Structuurbepaling
I. Hoofdstuk 1: massaspectrometrie (MS)
1. Inleiding
MS heeft een andere principe en instrumentatie in vergelijking met andere
technieken
destructieve analysemethode
gaat samen met GC: zowel + als – gas-fase ionen
direct resultaat van chemische reacties (ionisatie en fragmentatie)
enige techniek waarbij te onderzoeken molecule volledig vernietigd wordt
2. Werking
massaspectrum wordt verkregen door ongeveer 10-6g van een verbinding te
bombarderen met een hoge energetische e—bundel in massaspectrometer
a) vormen v/h moleculair ion: gebeurt meestal door verlies v/e niet-bindend e- uit
de molecule
b) fragmentatie v/h moleculair ion: veroorzaakt ontstaan van andere radikaal-
kationen, carbokationen en neutrale moleculen
+ deeltjes worden gescheiden i.f.v. hun massa-tot-lading verhouding
c) versnellen van + ionen: door aantrekking m.b.v. negatieve elektrode
d) afbuiging: ionen worden door magnetisch veld geleid waardoor ze afbuigen
z = +1
1
,A) ionisatie van moleculen
wanneer een molecule A, in dampvorm (hoogvacuüm), gebombardeerd wordt
met een e-, wordt er een e- verwijderd uit molecule A en ontstaat er een
positief geladen ion-radicaal
A A+ . + e
parent-ion of moleculair ion
2
, B) fragmentatie
om ion te vormen moet energie toegevoegd worden, deze energie komt
overeen met de eerste ionisatiepotentiaal van de molecule
de gevormde ionen bezitten overschot aan interne energie, hierdoor komen ze
in aangeslagen toestand
onstabiel en kunnen dissociëren
door fragmentatie ontstaat een nieuw ion en neutraal molecule
De intesiteit wordt bepaald door 2 factoren:
- het gemak waarmee fragmentatie gebeurt
- stabiliteit van gevormde ion (inductieve en mesomere effecten)
meestal homolytische doorbraak
A : [ A ]. + B . + C + Etc.
D. + E
Etc.
C) massaspectrum
hoogste piek = basis piek
meest intense piek (100%)
zeer stabiel ion
reductie/ oplossend vermogen = het kleinste verschil in golflengte dat nog
onderscheiden kan worden
3. Massaspectrometer
belangrijke componenten:
ionenbron: zet moleculen om in ionen (+ geladen)
massa-analyser: scheidt ionen volgens hun m/z verhouding
detector: ionen worden geteld
dataverwerkingssysteem: geeft massaspectrum weer
volledig toestel staat onder hoog vacuüm (< 10-4Pa)
redenen:
- helpt te onderzoeken moleculen in dampvorm te brengen
- voorkomt dat gevormde ionen door botsing met atmosferische gassen
zouden afwijken van hun baan
- niet-geïoniseerde moleculen uit de bron en deeltjes die door botsing met de
wand hun lading verloren hebben, worden verwijderd
3
, A) ionenbron
bij een ‘electron impact’ ionenbron wordt de staal i/d dampfase geïoniseerd
door een bombardement met hoogenergetische elektronen (afkomstig van een
metalen gloeidraad)
de e- worden door potentiaalverschil (70V) aangetrokken naar de zogenaamde
‘electron trap’
de ‘ionen repeller’ wordt op een + potentiaal gehouden t.o.v. 1° acelering
plate. De + ionen beginnen daarmee hun reis van ionenbron naar detector
de gevormde ionen passeren door de opening i/d versnelplaten
hoogspanning (4000-8000V) tussen platen waardoor grote Ekin bekomen
B) massa-analyser
magnetische focusering
ionen komen in een magnetisch veld, hierdoor wordt de bewegingsrichting
van de ionenstroom afgebogen (straal = mv / zB)
bij bepaalde waarde voor B en v bereiken alleen deeltjes, met een
welbepaalde m/z waarde, de detector
door sterkte van het magnetisch veld te veranderen kunnen ionen met
ongelijke m/z de detector bereiken
andere deeltjes komen op de wand
