Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Физическая химия → Спектроскопия и молекулярная структура ↓


Масс-спектрометрия


Масс-спектрометрия — это мощная аналитическая техника, используемая для измерения отношения масса-заряд ионов. Она предоставляет информацию о молекулярной структуре и составе соединений, что делает ее неоценимым инструментом в области физической химии. Этот метод помогает определить неизвестные вещества, определить изотопный состав элементов в молекуле и выяснить структуру сложных соединений.

Введение в масс-спектрометрию

Основной принцип масс-спектрометрии довольно прост. Проба ионизируется, и созданные ионы разделяются на основе их отношения масса-заряд (m/z). Детектор затем записывает эти ионы, и полученный массовый спектр отображает изобилие обнаруженных ионов в зависимости от отношения масса-заряд.

Этот процесс можно разделить на несколько этапов:

  • Ионизация: создание ионов из пробы.
  • Ускорение: ионы ускоряются с помощью электрического поля.
  • Отклонение: ионы отклоняются магнитным полем.
  • Детекция: ионы детектируются, и данные записываются для получения масс-спектра.

Техника ионизации

В масс-спектрометрии используется множество техник ионизации, каждая из которых подходит для различных типов соединений:

Электронная ионизация (EI)

    m + e⁻ → m⁺ + 2e⁻

В электронной ионизации используется электронный луч для бомбардировки молекул пробы, вызывая потерю электрона и образование положительных ионов. EI является жесткой техникой ионизации, часто приводящей к обширной фрагментации.

Химическая ионизация (CI)

    M + reagent⁺ → [M+H]⁺ + fragment

Химическая ионизация предполагает реакции ион-молекула в газовой фазе. Сначала ионизируется газ-реагент (такой как метан), который затем ионизирует молекулы пробы. CI является более мягкой техникой, чем EI, и обычно приводит к образованию целых молекулярных ионов.

Электроспрей ионизация (ESI)

Электроспрей ионизация широко используется для полярных и больших биомолекул. Проба растворяется в растворителе и распыляется через заряженную иглу, образуя тонкий туман. Испарение растворителя приводит к образованию заряженных капель, которые в конечном итоге формируют голые ионы.

Масс-анализатор

Масс-анализаторы разделяют ионы на основе их отношения масса-заряд. Разработаны различные типы анализаторов, каждый из которых имеет свои собственные области применения и преимущества:

Квадрупольный масс-анализатор

Квадрупольные масс-анализаторы используют осциллирующие электрические поля для селективной фильтрации ионов. Только ионы с определенным отношением масса-заряд проходят через детектор. Квадрупольные анализаторы идеальны для рутинного количественного анализа благодаря своей надежности и простоте.

Масс-анализатор времени пролета (TOF)

В масс-анализаторе времени пролета ионы ускоряются и позволяются проходить через трубку. Ионы с различными значениями m/z достигают детектора в разное время. TOF-анализаторы обеспечивают высокую массовую точность и полезны для больших биомолекул.

Магнитный секторный масс-анализатор

Магнитные секторные анализаторы используют магнитные поля для разделения ионов на основе их скорости. Эти типы анализаторов обеспечивают высокое разрешение масс и часто используются в приложениях высокой точности.

Детекторы

После разделения ионы обнаруживаются детектором, который измеряет интенсивность каждого ионного пучка. Наиболее распространенные типы детекторов:

  • Кубок Фарадея: простой коллектор ионов, измеряющий ток, вызванный ионами, падающими на него. Подходит для больших токов.
  • Электронный множитель: усилитель, который обнаруживает низкие ионные токи, генерируя каскадные электроны.
  • Микроканальная пластина (MCP): усиливает ионные сигналы для требований высокой скорости и высокой чувствительности.

Пример исследования: интерпретация масс-спектра

Рассмотрим масс-спектр этанола (C2H5OH). Значительные пики могут включать:

  • m/z = 46: Пик молекулярного иона представляет C2H5OH⁺.
  • m/z = 31: Представляет ион CH2OH⁺.
  • m/z = 29: Соответствует иону C2H5⁺.
  • m/z = 28: Указывает на фракцию угарного газа (CO⁺).

Интерпретация масс-спектров включает понимание фрагментационных паттернов, которые помогают понять структуру соединения.

Применение масс-спектрометрии

Универсальность масс-спектрометрии делает ее ценной в многих областях:

Протеомика

Масс-спектрометрия необходима для идентификации и количественной оценки белков в сложных биологических образцах, способствуя обнаружению биомаркеров и пониманию механизмов болезней.

Метаболомика

Этот метод идентифицирует метаболиты в биологических системах и предоставляет информацию о состояниях болезней, реакции на лекарства и метаболических путях.

Экологический анализ

Масс-спектрометрия обнаруживает загрязнители в окружающей среде на микроскопическом уровне, что обеспечивает соблюдение санитарных норм.

Судебная наука

Используется для идентификации веществ в наркологическом тестировании, токсикологии и криминалистических расследованиях.

Будущее масс-спектрометрии

Прогресс в области ионизационных технологий, масс-анализаторов и детекторов продолжает расширять возможности и применение масс-спектрометрии, улучшая чувствительность, точность и скорость, что оказывает значительное влияние на исследования и промышленность.


Докторант → 3.4.4


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (3.4.3)
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса
Следующий (3.4.5) →
Раманская спектроскопия

Комментарии 



Масс-спектрометрия

https://www.chemistryelite.com/phd/3.4.4?ceal=ru