Wikipedie

Hmotnostní spektrometrie: Porovnání verzí

Interaktivně procházet historii
← Přejít na předchozí porovnáníPřejít na další porovnání →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálníWikitext
dokončení Třetí části překladu článku z anglické wikipedie / na čtvrté části se pracuje
m - {{Pracuje se}} + {{Wikifikovat}}, typo
Řádek 1:
{{Wikifikovat}}
{{Pracuje se}}[[Soubor:Pnnl ftms.jpg|200px|right|thumb|FT-ICR hmotnostní spektrometr]]▼
 
▲{{Pracuje se}}[[Soubor:Pnnl ftms.jpg|200px|right|thumb|FT-ICR hmotnostní spektrometr]]
 
'''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 hmotnosti částic, či stanovení elementárního složení vzorku nebo molekuly, a pro objasnění chemické struktury molekul, jako jsou peptidy a jiné chemické sloučeniny. Princip hmotnostní spektrometrie je založen na ionizujících chemických sloučeninách, výrobě nabité molekuly nebo fragmentu molekuly a měření jejich hmotnosti vzhledem k náboji. Postup hmotnostní spektrometrie:
# Vzorek je umístěn do přístroje a podstoupí odpařování.
# SložekySložky vzorku jsou ionizovány jedním z mnoha způsobů (například dopadem elektronového paprsku), což má za následek vytvoření nabitých částic - iontů.
# Ionty jsou odděleny podle m/Q poměru v analyzátoru elektromagnetického pole.
# Ionty jsou detekovány, obvykle kvantitativní metodou.
Řádek 12 ⟶ 15:
[[Soubor:Toluene ei ms.PNG|thumb|center|350px]]
Technika má jak kvalitativní a kvantitativní využití. Patří mezi ně identifikace neznámých látek, určování izotopového složení prvků v molekule a stanovení struktury sloučeniny tím, že pozoruje jeho roztříštěnost. Další použití zahrnují kvantitativní množství směsi ve vzorcích nebo studium základů iontů v plynné fázi chemie (chemie iontů a neutrálních ve vakuu). Hmotnostní spektrometrie se nyní velmi běžně používá v analytických laboratořích, které studují fyzikální, chemické nebo biologické vlastnosti nejrůznějších sloučenin.
 
== Historie ==
[[File:Early Mass Spectrometer (replica).jpg|thumb|300px|Replika prvního hmotnostního spektrometru.]]
[[Image:Francis William Aston.jpg|150 px|thumb|left|Francis William Aston dostal roku 1922 Nobelovu cenu za Chemii za jeho práci v hmotnostní spektrometrii.]]
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 odchýlujíodchylují 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 práci Wiena snížením tlaku k vytvoření hmotnostní spektrometrie.
 
První použití hmotnostní spektrometrie k analýze aminokyselin a peptidů bylo provedeno v roce 1958. Carl-Ove Andersson označil hlavní fragmenty iontů pozorovaných během ionizace methylesterů.
Řádek 25 ⟶ 29:
Iontový zdroj je součástí hmotnostního spektrometru. Tato součást ionizuje materiál podle analýzy (analytu). Ionty jsou pak transportovány magnetickými nebo elektrickými poli k hmotnostnímu analyzátoru. Techniky ionizace byly klíčem k určení, jaké typy vzorků, mohou být analyzovány pomocí hmotnostní spektrometrie. Elektronová a chemická ionizace jsou používány pro plyny a páry. Při chemické ionizaci zdrojů, je analytu ionizovaného chemickými iont-molekulami reagujícími během kolizí ve zdroji.
 
'''Indukčně vázanou plazmou (ICP)''', zdroje jsou využívány především pro analýzu kationtů a širokou škálu typů vzorků. U tohoto typu technologie iontového zdroje, 'plamen' z plazmy, který je celkově elektricky neutrální, ale podstatná část jeho atomů ionizovaných na vysokou teplotou, se používá k atomizaci daných vzorků molekul a další pás vnějších elektronů od těchto atomů. Plazma je obvykle generována z argonu, protože první ionizační energie atomů argonu je vyšší než první ionizační energie jiných prvků, s výjimkou He, O, F a Ne, ale nižší než druhá ionizační energie všech, kromě elektropozitivních kovů.
 
