BÀI GIẢNG PP KHỐI PHỔ

PP KHỐI PHỔ (PHỔ KHỐI LƯNG) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG 14 PHỔ KHỐI LƯNG 14.1 Các giai đoạn hình thành khối phổ  14.2 Ion hóa va chạm điện tử  14.3 Kỹ thuật thực nghiệm  14.4 Ứng dụng  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG 14 PHỔ KHỐI LƯNG 14.1 Các giai đoạn hình thành khối phổ Nạp mẫu làm bay mẫu  Ion hóa mẫu  Phân tách ion  Thu nhận tín hiệu biểu diễn thành khối phổ  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt NẠP MẪU &LÀM BAY HƠI MẪU Mẫu (vài μg) =200-3000C Áp suất thấp Bay Không phân cực (M≈1000) Phân cực (M≈300) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ION HÓA MẪU Va chạm điện tử (Electron Ionization EI) ION HÓA MẪU Trường điện Hóa học Chiếu xạ proton CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ION HÓA MẪU ION HÓA BẰNG TRƯỜNG ĐIỆN CuuDuongThanCong.com Bộ phát trường “mũi nhọn “ dạng dây dẫn mảnh (2,5 μm) hay lưỡi nhọn tương tự lưỡi dao cạo Áp đặt điện áp, mũi nhọn cho trường điện có gradient 107 – 1010 V/cm làm cho e- bị bứt khỏi phân tử hiệu ứng đường hầm https://fb.com/tailieudientucntt ION HÓA MẪU a ION HÓA BẰNG VA CHẠM ĐIỆN TỬ CuuDuongThanCong.com b c d g Đốt nóng cathode volfram reni tạo thành chùm electron (b) Chùm electron (b) bay anode với vận tốc lớn va đập mạnh vào phân tử mẫu (TT hơi) làm cho phân tử bị ion hóa Các ion dương  gia tốc c , d với vận tốc lớn hiệu điện khoảng 8kV, qua khe g để tới khối phân tách ion https://fb.com/tailieudientucntt ION HÓA MẪU Khối phổ đồ thu lặp lại tốt miền có NL điện tử 50 – 80 eV ION HÓA BẰNG VA CHẠM ĐIỆN TỬ Ở miền NL thấp(10–25 eV)máy cho số vạch Ít, cường độ bé, có NL gần với ion hóa nhiều hợp chất hữu (7–15 eV) nên sử dụng QT đồng ion phân tử hữu I E(eV) 25 CuuDuongThanCong.com 50 75 100 https://fb.com/tailieudientucntt PHÂN TÁCH ION Các ion dương (g) Buồng ion hóa Bộ phân tách tiểu phân có khối lượng khác Để đảm bảo chuyển động tự ion, buồng ion hóa khối phân tách phải hút chân không tới khoảng 10–6–10–7 mmHg CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt PHÂN TÁCH ION Phân tách từ CÁC KIỂU PHÂN TÁCH ION Phân tách tứ cực (quadrupole) Dựa vào thời gian bay khác (Time – of – flight mass spectrometer) Phân tách dựa vào cộng hưởng từ (Ion – cyclotron resonance ICR) Phân tách hai lần (Phổ khối lượng phân giải cao) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG 14 PHỔ KHỐI LƯNG 14.3 Kỹ thuật thực nghiệm  Khối phổ kế  Cách biểu diễn phổ khối lượng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHỐI PHỔ KẾ Bộ nạp mẫu làm bay mẫu CẤU TẠO KHỐI PHỔ KẾ Buồng ion hóa Bộ phân tách Khối thu nhận tín hiệu, khuếch đại ghi thành phổ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHỐI PHỔ KẾ CẤU TẠO KHỐI PHỔ KẾ Khối phổ kế phân loại vào tính phân tách (phân tách từ, phân tách tứ cực, phân tách theo thời gian bay phân tách cộng hưởng ion – cyclotron) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KHỐI PHỔ KẾ NĂNG SUẤT PHÂN GIẢI CỦA KHỐI PHỔ KẾ Khả phân biệt hai peak ứng với lượng gần M vaø M + ΔM: R M M R caøng lớn:khả phân biệt tiểu phân có khối lượng gần cao VD: - để phân biệt CO (M = 27,9949) với C2H4 (M=28,0313), R = 28/0,0364 ≈ 770 - để phân biệt N2 (M = 28,0062) với CO, R = 28 / 0,0112 ≈ 2500 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CÁCH BIỂU DIỄN PHỔ KHỐI LƯNG CÁCH BIỂU DIỄN CuuDuongThanCong.com Dùng vạch thẳng đứng có chiều cao tỷ lệ với cường độ có vị trí trục nằm ngang tương ứng với tỷ số m/z ion Cường độ sử dụng trục thẳng đứng cường độ tương đối ion, biểu diễn theo hai cách: Chọn peak cao làm peak (cường độ 100%) tính % cường độ peak khác so với peak Các peak xếp theo m/z từ thấp đến cao https://fb.com/tailieudientucntt CÁCH BIỂU DIỄN PHỔ KHỐI LƯNG Biểu diễn cường độ qua đơn vị ion hóa hoàn toàn S: cường độ phần trăm peak tính tổng cường độ CÁCH BIỂU DIỄN tất peak có giá trị từ m/z =1 đến M (M– khối lượng ion phân tử), từ peak có giá trị đến M, biểu diễn dấu Σ VD: Σ12 cường độ tính theo % tổng cường độ peak từù m/z =12 đến m/z=M Muốn so sánh cường độ peak