МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ

Этот экспериментальный метод применяется главным образом для двух целей:

1) определение относительных изотопных масс и изотопного содержания элементов;

2) определение относительных молекулярных масс и структуры органических соединений.

Как действует масс-спектрометр.

Устройство масс-спектрометра в общих чертах схематически изображено на рис. 1.6. Газообразный образец исследуемого вещества впускается в ионизационную камеру прибора. Здесь электронная пушка бомбардирует образец электронами, в результате чего образуются положительно заряженные ионы. Эти ионы преимущественно являются однозарядными. Затем ионы ускоряются электрическим полем и, попадая после этого в магнитное поле, отклоняются под его воздействием и движутся по искривленным, круговым траекториям. Чем легче частицы, тем большее отклонение они испытывают. Интенсивность ионного пучка регистрируется электрическим устройством, в котором она усиливается и записывается.

Для получения масс-спектра постепенно повышают напряженность магнитного поля, в результате чего в детектор последовательно попадают ионы со все большим отношением массы к заряду. Для калибровки спектра обычно используется изотоп что позволяет непосредственно считывать со спектра относительные изотопные массы.

Масс-спектрометр (см. скан).

Рис. 1.6. Схема устройства масс-спектрометра, 1 - резервуар; 2 - ионизационная камера; 3 - впуск образца; 4 - электронная пушка; 5 - отрицательно заряженные пластины; 6 - магнитное поле; 7 - частицы с меньшей массой; 8 - частицы с большей массой; 9 - к вакуумному насосу; 10 - усилитель; 11 - самописец.

Рис. 1.7. Масс-спектр хлора.

Относительная интенсивность пиков масс-спектра определяет относительное изотопное содержание для исследуемого образца.

На рис. 1.7 схематически изображен масс-спектр образца хлора. Из него видно, что относительное изотопное содержание равно 75%, а .

Принцип действия масс-спектрографа тот же, что и у масс-спектрометра. Основное различие заключается в том, что для регистрации ионов в масс-спектрографе используется фотографическая пластинка, а не электрическое устройство.

Итак, повторим еще раз!

1. До конца 1920-х годов считалось, что существуют только три фундаментальные частицы.

Таблица 1.2. Три фундаментальные частицы

2. В настоящее время считается, что фундаментальными частицами являются кварки и лептоны. Электрон относится к лептонам, а протон и нейтрон состоит каждый из трех кварков, связанных глюонами.

3. Массовое число - это суммарное число протонов и нейтронов в атомном ядре.

4. Атомный номер - это число протонов в атомном ядре.

5. Изотопы химического элемента имеют одинаковый атомный номер, но разные массовые числа.

6. Относительная атомная масса элемента - это средневзвешенное значение его относительных изотопных масс, вычисленное с учетом изотопного содержания данного элемента. Относительная изотопная масса - это масса соответствующего нуклида, отнесенная к одной двенадцатой части массы нуклида С.

7. Относительные изотопные массы можно определять с помощью масс-спектрометра.