Nguyên tắc của việc phân cắt phân tử. Nguyên tắc cơ bản của máy phân tích khối phổ

Là phương pháp nghiên cứu các chất, bằng cách đo chính xác khối lượng phân tử chất đó, dựa trên điện tích của ion; dùng thiết bị chuyên dụng là khối phổ kế. Kĩ thuật này có nhiều ứng dụng, thường được kết hợp với một số sinh học phân tử khác như:Khối phổ kết hợp với sắc ký lỏng.Khối phổ kết hợp điện diKhối phổ kết hợp với sắc ký khí.Khi cho phân tử của một chất ở trạng thái khí va chạm với dòng electron có năng lượng nhất định thì các phân tử sẽ bật ra 1 hoặc 2 electron trở thành các ion dương có điện tích +1 hoặc +2. Phân tử có thể tiếp nhận electron  ion âm. Khi va chạm mạnh, phân tử có thể bị phá vỡ thành nhiều mảnh ion khác nhau

Các phương pháp phân tích dụng cụ

Vấn Đề 14:

Nguyên tắc của việc phân cắt phân tử.

Nguyên tắc cơ bản của máy phân tích khối phổ

Giảng viên hướng dẫn:

Vũ Văn Lực

I PHỔ KHỐI LƯỢNG

II MÁY KHỐI PHỔ III KẾT LUẬN

1 Khái niệm

Là phương pháp nghiên cứu các chất, bằng cách đo

chính xác khối lượng phân tử chất đó, dựa trên điện tích của ion; dùng thiết bị chuyên dụng là khối phổ kế

• Kĩ thuật này có nhiều ứng dụng, thường được kết hợp với một số sinh học phân tử khác như:

– Khối phổ kết hợp với sắc ký lỏng

– Khối phổ kết hợp điện di

– Khối phổ kết hợp với sắc ký khí

2 Sự hình thành khối phổ

Khi cho phân tử của một chất ở trạng thái khí va

chạm với dòng electron có năng lượng nhất định thì các phân tử sẽ bật ra 1 hoặc 2 electron trở thành các ion dương có điện tích +1 hoặc +2

. Phân tử có thể tiếp nhận electron  ion âm

. Khi va chạm mạnh, phân tử có thể bị phá vỡ thành

nhiều mảnh ion khác nhau

3 Sự ion hoá

Các phân tử chất nghiên cứu phải ở dạng khí hoặc hơi, phải được ion hoá bằng các phương pháp thích hợp(va chạm điện tử ,bằng trường điện từ ,ion hoá học,chiếu xạ bằng các photon.)

4.Nguyên tắc phân cắt phân tử

• Mảnh ion được hình thành do sự bẻ gãy một liên kết nào đó của ion phân tử, khi ion phân tử nhận năng lượng bổ sung

• Khi năng lượng của điện tử gây ion hóa trong

khoảng 8-12 eV thì với các chất hữu cơ, về nguyên tắc không có mảnh ion

• Khi tăng năng lượng của điện tử(là tác nhân ion hóa)

sẽ xuất hiện các pic có khối lượng nhỏ hơn M

4.Nguyên tắc phân cắt phân tử

• Ở miền 15-20 eV chỉ bẻ gãy được một số liên kết

yếu,nên ở miền này khối phổ đồ cũng chỉ có một số ít vạch

• Còn năng lượng từ 30-50 eV và cao hơn (<100 eV) thì có thể bẻ gãy một liên kết bất kỳ, nên trong miền này khối phổ đồ có thể xuất hiện nhiều vạch

• Tuy nhiên xác suất bẻ gãy một liên kết nào đó phụ

thuộc vào độ bền của liên kết đó cũng như độ ổn định của các ion được hình thành

4.Nguyên tắc phân cắt phân tử

Trong trường hợp đơn giản, ta có thể biểu diễn quá

trình ion hóa bằng sơ đồ :

4.Nguyên tắc phân cắt phân tử

• Khi năng lượng điện tử bắn phá vừa bằng năng

lượng ion hóa của phân tử, thì dễ gây nên sự ion hóa, điện tử phải truyền toàn bộ năng lượng cho phân tử

