질량 스펙트럼

Mass spectrum
톨루엔의 전자 이온화 질량 스펙트럼[1].
분자량 M = 92(CH78+)에 해당하는 부모 피크와 M-1 = 91(CH, 준자극 트로필륨 양이온)에서77+ 가장 높은 피크를 주목한다.

질량 스펙트럼은 화학 [1]샘플의 강도 대 전하 비율(m/z)의 히스토그램 그림으로, 일반적으로 질량 분석계라고 하는 기구를 사용하여 획득됩니다.특정 물질의 모든 질량 스펙트럼이 동일한 것은 아니다. 예를 들어, 일부 질량 분석기는 분석물 분자를 조각으로 분해하고, 다른 것들은 조각화가 거의 없는 온전한 분자 질량을 관찰한다.질량 스펙트럼은 질량 분석계의 유형과 적용된 특정 실험에 기초하여 다양한 유형의 정보를 나타낼 수 있습니다.유기 분자의 일반적인 조각화 과정은 맥라퍼티 재배열과 알파 분열이다.직선 사슬 알칸과 알킬기는 29(CHCH32+), 43(CHCH322+), 57(CHCHCH3222+), 71(CHCHCHCH32222+)[2] 등의 전형적인 일련의 피크를 생성한다.

X축 : m/z (질량 대 충전비)

질량 스펙트럼의 x축은 주어진 이온의 질량과 그것이 운반하는 기본 전하 수 사이의 관계를 나타낸다.IUPAC 표준 m/z로 표기되어 이온의 질량을 통합 원자질량 단위 및 전하 수(양 [3][4][5]절대값)로 나눈 양을 나타낸다.이것은 질량 대 전하비라고 불리지만, 어떤 면에서는 이 설명에 맞지 않습니다.IUPAC Gold Book은 예를 [3]들어 "이온772+ CH의 경우 m/z는 45.5입니다."

질량 스펙트럼 x축은 이온 질량과 주어진 이온이 운반하는 기본 전하 수 사이의 관계를 나타내기 때문에 질량 분석가가 추출할 수 있는 질량 정보를 포함합니다.

대체 x축 표기법

문헌에 나타나는 표준 m/z 표기법에는 몇 가지 대안이 있다. 그러나 이러한 표기법은 현재 표준 조직 및 대부분의 저널에서 수용되지 않는다. m/e는 오래된 역사 문헌에 수록되어 있다.IUPAC 그린북 및 ISO 31 규약과 보다 일치하는 라벨은 m/Q 또는 m/q이다.여기서 m은 질량 기호, Q 또는 q는 단위 u/e 또는 Da/e에서의 전하 기호이다.이 표기법은 질량분석의 물리학에서 드물지 않지만 질량 스펙트럼의 가로세로 사용되는 경우는 드물다.또한 m/z 단위로 새로운 단위 톰슨(Th)을 도입하는 것이 제안되었다. 여기서 1 Th = 1 u/[6]e이다.이 규칙에 따르면 질량 스펙트럼 x 축은 m/z(Th)로 표기할 수 있으며 음이온은 음의 값을 갖는다.이 표기법은 드물며 IUPAC 또는 다른 표준 기관에서는 허용되지 않습니다.

x축 표기 이력

Arthur Dempster의 1918년 출판물 "A method of positive ray Analysis " Phys"의 나트륨 및 칼륨 양이온 질량 스펙트럼. 개정판 11, 316(1918)

1897년 J. J.[7] Thomson이 전자의 질량 대 전하 비율 m를 처음으로 측정했습니다.이렇게 함으로써 그는 전기를 설명하기 위해 이전에 가정했던 전자가 실제로는 질량과 전하를 가진 입자이고 수소 이온+ H의 전하량 대비 질량비가 훨씬 작다는 것을 보여주었다.1913년에 그는 포물선 [8]분광기라고 불리는 기기로 이온의 질량 대 전하 비율을 측정했다.이 데이터는 현대의 질량 스펙트럼으로 표현되지 않았지만 의미는 비슷했다.결국 m/e가 현재의 m/[citation needed]z 표준으로 대체됨에 따라 표기법이 변경되었습니다.

질량 분석 연구 초기에 질량 분석기의 분해능은 정확한 질량 결정을 허용하지 않았다.프란시스 윌리엄 애스턴은 [9]1922년 노벨 화학상을 수상했다."그의 질량 분석기에 의한, 많은 비방사성 원소에서의 동위원소의 발견과 정수 법칙의 발음을 위해.그는 모든 원자(동위원소 포함)가 정수[10] 법칙을 따른다고 말했다. 이것은 원자의 질량이 척도가 아니라 정수로 표현될 수 있음을 암시했다. (실제로 여러 개의 하전 이온은 드물기 때문에 대부분의 비율도 전체였다.)공식 질량 분석 m예: 톰슨)를 내부적으로 좀 더 일관되게 변경하자는 몇 가지 제안이 있었다.

