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

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:
Ts. Tống Thị Thanh Hương

Nhóm 8
Sinh viên thực hiện:
Trần Khả Thành
Nguyễn Mạnh Thức
Vũ Văn Lực


I. PHỔ KHỐI LƯỢNG
II. MÁY KHỐI PHỔ
III. KẾT LUẬN


I. PHỔ KHỐI LƯỢNG
1.Khái niệm
2.Sự hình thành khối phổ
3.Sự ion hóa
4.Nguyên tắc phân cắt phân tử


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 :
M+e

M+ + 2e

(1)

M+e

M+ +(n-1)e

(2)

M+e

M-

(3)

Ở điều kiện năng lượng thấp(8-15 eV), quá trình ion hóa
thường xảy ra theo phản ứng (1).Đây là quá trình quan trọng
nhất trong phân tích phối khổ.


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+

ABCD+

hay

+ BCD*

(5)

AB+ + CD*

(6)

AB+

B+

+ C*

AB+

C+

+ B*

ABCD+

CD+ + AB*

CD+

C+ + D*

CD

D+ + C*

(7)
(8)
(9)
(10)
(11)

ABCD+

AD+ + BC*

ABCD+

BC+

(12)

+ AD*

(13)

hay tạo thành các cặp:
ABCD+

AB+ + CD-

+ e

(14)

hoặc có sự cộng hưởng:
ABCD + e

ABCD-

(15)

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


Một số loại máy khối phổ hiện nay


2.Cấu tạo:


3.Phân loại:
Dựa vào bộ phận phân tích mà người ta chia các
loại máy khối phổ như sau:
 Bộ phận tích từ
 Bộ phận tích tứ cực
 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