4
I. Hoofdstuk 1: massaspectrometrie (MS)
1. Inleiding
MS heeft een andere principe en instrumentatie in vergelijking met andere
technieken
destructieve analysemethode
gaat samen met GC: zowel + als – gas-fase ionen
direct resultaat van chemische reacties (ionisatie en fragmentatie)
enige techniek waarbij te onderzoeken molecule volledig vernietigd wordt
2. Werking
massaspectrum wordt verkregen door ongeveer 10-6g van een verbinding te
bombarderen met een hoge energetische e—bundel in massaspectrometer
a) vormen v/h moleculair ion: gebeurt meestal door verlies v/e niet-bindend e- uit
de molecule
b) fragmentatie v/h moleculair ion: veroorzaakt ontstaan van andere radikaal-
kationen, carbokationen en neutrale moleculen
+ deeltjes worden gescheiden i.f.v. hun massa-tot-lading verhouding
c) versnellen van + ionen: door aantrekking m.b.v. negatieve elektrode
d) afbuiging: ionen worden door magnetisch veld geleid waardoor ze afbuigen
z = +1
1
,A) ionisatie van moleculen
wanneer een molecule A, in dampvorm (hoogvacuüm), gebombardeerd wordt
met een e-, wordt er een e- verwijderd uit molecule A en ontstaat er een
positief geladen ion-radicaal
A A+ . + e
parent-ion of moleculair ion
2
, B) fragmentatie
om ion te vormen moet energie toegevoegd worden, deze energie komt
overeen met de eerste ionisatiepotentiaal van de molecule
de gevormde ionen bezitten overschot aan interne energie, hierdoor komen ze
in aangeslagen toestand
onstabiel en kunnen dissociëren
door fragmentatie ontstaat een nieuw ion en neutraal molecule
De intesiteit wordt bepaald door 2 factoren:
- het gemak waarmee fragmentatie gebeurt
- stabiliteit van gevormde ion (inductieve en mesomere effecten)
meestal homolytische doorbraak
A : [ A ]. + B . + C + Etc.
D. + E
Etc.
C) massaspectrum
hoogste piek = basis piek
meest intense piek (100%)
zeer stabiel ion
reductie/ oplossend vermogen = het kleinste verschil in golflengte dat nog
onderscheiden kan worden
3. Massaspectrometer
belangrijke componenten:
ionenbron: zet moleculen om in ionen (+ geladen)
massa-analyser: scheidt ionen volgens hun m/z verhouding
detector: ionen worden geteld
dataverwerkingssysteem: geeft massaspectrum weer
volledig toestel staat onder hoog vacuüm (< 10-4Pa)
redenen:
- helpt te onderzoeken moleculen in dampvorm te brengen
- voorkomt dat gevormde ionen door botsing met atmosferische gassen
zouden afwijken van hun baan
- niet-geïoniseerde moleculen uit de bron en deeltjes die door botsing met de
wand hun lading verloren hebben, worden verwijderd
3
, A) ionenbron
bij een ‘electron impact’ ionenbron wordt de staal i/d dampfase geïoniseerd
door een bombardement met hoogenergetische elektronen (afkomstig van een
metalen gloeidraad)
de e- worden door potentiaalverschil (70V) aangetrokken naar de zogenaamde
‘electron trap’
de ‘ionen repeller’ wordt op een + potentiaal gehouden t.o.v. 1° acelering
plate. De + ionen beginnen daarmee hun reis van ionenbron naar detector
de gevormde ionen passeren door de opening i/d versnelplaten
hoogspanning (4000-8000V) tussen platen waardoor grote Ekin bekomen
B) massa-analyser
magnetische focusering
ionen komen in een magnetisch veld, hierdoor wordt de bewegingsrichting
van de ionenstroom afgebogen (straal = mv / zB)
bij bepaalde waarde voor B en v bereiken alleen deeltjes, met een
welbepaalde m/z waarde, de detector
door sterkte van het magnetisch veld te veranderen kunnen ionen met
ongelijke m/z de detector bereiken
andere deeltjes komen op de wand
4
