Масс-спектрометрия презентация

Содержание

метод основан на ионизации атомов и молекул вещества и последующем разделении образующихся ионов в соответствии с их массовым числом m/z - отношением массы иона к его заряду - в электрическом или

Слайд 1Масс-спектрометрия

Слайд 2метод основан на ионизации атомов и молекул вещества и последующем разделении

образующихся ионов в соответствии с их массовым числом m/z - отношением массы иона к его заряду - в электрическом или магнитном поле.

Масс-спектрометрия

Слайд 31. Молекулярную массу вещества.
2. Молекулярную формулу вещества.
3. Строение вещества.
МС позволяет

определить:

Слайд 4Масс-спектр уксусной кислоты






m/z
I,%
50
10
20 30 40 50 60
100
28
60









3



O
H C C OH













H3C C O
43



CH3 15

C O



1. Молекулярная масса – 60.
Молекулярная формула –

С2Н4О2.
Строение вещества – СН3СООН.

Слайд 5Масс-спектр уксусной кислоты






m/z
I,%
50
20 30 40
10
50 60
100
28
60









3



O
H C C OH













H3C C O
43



CH3 15

C O



Молекулярный ион
Основной ион
Фрагментные ионы


Слайд 6Типы ионов в масс-спектрах
Молекулярный ион – молекула с положительным зарядом (катион-радикал),

полученным за счёт отрыва одного электрона от нейтральной молекулы.

Основной ион – ион, интенсивность которого в масс-спектре максимальна.

Фрагментный ион – ион, образующийся при распаде молекулярного иона с разрывом связей и миграцией атомов.

Слайд 7Масс-спектрометрия – совокупность трёх отдельных процессов:

Ионизация молекулы.

Разделение ионов по массам.

Детектирование ионов.

Слайд 8Типы ионизации
1. Электронный удар (ЭУ).


катион-радикал - молекулярный ион
ABC

































ABC











-e
молекула органического вещества
e
e









A+
.
+ BC
AB+ + C
.
.
AB + C
+





распадные частицы: катионы и

радикалы

Распад (фрагментация)

Слайд 9Достоинства метода
дает богатые фрагментами масс-спектры, которые однозначно характеризуют структуру молекулы
высокочувствительный

метод анализа, позволяет анализировать пикомольные количества вещества (моль 10−12)
Существуют "библиотеки" масс-спектров, содержащие спектры более 70000 органических соединений, по которым можно проводить их идентификацию с применением ЭВМ

Слайд 10Недостатки метода:

Молекулярные ионы образуются лишь у 20% органических соединений
Определение

легколетучих термически стабильных соединений;
Ионы с большими значениями m/z, дающие информацию о молекулярной массе и наличии функциональных групп обеспечивают небольшой вклад в значения полного ионного тока

Слайд 11Типы ионизации
2. Химическая ионизация.

Органическое вещество ионизируется газом реагентом: метаном, аммиаком, изобутаном

Определяемые молекулы

АВ ионизируются непосредственно ионами реагентного газа за счет ряда реакций:
CH5+ + АВ → АH2+ + CH4
Далее протонированная молекула образца выталкивается электрическим полем в сторону масс-анализатора

Слайд 12Достоинства:
Мягкий метод ионизации, молекуле образца передается около 5 эВ избыточной

энергии, что препятствует процессам распада и позволяет подвергать анализу нестойкие молекулы

2. Интенсивный пик молекулярного иона, что позволяет определить молекулярную массу

Слайд 13Недостатки:
Отсутствие распада, очень простые масс-спектры, что не позволяет судить о

структуре вещества и сравнить спектр с базами масс-спектральных данных

2. Анализ только газовых веществ.

Слайд 14Типы ионизации
3. Бомбардировка ускоренными атомами.

Ионизация ионами инертных газов: аргона, ксенона.

пробу помещают в

ионизатор непосредственно или предварительно, растворяют в подходящей нелетучей матрице (обычно, в глицерине)
облучение потоком нейтральных высокоэнергетических атомов, например, Аг или Хе
образование положительных и отрицательных ионов, которые в результате десорбции отрываются от поверхности

Слайд 15Типы ионизации
4. Электроспрей ионизация (ESI).
2002 г. Дж. Фенн – Нобелевская премия.
Анализ полимеров белков,

пептидов, нуклеиновых кислот.