phổ khác phải dùng đơn vị ion hóa hoàn toàn S CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG 14 PHỔ KHỐI LƯNG 14.4 Ứng dụng Xác định phân tử khối  Quá trình đồng  Xác định công thức cấu tạo  CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt XÁC ĐỊNH PHÂN TỬ KHỐI Trong điều kiện bình thường peak phân tử thường có cường độ lớn, bên cạnh có peak (M+1)+, (M+2)+,(M -1)+,(M - 2+) peak đồng vị Nếu ion phân tử tạo đủ bền, khối lượng phân tử ược xác định trực tiếp từ peak có giá trị m/z cao có cường độ không phụ thuộc vào áp suất CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt XÁC ĐỊNH PHÂN TỬ KHỐI Nếu phân tử không đủ bền điều kiện lượng ion hóa cao việc giảm lượng ion hóa không hiệu quả, sử dụng PP ION HÓA HÓA HỌC (Chemical Ionization CI) để xác định khối lượng phân tử mẫu tương đối dễ bay hơi: Đưa khí nhẹ CH4, isobutan ammonia vào buồng ion hóa với mẫu Phân tử chất nghiên cứu bị proton hóa tạo ion [MH] + : CH4 + e → CH4+ + e ; CH4+ + CH4 → CH5+ + CH3 CH5+ + M → [ MH] + + CH4 Trên khối phổ thu peak [ MH] + lớn peak M đơn vị CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt QUÁ TRÌNH ĐỒNG NHẤT Sau XĐ peak ion phân tử peak đồng vị, dựa vào tỉ số cường độ peak đồng vị so với peak ion phân tử khối lượng số mảnh ion xác định công thức nguyên chất nghiên cứu VD, hợp chất có peak (M+1)+ có cường độ 3,3% so với peak M+, suy đoán phân tử có ba nguyên tử C Tương tự, khối phổ có hai peak ứng với m/z = 94 m / z = 96 có cường độ gần nhau, dự đóan hợp chất xét CH3Br… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CẤU TẠO Khi chuyển vị xếp nguyên tử phân tử thiết lập sở mảnh tạo thành: NGUYÊN TẮC CHUNG Quy kết cho peak phổ ứng với mảnh phân tử xác định giải thích tạo thành ion mảnh (Các peak mạnh tương ứng với ion tạo thành với xác suất cao phân mảnh) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CẤU TẠO Kiểm tra peak có khối lượng lớn có phải peak ion phân tử (dựa vào anthalpy hình thành) XĐ ION PHÂN TỬ Kiểm tra peak gần với peak ion phân tử có tương ứng với tiểu phân trung hòa hợp lý không Xem xét mối tương quan cường độ ion phân tử với cấu tạo Xem khối lượng ion phân tử chẵn hay lẻ - kiểm tra đặc điểm nhóm peak đồng vị CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CẤU TẠO XĐ CÁC ION MẢNH CuuDuongThanCong.com Dựa vào khác biệt m/z ion phân tử với số ion mảnh, nhận xét sơ nhóm chức thông tin phần cấu tạo phân tử Tìm dãy ion có ích ion metastable (Việc ghi nhớ giá trị m/z ion đơn giản tạo trình phân mảnh giúp ích nhiều cho việc giải phổ) https://fb.com/tailieudientucntt XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CẤU TẠO m/z Mảnh ion m/z Mảnh ion 14 CH2 27 C2H3 15 CH3 28 C2H4 16 O 29 C2H5 ; H – C ≡ O (aldehyd) 17 OH 30 NO ; NH2 = CH2 18 H2O; NH4 31 CH2 = OH (mũi alcohol – 1) 19 F; H3O 26 C≡N; C2H2 CuuDuongThanCong.com 43 CH3 – C = O CH3 – CH2 – CH2 CH3 CH3 CH https://fb.com/tailieudientucntt XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CẤU TẠO Dãy ion đồng đẳng số hợp chất Hợp chất Ion đơn giản Dãy ion đồng đẳng Hydrocarbon C2H5+ m / z = 29 29, 43, 57, 71, 85, 99, 113… Amin CH2 = NH2 m / z = 30 30,44,58,72,86,100… Ether, Alcohol CH2 = OH m / z = 31 31, 45, 59, 73, 87, 101… Cetone CH3 C ≡ + m/z = 43 43, 57, 71, 85, 99, 113… Trong số trường hợp, để nghiên cứu cấu trúc cách thật hiệu quả, cần phải kết hợp phương pháp khối phổ với phương pháp khác nhö UV-VIS, IR hay NMR CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG 14 PHỔ KHỐI LƯNG 14.1 Các giai đoạn hình thành khối phổ Nạp mẫu làm bay mẫu  Ion hóa mẫu  Phân tách ion  Thu nhận tín hiệu biểu diễn thành khối phổ  CuuDuongThanCong.com... phân tử ban đầu https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG 14 PHỔ KHỐI LƯNG 14.3 Kỹ thuật thực nghiệm  Khối phổ kế  Cách biểu diễn phổ khối lượng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt... hữu maûnh ion I E(eV) 25 50 75 100 E= 15 –20 eV: bẻ gãy số liên kết yếu → khối phổ có số vạch Sử dụng PP phân tích khối phổ điện thấp (10 – 15 eV) cho cường độ tương đối ion phân tử đạt giá trị