Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

14.1. A tömegspektrometria alapjai 14.2. A tömegspektrometria műszerei 14.3. A tömegspektrometria alakalmazása 14. TÖMEGSPEKTROMETRIA 1.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "14.1. A tömegspektrometria alapjai 14.2. A tömegspektrometria műszerei 14.3. A tömegspektrometria alakalmazása 14. TÖMEGSPEKTROMETRIA 1."— Előadás másolata:

1 14.1. A tömegspektrometria alapjai A tömegspektrometria műszerei A tömegspektrometria alakalmazása 14. TÖMEGSPEKTROMETRIA 1

2 14.1. A tömegspektrometria alapjai Izolált, ionizált részecskék tömeg-töltés arányuk szerinti elválasztása Angolul: Mass Spectrometry (MS) 2

3 A tömegspektrométer fő részei: 3

4 Egyszeres fókuszálású tömegspektrométer 4

5 Egyszeres fókuszálású készülék: Az anyagot ionizálják, az ionokat először elektromos térben gyorsítják, majd mágneses térben elválasztják. A részecske tömege m, elektromos töltése e. U feszültséggel gyorsítjuk. 5

6 A kinetikus energia: 6

7 Homogén mágneses térbe kerül. (A mágneses indukció iránya merőleges a belépő töltés mozgásának irányára) Lorentz erő: e: az ion töltése (az elemi töltés egyszerese, kétszerese, stb.) v : az ion sebessége B : a mágneses indukció 7

8 B: merőleges a papír síkjára A mozgás irányára merőleges erő körmozgásra készteti az ionokat (centripetális erő). Jobb-kéz szabály: hüvelykujj az áram irányába a többi kinyújtott ujj a mágneses tér irányába. Tenyerünk így az erő irányába mutat. 8

9 9

10 Töltött részecskék szétválása mágneses térben 10

11 Az ionizáció módszerei 11 Gőzfázisú módszerek elektron ütközéses ionozáció kémiai ionizáció Deszorpciós módszerek szekunder ion tömegspektrometria bombázás gyors atomokkal MALDI Elektroporlasztásos ionizáció

12 Az ionizáció módszerei a) Elektronütközéses ionizáció (pozitív gyökion) (negatív gyökion) A pozitív gyökionok stabilabbak. A tömegspektrometria csaknem kizárólag pozitív ionok szétválasztásával foglalkozik. 12

13 e- M+M+ anód Izzószál (termikus elektronemisszió) minta (gőz) ion gyorsító rések 1.rés: taszító (+) 2. rés: vonzó (-) 3. rés vonzó (-----) Elektronütközéses ionizáció (electron impact, EI) ütköző e - en. 70keV

14 Fragmentáció Az ionok tovább bomlanak párhuzamos és konszekutív reakciókban 14

15 b) Kémiai ionizáció (CI): ez is EI, de a mintához nagy feleslegben (~ 0,5 Torr) reagens gázt (CH 4, NH 3, izobután) adnak Elsősorban a reagens gázok ionizálódnak, ezek ütköznek a vizsgálandó molekulákkal. Főleg MH + ionok (molekulacsúcs) keletkeznek: a molekulacsúcs azonosítására szolgál. 15

16 16 Citronellol kémiai ionizációs tömegspektruma Reagensgáz: i-C 4 H 10 EI, fragmentáció: i-C 4 H 10 → i-C 4 H 9 + CI: M + i-C 4 H 9 + → MH + + i-C 4 H 8 (proton átadás) Ionization.pdf

17 17 Citronellol EI-vel és CI-vel kapott tömegspektruma

18 c) Szekunder ion tömegspektrometria (SIMS, Secondary Ion Mass Spectrometry) Szilárd mintát Ar + ionokkal vagy O 2 + ionokkal bombáznak. A felületről atomok és ionok lépnek ki. A felület vizsgálatára szolgáló módszer. 18

19 d) Bombázás gyors atomokkal (FAB, Fast Atomic Bombardment) Nem illékony mintákra alkalmas. A mintát feloldják (pl. glicerinben). Semleges atomokkal (Ar, Xe) bombázzák Biológiai, gyógyszeripari minták vizsgálata 19

20 John B. Fenn Koichi Tanaka The Nobel Prize in Chemistry 2002 "for their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules" 20

21 A repülő elefánt (biológiai makromolekulák ionjai gőzfázisban) 21

22 e) MALDI = matrix-assisted laser desorption-ionisation (Tanaka) mátrix: aromás sav 22

23 f) Elektroporlasztásos ionizáció ESI = Electrospray Ionisation (Fenn) 3000 V 23