Слайд 16Достоинства:
Метод позволяет работать с веществами, которые нельзя перевести в газовую фазу


Удобен для сочетания масс-спектрометра с жидкостным хроматографом
Возможность анализа крупных молекул
Мягкое (низкоэнергетическое) ионизационное воздействие

Слайд 17Недостатки:
Вещество должно быть растворимо в полярных растворителях
масс-спектр малоинформативен, как правило,

присутствуют лишь пики комплексов молекулярного иона с катионом (H+ , Na+ , K+), многозарядных ионов таких комплексов

Слайд 18Типы ионизации
5. Матричная лазерная десорбционная ионизация МЛДИ (MALDI).
2002 г. К. Танаке –

Нобелевская премия.

Анализ полимерных молекул: полипептидов, белков, нуклеотидов, полисахаридов, гуминовых веществ, лигнинов, синтетических полимеров.

Слайд 19Взаимодействие лазерного импульса с образцом МЛДИ
лазерный импульс (337нм, 3.68эВ, 0.1нс)

Слайд 20Достоинства:
1. Возможность анализа крупных молекул.
2. Мягкая ионизация образца.


3. Возможность анализа загрязненных примесями образцов

Недостатки:
1. Малоинформативный масс-спектр – присутствуют лишь пики молекулярного иона и его «мультимеров» - частиц, состоящих из нескольких молекул образца с зарядом +1
2. Долгая подготовка пробы и необходимость подбора условий под образец - подбирать вещество для матрицы

Слайд 21Типы ионизации
6. Полевая ионизация

Ионизация происходит под действием электрического поля высокой напряженности (до

108 В/см).
Происходит на эмиттере – вольфрамовой проволоке, покрытой пиролитическим углеродом. Частицы углерода увеличивают локальную напряженность поля и способствуют ионизации .
Метод относится к мягким способам ионизации.
Количество образующихся фрагментов невелико.
Спектр достаточно простой и содержит молекулярный пик.
Требуют предварительного испарения пробы
(~500 °С).

Слайд 22Способы ввода пробы:
Непрямой способ - пробу вводят в ионизатор в газообразном

состоянии. Жидкие и твердые пробы испаряют(~500 °С) в вакуумной камере
Прямой способ - используется для труднолетучих проб. Образец непосредственно вводят в ионизатор с помощью штанги через систему шлюзовых камер.
Анализируемое вещество поступает в масс-спектрометр в ходе хроматографического разделения.

Слайд 23Масс-спектрометрия
под действием

электронного удара

Слайд 25Движение заряженной частицы в магнитном поле


2 2
m = B r
z 2V

m – масса иона;
z

– заряд иона;
B– напряжённость магнитного поля;
V – ускоряющее напряжение;
r – радиус кривизны движения иона.


Слайд 26В масс-спектрометрии регистрируются только заряженные частицы: катион-радикалы АВС+. и катионы А+, АВ+, С+.
Незаряженные

радикальные частицы ВС. , С. , АВ. не регистрируются.

Слайд 27Масс –анализатор – устройство для разделения ионов в соответствии с отношением

m/z


Основные типы масс-анализаторов:
1. магнитные
2. квадрупольные
3. времяпролетные

Масс - анализатор

Слайд 28
Изменение траектории заряженной частицы под действием магнитного поля.







r = 1 2U m /

z H 0

траектория заряженных частиц в магнитном поле искривляется, причем радиус кривизны
31 зависит от их массы и заряда


Магнитный масс - анализатор

Слайд 29
Достоинства:
высокое разрешение,
чувствительность,
большой диапазон детектируемых масс


Основной недостаток – большой размер приборов и

высокая стоимость

Слайд 30

Электрический (электростатический) МА

Слайд 31




Квадрупольный анализатор

Слайд 33





Действие времяпролетных масс-анализаторов основано на зависимости скорости движения ионов от их массы.
Особенность:

ионы движутся в бесполевом пространстве
После ускорителя все ионы обладают одинаковой кинетической энергией E = mv2/2 , следовательно, чем больше их масса, тем меньше скорость, тем больше время пролета иона через анализатор

Метод применим для
определения массы больших молекул (десятки и сотни
тысяч атомных единиц)


Слайд 34
Сочетание ВЭЖХ и МС.

Анализ смесей труднолетучих, полярных веществ, не поддающихся анализу

методом газожидкостной хроматографии.

ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ

Слайд 36
Сначала использовалась фотопластинка.
В настоящее время применяют динодные вторично-электронные
умножители, в которых ион,

попадая на первый динод выбивает из него пучок электронов, которые в свою очередь, попадая на следующий динод, выбивают из него ещё большее количество электронов и т. д.
микроканальные умножители, системы типа диодных матриц и коллекторы, собирающие все ионы, попавшие в данную точку
пространства (коллекторы Фарадея)

Детекторы ионов

Слайд 37Для МС характерны
Использование небольших навесок ( 1 мг и меньше)
Высокая чувствительность
все

элементы периодической системы определяют с чувствительностью 10-12 г
при использовании лазерных источников ионизации
достигается чувствительность 10-19 г
Универсальность – возможность анализа широкого круга объектов от элементов до сложных белковых молекул
Высокая специфичность и селективность
Недостаток масс-спектрометрии: это деструктивный метод анализа, и используемый образец нельзя

восстановить для дальнейшего анализа или синтеза

62

Слайд 38Области применения МС
Ядерная энергетика
Археология
Нефтехимия
Геохимия (изотопная геохронология)
Агрохимия
Химическая промышленность
Анализ полупроводниковых материалов, особо чистых

металлов, тонких пленок и порошков (например,
оксидов U и РЗЭ)
Фармацевтика - для контроля качества производимых
лекарств и выявления фальсификатов
Медицинская диагностика
Биохимия – идентификация белков, исследование метаболизма лекарственных средств

Слайд 39Масс-спектрометрическая
характеристика различных классов

органических соединений

Слайд 40Алканы
Обычно дают малоинтенсивные пики М+.

В масс-спектрах характерно присутствие гомологичных ионов [CnH2n+1]+.

Самые интенсивные

пики m/z 43 [C3H7]+ и m/z 57 [C4H9]+.

Слайд 41Циклоалканы

















ион с m/z = 56
циклогексан M+ = 84






















Характерно наличие интенсивных пиков М+.

Обычный путь

фрагментации – выброс молекулы алкена.
выброс этилена M = 28





Слайд 42Алкены и алкины
Пики М+ обычно более интенсивны, чем у алканов.

В масс-спектрах характерно присутствие

гомологичных ионов [CnH2n-1]+ и [CnH2n-3]+.

Распад молекул сопровождается перегруппировками с миграцией кратной связи.

Слайд 43Спирты
Молекулярные ионы М+ образуются при потере электрона от неподелённой электронной пары атома

кислорода.

Основные пути распада:
элиминирование молекулы Н2О;
разрыв α- β связи.

Слайд 44Масс-спектр бутанола-1






I,%
50
20 30 40
10
50 60
100
43
2
56 = 74 -18 = M+- H O
74
m/z














M +


70
31



OH






















[C3H5]+
41 [C3H7]+
[+CH2OH]

Слайд 45Простые эфиры
Характерен разрыв α- β связи:
бутилэтиловый эфир M+ = 102

O











α
β




O





α




ион с m/z

= 59

β
пропильный радикал С3Н7 M = 43




Слайд 46Альдегиды и кетоны











O
αC
β
R'
β
R







R C O





R'




R' C O








R






Характерен разрыв α- β связи с образованием ацильных катионов:

Слайд 47Для альдегидов и кетонов характерна перегруппировка Мак-Лафферти:






















O



γ H
β
масса 14n






γ









α OH











m/z = (M+ -

14n)

β α
M+

Слайд 48Масс-спектр пентанона-2
58
продукт перегруппировки Мак-Лафферти



I,%
50
40
50 60
100
86











M +

m/z


70
80
71







O


















O

71 = 86 -15 = M+ -

CH3

58 = 86 -28 = M+ - H2C=CH2











OH











H3C C O
43




Слайд 49Карбоновые кислоты и их производные
Основные пути распада молекулярных ионов: путь а:

Х = OH, NH2;
путь б: Х = OR, NHR, NR2, Hal.






R



X



O
C










X C O








R C O







X







R

путь а

путь б

Для карбоновых кислот и их производных характерна перегруппировка Мак-Лафферти.

Слайд 50Ароматические соединения
Характерно образование стабильных
высоко интенсивных молекулярных ионов М+.

В масс-спектрах производных бензола

содержатся характеристичные пики с m/z 78-76, 65-63, 52-50, 39-37.

Характер масс-спектрометрического распада аренов определяется заместителями в ароматическом кольце.

Похожие презентации

Электромагнитные волны 309
Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах 411
В мире звуков 536
Электромагнитные волны 311
Зависимость скорости испарения от рода жидкости 406
Спектральный анализ 377

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика