가스상 이온화학

기체 위상 이온 화학은 화학 및 물리학 둘 다에 포함되는 과학 분야다.기체 단계에서 이온과 분자를 연구하는 과학인데, 가장 흔히 어떤 형태의 질량 분광법에 의해 가능하게 된다.지금까지 이 과학의 가장 중요한 적용 분야는 열역학 및 반응 운동학을 연구하는 데 있다.^[1][2]예를 들어, 이온의 용도의 열역학 연구에는 한 가지 응용이 있다.1, 2, 3... 용매 분자의 작은 용매 구를 가진 이온은 가스 단계에서 연구한 후 대량 용액으로 외삽할 수 있다.

이론

전환 상태 이론

전이 상태 이론은 반응제와 활성화 콤플렉스 사이의 특수한 유형의 화학 평형(준균형)을 가정하는 기초 반응 비율 이론이다.^[3]

RRKM 이론

RRKM 이론은 잠재적 에너지 표면의 몇 가지 특성에서 단분자 이온 분해 반응률의 단순한 추정치를 계산하는 데 사용된다.

기체 위상 이온 형성

전자나 다른 이온과 같은 충전된 입자를 첨가하거나 제거하여 원자나 분자를 이온으로 변환하는 과정이 가스상에서도 일어날 수 있다.이 과정들은 가스 위상 이온 화학의 중요한 구성요소들이다.

연상 이온화

연상 이온화는 두 원자나 분자가 상호 작용하여 단일 제품 이온을 형성하는 기체 위상 반응이다.^[4]

${\displaystyle A^{*}+B\to AB^{+\bullet }+e^{-}}}$

여기서 (별표에 표시된) 초과 내부 에너지를 가진 종 A가 B와 상호 작용하여 이온⁺ AB를 형성한다.

상호작용하는 한 종이나 두 종 모두 과도한 내부 에너지를 가질 수 있다.

충전 교환 이온화

전하 교환 이온화(Charge-exchange ionisation, charge-transfer ionisation이라고도 함)는 이온과 중성종 사이의 가스상 반응이다.

${\displaystyle A^{+}+B\to A+B^{+}}$

이온의 전하가 중립으로 전달되는 경우.^[5]

화학이온화

화학 이온화에서는 시약 가스의 이온과 다른 종의 반응을 통해 이온이 생성된다.^[6]일반적인 시약 가스로는 메탄, 암모니아, 이소부탄 등이 있다.

체미이온화

체미이온화는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

${\displaystyle G^{*}+M\to M^{+\bullet }+e^{-}+G}$

여기서 G는 흥분 상태 종(위첨자 별표가 표시함)이며, M은 전자 상실에 의해 이온화되어 급진적 양이온(위첨자 "plus-dot"로 표시됨)을 형성하는 종이다.

페닝 이온화

페닝 이온화란 기체 위상 흥분상태 원자 또는 분자^* G와 대상 분자 M 사이의 상호작용을 말하며, 그 결과 급진 분자 정화 M^+., 전자 e⁻, 중성 가스 분자 G:^[7]

${\displaystyle G^{*}+M\to M^{+\bullet }+e^{-}+G}$

페닝 이온화는 대상 분자가 흥분 상태의 원자나 분자의 내부 에너지보다 낮은 이온화 전위를 가질 때 발생한다.연관성 페닝 이온화도 다음과 같이 발생할 수 있다.

${\displaystyle G^{*}+M\to MG^{+\bullet }+e^{-}}}$

단편화

가스 단계에서 일어나는 많은 중요한 분리 반응이 있다.

충돌로 인한 분열

CID(Collision activated discommission - CAD라고도 함)는 가스상 분자 이온을 분해하는 데 사용되는 방법이다.^[8][9]분자 이온은 헬륨, 질소 또는 아르곤과 같은 중성 가스 분자와 충돌한다.충돌에서 운동 에너지의 일부는 내부 에너지로 변환되어 분열된다.

원격 조각화 충전

충전원격분해(Charge remote fragmentation)는 절삭된 결합이 충전 위치에 인접하지 않는 가스상 이온에서 발생하는 공밸런트 결합파단이다.^[10][11]

전하전달반응

충전-전송 반응에는^[12] 여러 가지 유형이 있다(충전-permutation 반응이라고도^[13] 함). 부분 충전 전송

${\displaystyle A^{}}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}^{}}$+${\displaystyle {}^{}B}$ →${\displaystyle }$A +${\displaystyle {}^{}{}^{}}$ + B${\displaystyle {}^{}}$+ ${\$ A$^{+}+B$

충전 타격 반응^[14]

${\displaystyle A^{}B}$→ ${\displaystyle {}^{}}$ ${\displaystyle {2\mathrm{}}^{}{}^{}}$+ e${\displaystyle {}^{}}$- ${\$ A$^{2+}+B+e$

음극에 대한 전하 반전 반응^[15]

${\displaystyle A^{+}+B\to A^{-}+B^{2+}}}$

그리고 음에서 양으로

${\displaystyle A^{}}$-${\displaystyle {}^{}}$+ ${\displaystyle B}$→ ${\displaystyle {}^{}}$+${\displaystyle {}^{}B}$+ ${\displaystyle {}^{}}$ e${\displaystyle {}^{}}$- ${\$ .

적용들

알칼리 금속 이온과 아미노산, 작은 펩타이드와 뉴클레오바제 사이의 쌍방향 상호작용은 이론적으로 어느 정도 상세하게 연구되어 왔다.^[16]

참고 항목

• 단열 이온화
• 질량분석 이온 운동에너지 분석
• 플라즈마(물리학)
• 마이클 T.바우어즈
• R. 그레이엄 쿡스
• 헬무트 슈바르츠

참조

참고 문헌 목록

외부 링크

• http://webbook.nist.gov/chemistry/ion/