Физические методы исследования полимеров. Шестаков А.С. - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

29
При энергии бомбардирующих электронов ~30-100 эВ образующий-
ся молекулярный ион получает избыточную энергию , которой может ока -
заться достаточно для разрыва в нём связей. В результате такого разрыва
происходит распад молекулярного иона на частицы меньшей массы (фраг-
менты). Такой процесс называется фрагментацией. Для изображения
строения фрагментов обычно используются стандартные структурные
символы органической химии.
Рассмотрим в качестве примера процесс фрагментации этанола:
С
2
Н
5
ОН + e
-
→ С
2
Н
5
ОН
+
•
+ 2e
-
,
С
2
Н
5
ОН
+•
→ С
2
Н
5
О
+
+ Н
•
,
С
2
Н
5
ОН
+
•
→
СН
2
ОН
+
+ СН
3
•
,
С
2
Н
5
ОН
+•
→ СН
3
+
+ СН
2
ОН
•
,
С
2
Н
5
ОН
+•
→ СН
2
=СН
2
+•
+ Н
2
О ,
СН
2
ОН
+
→ СНО
+
+ Н
2
.
В результате фрагментации образуется набор катионов и катион-
радикалов с различными массами. Эти заряженные частицы разгоняются в
электрическом поле и направ -
ляются в магнитное поле . При
прохождении потока частиц че-
рез магнитное поле заряженные
частицы отклоняются от пря-
молинейной траектории. Вели-
чины отклонения ионов про-
порциональны заряду и обратно
пропорциональны их массе ,
иными словами, обратно про-
порциональны массе , приходя-
щейся на единицу заряда (m/z).
Учитывая, что заряд частицы,
как правило, равен единице, ве-
личина m/z эквивалентна массе
иона. Таким образом, чем боль-
ше масса частицы, тем больше
радиус кривизны при её движении в магнитном поле (рис.28).
Если на выходе ионов из магнитного поля установить регистрирую -
щее устройство, то частицы, различающиеся значениями m/z, будут давать
раздельные сигналы. Интенсивность сигналов будет пропорциональна ко -
личеству частиц с данным значением m/z.
Масс- спектр принято изображать в виде набора отрезков прямых ли-
ний, длина которых пропорциональна интенсивности регистрируемых сиг-
налов (рис.29). Высота пика с максимальной интенсивностью принимается
за 100%, интенсивность остальных пиков пересчитывается пропорцио-
нально и выражается в процентах.
Рис.28 Принципиальная схема масс-
спектрометра: ИИ-ионный источник; Д -
детектор; s
1
-выходная и s
2
-входная щели; В-
магнитное поле , направленное перпендику -
лярно плоскости рисунка ; О
1
, О, О
2
-центры и
r
1
, r, r
2
-радиусы окружностей по которым
движутся ионы М
1
+
, М
+
и М
2
+
. 
                                           29
         При эне ргии бомбардирую щих эле ктронов ~30-100 эВ образую щий-
ся моле кулярный ион получ ае т избыт оч ную эне ргию , кот орой мож е т ока-
зат ься дост ат оч но для разрыв а в нё м св язе й. В ре зульт ат е т акого разрыв а
происходит распад моле кулярного иона на ч аст иц ы ме ньш е й массы (фраг-
ме нт ы). Т акой проц е сс назыв ае т ся фрагме нт ац ие й. Д ля изображ е ния
ст рое ния фрагме нт ов обыч но использую т ся ст андарт ные ст руктурные
симв олы органич е ской химии.
         Рассмот рим в кач е ст в е приме ра проц е сс фрагме нт ац ии эт анола:
                                 С 2Н5О Н + e- → С 2Н5О Н+•+ 2e-,
                                 С 2Н5О Н+• → С 2Н5О + + Н•,
                                 С 2Н5О Н+• → С Н2О Н+ + С Н3•,
                                 С 2Н5О Н+• → С Н3+ + С Н2О Н•,
                                 С 2Н5О Н+• → С Н2=С Н2+• + Н2О ,
                                 С Н2О Н+ → С НО + + Н2.
         В ре зульт ат е фрагме нт ац ии образуе т ся набор кат ионов и кат ион-
радикалов с различ ными массами. Э т и заряж е нные ч аст иц ы разгоняю т сяв
                                                   эле ктрич е ском поле и направ -
                                                   ляю т ся в магнит ное поле . При
                                                   прохож де нии пот ока ч аст иц ч е -
                                                   ре з магнит ное поле заряж е нные
                                                   ч аст иц ы от клоняю т ся от пря-
                                                   молине йной т рае ктории. В е ли-
                                                   ч ины от клоне ния ионов про-
                                                   порц иональны заряду и обрат но
                                                   пропорц иональны их массе ,
                                                   иными слов ами, обрат но про-
Рис.28 Принц ипиальная схе ма масс- порц иональны массе , приходя-
спе ктроме т ра: И И -ионный ист оч ник; Д - ще йся на е диниц у заряда (m/z).
де т е ктор; s1-в ыходная и s2-в ходная ще ли; В- У ч ит ыв ая, ч т о заряд ч аст иц ы,
магнит ное поле , направ ле нное пе рпе ндику- к     акправ ило, рав е н е диниц е , в е -
лярно плоскост и рисунка; О 1, О , О 2-ц е нт ры и
                                                   лич ина m/z экв ив але нт на массе
r1, r, r2-радиусы окруж ност е й по кот орым
дв иж ут сяионы М 1+, М + и М 2+ .                 иона. Т аким образом, ч е м боль-
                                                   ш е масса ч аст иц ы, т е м больш е
радиус крив изны при е ё дв иж е нии в магнит ном поле (рис.28).
         Е сли на в ыходе ионов из магнит ного поля уст анов ит ь ре гист рирую -
ще е уст ройст в о, т о ч аст иц ы, различ аю щие ся знач е ниями m/z, будут дав ат ь
разде льные сигналы. И нт е нсив ност ь сигналов буде т пропорц иональна ко-
лич е ст в у ч аст иц с данным знач е ние м m/z.
         М асс-спе ктр принят о изображ ат ь в в иде набора от ре зков прямых ли-
ний, длина кот орых пропорц иональна инт е нсив ност и ре гист рируе мых сиг-
налов (рис.29). В ысот а пика с максимальной инт е нсив ност ью принимае т ся
за 100%, инт е нсив ност ь ост альных пиков пе ре сч ит ыв ае т ся пропорц ио-
нально и в ыраж ае т сяв проц е нт ах.

Страницы