• Khi tăng năng lượng điện tử thì tăng khả năng va

chạm đưa đến sự ion hóa tăng lên, do đó cường độ các pic tăng lên

• Khi tiếp tục tăng năng lượng thì phần năng lượng dư

có thể được chuyển cho ion phân tử tạo thành Nếu năng lượng dư đủ lớn thì có thể gây sự bẻ gãy liên

kết trong ion phân tử và tạo thành các mảnh ion

4.Nguyên tắc phân cắt phân tử

Thế năng cần thiết để các điện tử bắt đầu tạo được các mảnh ion.Khi tăng năng lượng khá lớn thì không chỉ có thế bẻ gãy một liên kết mà có thể bẻ gãy

nhiều liên kết cho nhiều mảnh ion

VD: ABCD, khi va chạm với các điện tử có thể xảy ra các khả năng:

Sự ion hóa:

ABCD + e ABCD+ + 2e (4)

4.Nguyên tắc phân cắt phân tử

Bẻ gãy các ion dương:

ABCD+ A+ + BCD* (5)

ABCD+ AB+ + CD* (6)

AB+ B+ + C* (7)

hay AB+ C+ + B* (8)

ABCD+ CD+ + AB* (9)

CD+ C+ + D* (10)

CD D+ + C* (11)

4.Nguyên tắc phân cắt phân tử

• Trong các sơ đồ bẻ gãy trên, các quá trình xảy ra theo (12) có mảnh ion tạo thành có liên kết mà trong phân

tử ban đầu ko có (ví dụ mảnh AD+) Người ta nói

trong quá trình có sự sắp xếp lại khi phân tử phân li

Sự sắp xếp này nói chung khó khăn cho việc giải phổ

• Có vài trường hợp trong khối phổ đồ có thể có các pic

có khối lượng lớn hơn khối lượng phân tử của chất

nghiên cứu Điều đó xảy ra do có thể đã xảy ra các quá trình thứ cấp :

ABCD+ + BCD* ABCDD+ + BC* (16)

Quá trình xảy ra theo các sơ đồ từ (4) đến (12)

thường được gọi là phương hướng cắt đoạn, hay là

con đường cắt đoạn Đây là đặc trưng quan trọng

trong việc đồng nhất và xác định cấu trúc phân tử

II MÁY KHỐI PHỔ

1.Khái niệm

2 Cấu tạo

3 Phân loại

4 Nguyên lí hoạt động

II.MÁY KHỐI PHỔ

Một số loại máy khối phổ hiện nay

2.Cấu tạo:

 Bộ phận tích theo thời gian

 Bộ phận tích cộng hưởng ion cyclotron

3.Phân loại:

4.Nguyên lý hoạt động

4.Nguyên lý hoạt động

Nguyên tắc của máy phân tích phổ

khối

• Nguyên tắc hoạt động chung:

 Chất nghiên cứu được đưa vào buồng nạp mẫu ( buồng hóa khí )

 Qua buồng ion hóa tại đây catot làm bằng W hoặc Re bị đốt nóng bứt ra chùm e có năng lượng cao chuyển động về phía anot va chạm với các phân tử khí trên đường đi

 Tùy thuộc vào năng lượng chùm e các phân tử mẫu bị ion hóa sau đó bị phá vỡ thành từng mảnh hướng vào khe đi vào bộ phận phân tách từ là 1 nam châm điện

 Tại đây,các mảnh ion được phân tách theo số khối đi qua khe

ra và gặp detectơ có nhiệm vụ thu nhận phát hiện các mảnh ion tùy theo số khối tương ứng với cường độ của nó chuyển qua bộ phận khuếch đại tín hiệu qua bộ xử lý kết quả và ghi dưới dạng phổ

III.KẾT LUẬN

 Ngày nay để kiểm tra kiểm soát tình hình chất lượng hàng hóa đáp ứng nhu cầu cuộc sống như:thực phẩm,dược phẩm hóa chất vì vậy kĩ thuật sắc kí nói chung và kĩ thuật phân tích khối phổ nói riêng có vai trò quan trọng trong việc kiểm tra kiểm soát mức độ an toàn của thực phẩm,hóa chất,dược phẩm…

 Một trong những tính năng lớn của máy phổ khối:

Kiểm tra dư lượng kháng sinh (nitrofuran,tetracycline ) trong thủy sản Kiểm tra dư lượng hooc môn kích thích tăng

trưởng,tạo nạc trong gia súc.Kiểm tra dư lượng màu bị cấm trong hóa mỹ phẩm,ngoài ra còn có những ứng dụng quan

trọng trong quan trắc,môi trường,dầu khí…

Tùy thuộc vào mục đích sử sụng mà ta có thể ứng dụng máy khối phổ,cũng như các phương pháp sắc ký phù hợp để phân tích.

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ LẮNG NGHE