Đang tải... (xem toàn văn)
Mô tả lịch sử, khái niệm và nguyên lý chung cơ chế tạo ion của đầu dò, phân loại đầu dò khối phổ, ưu và nhược điểm của đầu dò. Mô tả lịch sử, khái niệm và nguyên lý chung cơ chế tạo ion của đầu dò, phân loại đầu dò khối phổ, ưu và nhược điểm
BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠ CHẾ TẠO ION CỦA ĐẦU DỊ KHỐI PHỔ MƠN: PHÂN TÍCH DỤNG CỤ DANH SÁCH NHÓM HỌ VÀ TÊN MSSV NỘI DUNG SƠ LƯỢC VỀ KHỐI PHỔ NGUỒN TẠO ION, CƠ CHẾ VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM SƠ LƯỢC VỀ KHỐI PHỔ Khái niệm Lịch sử Nguyên lý chung Khái niệm •Phương pháp khối phổ hay phổ khối lượng viết tắt MS (Mass Spectrometry), phương pháp phân tích cơng cụ quan trọng để phân tích thành phần cấu trúc hợp chất vô hữu Lịch sử • • • • Lần phát J.J Thomson năm 1897 Năm 1919, Francis Aston nhận khối phổ lần đo z/m hợp chất ion Đến 1970, khối phổ kết hợp với đầu dò sắc ký lỏng - LC/MS Đồng thời phát triển nhanh chóng nhiều kỹ thuật phương pháp bỏ bom nguyên tử (FAB), phương pháp phun nhiệt (TS), khồi phổ kế tứ cực, khối phổ kế thời gian bay (TOF), … Nguyên lý chung • Khối phổ phương pháp nghiên cứu chất cách đo xác khối lượng phân tử chất dựa điện tích ion • Thiết bị chun dụng khối phổ kế Nguồn tạo ion Một số phương pháp tạo ion đầu dò khối phổ: •Bắn phá điện tử (EI) •Ion hóa hóa học (CI) •Ion hóa băng cách phun ion (ESI) •Ion hóa băng cách phun ion Nano (NanoESI) •Ion hóa áp suất khí (APCI) •Ion hóa quang (APPI) •Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) •Ion hóa bỏ bom ngun tử (FAB) •Ion hóa nhiệt (TI) Nguồn tạo ion Bắn phá điện tử (EI) Ion hóa học (CI) Phun ion (ESI) Ion hóa học (APCI) Ở áp suất khí Quang (APPI) Ion hóa băng bắn phá điện tử (EI) Khái qt • Electron ion hóa mô tả lần vào năm 1918 nhà vật lý người Mỹ gốc Canada Sir Arthur J Dempster • • • Là phương pháp phức tạp phổ biến Hữu ích xác định cấu trúc hợp chất lạ Thích hợp phân tích hợp chất hữu có trọng lượng phân tử thấp 600 Ion hóa hóa học (Chemical ionization CI) Khái qt • Là kỹ thuật ion hóa êm diệu so với bắn phá • Trong CI ngồi mẫu khí mang, cịn lượng lớn khí thử đưa vào buồng ion hóa • Năng lượng thừa khơng đáng kể bị phân mảnh nhiều ion mẹ • Có hai chế hình thành ion ion hóa hóa học dương ion hóa hóa học âm Ion hóa hóa học (Chemical ionization CI) Cơ chế Một khí phản ứng Phân tử mẫu bị ion hóa P≈1mmHg P thấp Va chạm Va chạm Va chạm Điện tử có lượng cao Tạo ion Nhiều dạng ion Ion hóa hóa học (Chemical ionization CI) Cơ chế Ion hóa hóa học (Chemical ionization CI) Cơ chế Mơ tả phản ứng: • Các điện tử có lượng lớn ( 70eV) + CH4 + e (70eV) → CH4 + e + e (70eV) • Do metan áp suất cao nên ion hóa phân tử va chạm với phân tử metan khác CH4 + CH4 ⇾ CH5 + CH3 CH3 + CH4 ⇾ C2H5 + H2 • Khi mẫu vào buồng ion hóa, phân tử mẫu bị ion hóa CH5 + ( phổ biến) + + CH5 + M ⇾ MH + CH4 Ion hóa hóa học (Chemical ionization CI) Ưu, nhược điểm Ưu điểm: • Được lựa chọn sử dụng phương pháp ESI không cho thấy mũi ion phân tử Nhược điểm: • Mẫu cần phải hóa thành thể khí → khơng dùng cho chất khó bay hay khơng bền nhiệt • Xuất ion tựa- phân tử → gây nhầm lẫn Ion hóa hóa học áp suất khí (atmospheric