvence) mezi dvěma elektrodami. Vzorek je [[ionizace|ionizován]] buď interně (např. elektronovým nebo [[laser
Existuje mnoho m/Q separačních a izolačních metod, ale nejpoužívanější je hmotnostní nestabilní mód, v němž je potenciál rádiové frekvence udržován tak, že [[orbita]] iontů s hmotou „a“>„b“, je stabilní, zatímco ionty s hmotností „b“<"a" jsou nestabilní a jsou katapultoval na z-osu na detektoru. Tam jsou také použity nedestruktivní metody analýzy.
Řádek 71:
==== Fourierova transformace ion cyklotronová rezonance ====
Fourierova transformace hmotnostní spektrometrie (FTMS) je opatření, které zachytí obraz současně vytvořených iontů v magnetickém poli v reálném čase. Místo měření vychýlení iontů s detektorem, ionty jsou odvedeny do [[Penningova past|Penningovy pasti]] (statická elektrická/magnetická iontová past). Detektory na pevných pozicích v prostoru měří elektrický signál iontů, které projdou blízko nich v průběhu doby, během periodického signálu.
'''Iontová cyklotronová rezonance''' (ICR) je starší technika hmotnostní analýzy, tato technika je podobná FTMS kromě toho, že ionty jsou detekovány s tradičním detektorem. Ionty chycené v Penningově pasti jsou vybuzeny RF elektrickým polem, než dopadnou na stěny pasti, kde se nachází detektor. Ionty různé hmotnosti jsou rozděleny podle času dopadu.
Řádek 80:
== Reference ==
{{Překlad|en|Mass spectrometry|398321889}}
{{Autoritní data}}
[[Kategorie:Metody kvantitativní analýzy]]
| |||