===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:
Řádek 37 ⟶ 42:
 
Existuje mnoho typů hmotnostních analyzátorů, statické či dynamické, nebo magnetické či elektrické , ale všechny fungují podle výše uvedené diferenciální rovnice. Každý typ analyzátoru má své silné a slabé stránky. Mnoho hmotnostních spektrometrů používá dva nebo více hmotnostních analyzátorů pro tandemové hmotnostní spektrometrie (MS / MS). Kromě běžnějších hmotnostních analyzátorů uvedených níže, jsou tam i jiné, určené pro zvláštní situace.
 
====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 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 potenciálem. Pokud mají částice stejný náboj, bude kinetická energie částice totožná, a jejich rychlost bude záviset pouze na jejich hmotnosti. Lehčí ionty dosáhnou detektoru první.
 
====Čtyřpólový hmotnostní filtr====
Čtyřpólové hmotnostní analyzátory používají oscilující elektrická pole k selektivnímu stabilizování nebo destabilizovaní cesty iontů procházejícími rádiovými frekvencemi (RF), čtyřpólové pole je vytvořeno ze čtyř paralelních tyčí. Pouze ionty v určitém rozsahu m/Q poměru jsou předávány prostřednictvím systému kdykoliv, ale změny potenciálů na tyčích umožňují široký rozsah m/z hodnoty, které se přehnaly rychle, a to buď kontinuálně, nebo v posloupnosti. Čtyřpólový filtr působí v hmotnostním analyzátoru jako masový-selektivní filtr a je úzce spojen s čtyřpólovou iontovou pastí, zejména lineární iontové pasti čtyř-pole kromě toho, že je navržen tak, aby předal nezachycené ionty.Z toho důvodu je známo jako přenosové čtyř-pole. Další variací čtyř-pole je trojnásobné čtyř-pole. Trojnásobné čtyř-pólové hmotnostní spektrometry mají tři po sobě jdoucí čtyř-pole uspořádány za sebou s přícházejícípřicházející ionty. První čtyř-pole se chová jako hmotnostní filtr. Druhé čtyř-pole působí jako kolizní cely, kde jsou vybrané ionty rozděleny do fragmentů. Výsledné fragmenty jsou analyzovány třetím čtyř-polem.
 
====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 ionizován buď interně (např. elektronovým nebo laserovým paprskem), nebo externě, v takovém případě jsou ionty často zaváděny přes otvor k takzvanému "čelu" elektrody.
 
Existuje mnoho m/Q separačních a izolačních metod, ale nejpoužívanější je hmotnostní nestabilinínestabilní 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.
 
Ionty mohou také být vyhozeny metodou rezonanční excitace, kdy je doplňkové oscilační budící napětí aplikováno na čelo elektrody, a odchytnutá amplituda napětí a/nebo frekvence budicího napětí je rozmanitě přenášena ionty do rezonančního stavu v pořadí podle jejich m/Q poměru.
 
Válcové iontové pasti hmotnostního spektrometru jsou derivátem čtyř-pólové hmotnostní spektrometrální iontové pasti.
 
====Lineární čtyř-pólové iontové pasti====
Lineární čtyř-pólová iontová past je podobná čtyř-pólové iontové pasti, ale ta zachycuje ionty v dvourozměrném čtyř-pólovém poli, místo tří-dimenzionálních čtyř-pólových polích jako v 3D čtyř-pólové iontové pasti. Thermo Fisher LTQ (v češtině známá jako "Thermo Fisherova čtyř-pólová lineární past") je příkladem lineární iontové pasti.
 
====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 Penningovi 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 analýzianalýzy, 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.
 
===Detektor===
Posledním prvkem hmotnostního spektrometru je detektor.
 
== Reference ==
=== Zdroje ===
* [http://ksicht.natur.cuni.cz/serialy/detektivni-chemie/2 Seriál o detektivní chemii v brožuře KSICHTu]
 
{{Pahýl - analytická chemie}}
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/wiki/Hmotnostní_spektrometrie“