Bài giảng Lý thuyết khối phổ cơ bản

Bài giảng Lý thuyết khối phổ cơ bản phương pháp khối phổ; sự tạo thành ion và sự phân mảnh; Ion hóa điện tử - Electron Ionization; máy khối phổ hoạt động như bộ lọc ion; quá trình phân mảnh – Fragmentation; ví dụ sự phân mảnh bằng EI...

Lý thuyết khối phổ cơ bản

Phương pháp khối phổ

• Phương pháp khối phổ là kỹ thuật tạo ra các ion và tách hoặc lọc các ion này dựa trên tỉ số khối lượng trên điện tích (Mass-to-Charge, m/z)

• Phổ đồ là một đồ thị biểu diễn độ nhiều tương đối (relative abundance) của các ion tạo thành theo hàm của tỉ số m/z

Sự tạo thành ion và sự phân mảnh

Ion hóa điện tử - Electron Ionization (EI)

• EI là phương pháp ion hóa dùng phổ biến trong GC-MS

• Phân tử mẫu được va đập bởi các điện tử năng lượng cao (70eV)

• Các phân tử ion dương (M+) được tạo thành

• Chế độ EI đòi hỏi chân không sâu để hoạt độ (khoảng milibar)

• Phân tử mẫu phải ở thể khí

Quá trình phân mảnh - Fragmentation

• Các yếu tố tác động đến quá trình phân mảnh ion

• Năng lượng điện tử

• Nhiệt độ nguồn ion hóa

• Yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến là năng điện điện tử (eV)

Máy khối phổ hoạt động như bộ lọc ion (ion Filter)

Ví dụ sự phân mảnh bằng EI

• Sự phân mảnh của Methanol M = 32 amu, E = 70eV, PI = 10.85eV

• Chân không tốt giúp giảm phản ứng liên phân tử

Chế độ EI

• Ưu điểm

• Phổ EI thu được dễ dàng

• Thích hợp cho việc định danh hợp chất và làm tìm hiểu cấu trúc hợp chất

• Tạo ra các phổ “cổ điển” có thể dễ dàng tìm kiếm, so sánh và tra thư viện

• Hạn chế

• Mẫu phải bay hơi được và ổn định

• Ion phân tử (Molecular ion) tạo thành có thể yếu hoặc không xuất hiện ở nhiều hợp chất

Chế độ ion hóa – Ionization modes

Chế độ ion hóa – Ionization modes

• Electron Inpact ionization (EI) – ion hóa bằng bắn phá điện tử

• Các ion phân tử được tạo thành trước bởi sự bắn phá của các điện tử năng lượng cao

• Ion phân tử ở năng lượng cao phân mảnh thành các mảnh ion và các phần

tử trung hòa điện

• Tầm quan trọng của EI là cơ chế phân mảnh, các so sánh, tra cứu thư viện đều dựa phổ EI

• Chemical ionization (Positive, PCI và Negative, NCI) – ion hóa hóa học

• Ion hóa học là thuât ngữ chỉ các kỹ thuật ion hóa mềm liên quan đến phản ứng hóa học trong pha khí bởi một khí phản ứng Sản phẩm tạo thành là các ion dương hoặc âm bền và ổn định

• CI sử dụng ít năng lượng để ion hóa phân tử M, do đó phổ CI ít và không

có các phân mảnh nên phổ CI cho thông tin quan trọng về phân tử M

• CI đặc biệt hữu dụng trong xác định khối lượng phân tử

Ion hóa với chế độ EI

• EI là phương pháp ion hóa phổ biến cho GC-MS

• Được dùng như công cụ cho việc định tính và định lượng

• Cung cấp phổ khối của phân tử

• Các phân mảnh đặc trưng (Vân tay – Fingerprints)

• Kết hợp với thời gian lưu để định danh hợp chất

• Sử dụng các đơn ion để định lượng với một hay nhiều ion lựa chọn

• A-B-C-D + e- → ABCD+, ABC+, AB+, D+, CD+, A+, BCD+, …

• Chỉ hiện các ion dương

• Không phải tất cả các ion tạo thành đủ bền để đi đến detector

• Ion phân tử cho biết khối lượng phân tử (không phải luôn luôn xuất hiện)

• Các ion phân mảnh cung cấp thông tin hữu hiệu về cấu trúc

• Có thể thực hiện định tính và định lượng

Các thông tin phổ EI cung cấp