24 Detektor: elektronsokszorozó Katód az ionok detektálására érzékeny Nincs ablaka (nagy vákuumban van) 24

25 Felbontás: M a vizsgálat ion móltömege,  M az éppen még felbontott két csúcs közötti tömegszámkülönbség Pl. 500-as felbontás esetén az 1000-es és az 1002-es tömegszámú csúcsot külön jelzi, az 1000-es és az 1001-es tömegszámú csúcs egybeolvad. 25

26 14.2. A tömegspektrometria műszerei Csoportosítás a tömeganalizátor szerint: a) Egyszeres fókuszálású tömegspektrométer b) Kettős fókuszálású tömegspektrométer c) Kvadrupol tömegspektrométer d) Repülési idő tömegspektrométer 26

27 a) Egyszeres fókuszálású tömegspektrométer 27

28 Spektrum: mágneses tér változtatásával vagy gyorsító feszültség változtatásával Felbontás: 100-tól néhány 1000-ig 28

29 b) Kettős fókuszálású tömegspektrométer Az ionok elválasztása két lépésben, elektromos térrel és mágneses térrel Felbontás: néhány tíz ezertől 100 ezerig 29

30 Kettős fókuszálású tömegspektrométer 30

31 c) Kvadrupol tömegspektrométer Négy elektród (párhuzamos fémrudak) Közöttük halad az ionsugár. Két-két szemben lévő elektród mindig azonos potenciálon van. A potenciálnak váltóáramú és egyenáramú komponense is van. 31

32 Kvadrupol tömegspektrométer 32

33 Az elektródok feszültsége az idő függvényében 33

34 Adott feszültség-amplitúdók esetén egy bizonyos tömegtartományba eső ionok oszcillálnak. Még mielőtt belezuhannának az egyik elektródba, megfordul a polaritás. Így az ionok végigjutnak a rudak közötti üregen és elérik a kilépő rést. Az eltérő m/e-vel rendelkező ionok egyre nagyobb amplitúdóval oszcillálnak, és belezuhannak valamelyik elektródba. 34

35 Előnyök: gyors (nem a mágneses teret változtatjuk) m/e lineárisan változik a térerősséggel Felbontás: max

36 d) Repülési idő tömegspektrométer (TOF: Time Of Flight) Az iongyorsítóban a különböző tömegű (de azonos töltésű) ionok azonos energiára tesznek szert: A nagyobb tömegűek kisebb sebességűek, a kisebb tömegűek nagyobb sebességűek lesznek. 36

37 Repülési idő tömegspektrométer Felbontás: néhány száztól néhány százezerig 37

38 14.3. A tömegspektrometria alkalmazása a) Analitikai alkalmazás b) Szerves molekulák szerkezetvizsgálata c) Polimerek vizsgálata d) Proteomika: fehérjék vizsgálata 38

39 a) Analitikai alkalmazás Móltömegek meghatározása Gázkeverékek kvantitatív analízise Nyomelemzés Elemanalízis Kromatográfiával kombinált tömegspektrometria (GC-MS, LC-MS) Izotóp-arány mérés 39

40 40 Nagy pontosságú MW mérése (HPLC-(ESI)MS-TOF)

41 b) Szerves molekulák szerkezetvizsgálata A csúcsok típusai: Molekulacsúcs Fragmens csúcsok M +  A + +B Többszörös töltésű csúcsok Metastabil csúcsok (rövid élettartamú ionok) 41

42 Tiofén 42

43 n-bután 43

44 n-bután 1) molekulacsúcs m/e = 58-nál viszonylag kis intenzitású 2) m/e = 43-nál van a legvalószínűbb csúcs = 15, tehát egy metil-csoport hasadt le, C 3 H 7 + ionból származik 3) m/e = 59-nél kis csúcs, 13 C illetve 2 H természetes jelenléte miatt (szatelit csúcs) 4) m/e = 29 C 2 H 5 + de C 4 H is. 5) m/e = 25,5 51-es, 2-szeres töltésű ion. 44

45 Polisztirol analízise MALDI-TOF tömegspektrométerrel es molekulatömegű polisztirol Mátrix: 2-nitrofenil-oktiléter U. Bahr, Anal. Chem. 64, 2466 (1992) c) polimerek vizsgálata

46 d) fehérjék szerkezetvizsgálata 1. lépés: Fehérje bontása enzimmel peptidekre

47 d) fehérjék szerkezetvizsgálata Fehérje bontásából előállított peptid spektruma (MS/MS) 2. lépés


Letölteni ppt "14.1. A tömegspektrometria alapjai 14.2. A tömegspektrometria műszerei 14.3. A tömegspektrometria alakalmazása 14. TÖMEGSPEKTROMETRIA 1."

Hasonló előadás


Google Hirdetések