Y축: 신호 강도

질량 스펙트럼의 Y축은 이온의 신호 강도를 나타냅니다.계수 검출기를 사용할 때 강도는 종종 초당 카운트(cps)로 측정됩니다.아날로그 검출 전자 장치를 사용하는 경우 명암은 일반적으로 볼트 단위로 측정됩니다.FTICR 및 Orbitraps에서 주파수 영역 신호(y축)는 신호 사인파의 전력(~진폭 제곱)(종종 RMS 전력으로 감소)과 관련이 있지만, 일반적으로 축에 여러 가지 이유로 라벨이 붙어 있지 않습니다.질량분석의 대부분의 형태에서, 분광계에 의해 측정된 이온 전류의 세기는 상대적인 풍부함을 정확하게 나타내지는 않지만, 그것과 느슨하게 상관한다.따라서 y축에 "임의 단위"라는 레이블을 붙이는 것이 일반적입니다.

Y축 및 상대풍부도

신호 강도는 많은 요인, 특히 분석되는 분자의 특성과 이온화 방법에 따라 달라질 수 있습니다.이온화의 효율은 분자마다 그리고 이온원마다 다르다.예를 들어, 양이온 모드의 일렉트로스프레이 소스에서는 4급 아민은 예외적으로 이온화가 잘 되는 반면, 큰 소수성 알코올은 아무리 농도가 높아도 나타나지 않을 가능성이 높습니다.EI 소스에서는 이러한 분자가 매우 다르게 동작합니다.또한 이온화와 검출 사이에 이온 전달에 불균형적으로 영향을 미치는 요인이 있을 수 있습니다.

검출측에서는 비비례적인 방법으로 신호 강도에 영향을 줄 수 있는 요인이 많이 있습니다.이온의 크기는 충격 속도에 영향을 미치며 특정 검출기의 속도는 신호 출력에 비례한다.FTICR과 같은 다른 검출 시스템에서는 이온의 전하 수가 신호 강도에 더 중요합니다.푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명 및 궤도형 질량 분석기에서 신호 강도(Y축)는 자유 유도 붕괴 신호의 진폭과 관련이 있습니다.이는 기본적으로 검정력 관계(진폭 제곱)이지만 종종 [rms]로 계산됩니다.감쇠 신호의 경우 rms가 평균 진폭과 같지 않습니다.또한 감쇠 상수(fid 내 신호의 감쇠율)는 모든 이온에 대해 동일하지 않습니다.상대적 강도에 대한 결론을 내리기 위해서는 많은 지식과 주의가 필요하다.

질량 스펙트럼에서 더 많은 정량적 정보를 얻는 일반적인 방법은 표본을 비교할 표준 곡선을 만드는 것입니다.이를 위해서는 미리 계량화해야 할 사항을 알고, 사용 가능한 표준을 마련하고, 이 목적을 위해 특별히 실험을 설계해야 합니다.이에 대한 보다 발전된 변형은 분석물질과 매우 유사하게 동작하는 내부 표준을 사용하는 것입니다.이것은 종종 분석물질의 동위원소 라벨 버전입니다.질량 분석에는 아래에서 위로 정량적으로 설계된 가속기 질량 분석과 같은 형태가 있다.

스펙트럼 스큐잉

스펙트럼 스큐잉은 질량 스펙트럼을 스캔할 때 이온 선원에서 분석 물질의 농도 변화로 인한 질량 스펙트럼 피크의 상대적 강도 변화이다.이러한 상황은 크로마토그래피 성분이 연속 이온 소스로 [11]용출될 때 일상적으로 발생합니다.스펙트럼 스큐잉은 기기의 작동 주기(시간 내 스냅샷)에 형성된 모든 이온을 검출할 수 있기 때문에 이온 트랩(쿼드루폴(QMS 또는 자기) 또는 비행 시간(TOF) 질량 분석기에서 관찰되지 않습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "질량 스펙트럼". doi:10.1351/goldbook.M03749
  2. ^ Turecek, František; McLafferty, Fred W. (1993). Interpretation of mass spectra. Sausalito, Calif: University Science Books. pp. 226-. ISBN 0-935702-25-3.
  3. ^ a b IUPAC, 화학 용어집, 제2판('골드북') (1997).온라인 수정판: (2006–) "충전량비"doi: 10.1351/goldbook.M03752
  4. ^ "Recommendations for nomenclature and symbolism for mass spectroscopy". International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes. 142: 209–240. Bibcode:1995IJMSI.142..209T. doi:10.1016/0168-1176(95)93811-F.
  5. ^ "TOC_cha12.html". iupac.org.
  6. ^ 요리사, R. G.와 A. L. Rockwood(1991)'톰슨'질량분광학자에게 권장되는 단위입니다."질량분석에서의 신속한 통신 5(2): 93.
  7. ^ "J. J. Thomson 1897". lemoyne.edu.
  8. ^ "Joseph John Thomson". lemoyne.edu.
  9. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 13 May 2006. Retrieved 18 April 2006.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  10. ^ "F. W. Aston". lemoyne.edu.
  11. ^ 왓슨, J. Throck, Sparkman, O. David질량분석에 대한 소개.John Wiley & Sons, Inc. 제4판, 2007년페이지: 113

외부 링크