pressure chemical ionization – APCI) Khái qt • Được sử dụng để phân tích hợp chất có độ phân cực trung bình, có phân tử lượng nhỏ, dễ bay • Sử dụng chủ yếu với hợp chất phân cực không phân cực tương đương trọng lượng phân tử nhỏ 1500 Da Ion hóa hóa học áp suất khí (APCI) Cơ chế xảy ion hóa hóa học nhờ vào que phóng Mẫu sau khỏi cột sắc ký điện corona có trao đổi proton để biến thành ion dương ống mao quản đốt nóng (M + H)+ vàà̀ trao đổi electron hoặc proton để biến nhờ khí thành dạng sương từ thành ionNâm (Mđược – H)-phun 2, dd đầu nguồn APCI ống thạch anh đun nóng (buồng dung mơi hóa khí) vùng có áp śt khí Heater Ion hóa hóa học áp suất khí (APCI) Cơ chế Cơ chế tạo ion dương: N2 + e N2 + 2e H2O + e H2O + 2e + H2O + H2O H3O + OH (phản ứng ion-phân tử) + + M + H3O MH + H2O Cơ chế tạo ion âm: OH + M (M-H) + H2O Ion hóa hóa học áp suất khí (APCI) Cơ chế Corona phóng điện (Corona Discharge): tượng điện chỗ xảy xung quanh điện cực với bán kính cong thấp chịu điện áp cao Nó tạo nên thác electron kết ion hóa khơng khí theo sau độ khuếch đại cao trường điện quanh điện cực Ion hóa hóa học áp suất khí (APCI) Ưu, nhược điểm Ưu Nhược điểm điểm: : Không thể sử dụng để phân tích hợp chất có phân tử lượng lớn • Ion hóa chất hiệu • Giảm đáng kể phân hủy nhiệt chất phân tích • Có thể sử dụng dung mơi khơng phân cực chất mang, thay dung mơi phân cực • Cho phép lưu tốc cao điển hình nịng HPLC tiêu chuẩn (0.2-2.0mL / phút) để sử dụng trực tiếp, thường khơng có chuyển đổi phần lớn khối lượng bị lãng phí Ion hóa quang (APPI) Khái qt • Lovelock giới thiệu lần vào năm 1960 • APPI sử dụng nguồn xạ UV để ion hóa mẫu • APPI có độ nhạy cao ESI or APCI • Nhiều q trình ion hóa địi hỏi lượng khoảng 10eV tương ứng λ=83nm153nm • Được sử dụng chủ yếu để phân tích hợp chất thơm có nối kép phân tử • Do lượng nhỏ nên phổ chủ yếu cho ion phân tử số mảnh có số khối lớn Ion hóa quang (APPI) Cơ chế Mẫu từ cột Kim phun sương Mẫu phân tích Bộ phận kim phun sương phun gia nhiệt hạt sương mịn hỗn hợp khí-hơi qua vùng chứa Khí làm khơ Đèn UV tia proton đèn Krypton ion hóa + R + hν → R + e ống mao quản Ion hóa quang (APPI) Cơ chế • Tùy thuộc vào đèn UV sử dụng, ta có độ chọn lọc thích hợp • Với đèn lượng thấp sử dụng Kr Xe, độ chọn lọc cao chúng có khả ion hóa số phân tử • Những đèn có lượng cao Ar H2 cho tín hiệu với lượng khí lớn Ion hóa quang (APPI) Ưu, nhược điểm • • Nhược điểm: Có thể tạo ion từ dung mơi Địi hỏi nhiệt độ cao (350 - 500 C) cho trình hóa ngun nhân phân hủy nhiệt ... MSSV NỘI DUNG SƠ LƯỢC VỀ KHỐI PHỔ NGUỒN TẠO ION, CƠ CHẾ VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM SƠ LƯỢC VỀ KHỐI PHỔ Khái niệm Lịch sử Nguyên lý chung Khái niệm •Phương pháp khối phổ hay phổ khối lượng viết tắt MS (Mass... khồi phổ kế tứ cực, khối phổ kế thời gian bay (TOF), … Nguyên lý chung • Khối phổ phương pháp nghiên cứu chất cách đo xác khối lượng phân tử chất dựa điện tích ion • Thiết bị chun dụng khối phổ. .. • • Lần phát J.J Thomson năm 1897 Năm 1919, Francis Aston nhận khối phổ lần đo z/m hợp chất ion Đến 1970, khối phổ kết hợp với đầu dò sắc ký lỏng - LC/MS Đồng thời phát triển nhanh chóng nhiều