Ionizarea electronilor

Ionizarea electronilor sau impactul electronilor (EI, Electron Ionization sau Electron Impact) este cea mai comună metodă de ionizare a substanțelor în faza gazoasă în spectrometria de masă .

În timpul ionizării electronilor, moleculele substanței analizate intră în fluxul de electroni care se deplasează de la catodul emițător la anod. Energia electronilor în mișcare este de obicei de 70 eV, care, conform formulei de Broglie , corespunde lungimii unei legături chimice standard în moleculele organice (aproximativ 0,14 nm). Electronii provoacă ionizarea moleculelor analizate cu formarea de cationi radicali:

M + e − = M .+ + 2e −

Ionizarea electronilor are loc în vid (comparativ cu ionizarea chimică ) pentru a preveni producerea în masă a ionilor de gaz atmosferici care se pot recombina cu ionii analitic și pot distruge.

Deoarece energia electronilor este mult mai mare decât energia legăturii chimice , are loc fragmentarea ionilor. Chimia fragmentării ionilor în timpul fragmentării electronice este bine studiată, prin urmare, cunoscând masele fragmentelor și intensitățile acestora, se poate prezice structura inițială a unei substanțe [1] . Spectrele de masă obținute prin metoda ionizării electronice sunt bine reproductibile , prin urmare, astăzi există biblioteci care conțin sute de mii de spectre de diferite substanțe, care facilitează foarte mult analiza calitativă .

Unele substanțe suferă o fragmentare foarte intensă, generând doar fragmente cu greutate moleculară mică care fac dificilă identificarea. Există o metodă alternativă de ionizare chimică pentru a analiza astfel de substanțe .

Potențialul de ionizare al unei molecule de compus organic este de obicei sub 15 eV, astfel încât bombardarea de electroni cu o energie de 50 eV sau mai mult conferă un exces de energie internă ionului molecular rezultat. Această energie este parțial disipată din cauza ruperii legăturilor covalente, a căror energie este în intervalul de la 3 la 10 eV.

De obicei, o astfel de descompunere are loc selectiv, captează o gamă largă de legături, este foarte reproductibilă și caracteristică pentru un anumit compus. Mai mult, procesele de fragmentare sunt previzibile și sunt cele care determină posibilitățile largi ale spectrometriei de masă pentru analiza structurală. Adesea, excesul de energie al ionului molecular este prea mare, ceea ce duce la dispariția vârfului său în spectrul de masă (motivul poate fi instabilitatea ionului molecular). Reducerea energiei fasciculului de electroni este o tehnică comună pentru obținerea unui ion molecular, în timp ce gradul de fragmentare este redus semnificativ. Dezavantajul acestei tehnici este că spectrul se modifică și compararea lui cu spectrul „standard” din literatură devine imposibilă.

Unele dintre bazele de date publice conțin spectre EI (impactul electronilor) de peste 390.000 de compuși, care sunt ușor de găsit folosind algoritmi de căutare. [2]

Note

1. ↑ Polishchuk V. R. Cum să vezi o moleculă. - M., Chimie, 1979. - Tiraj 70.000 exemplare. - p. 114-120
2. ↑ R. Silverstein și colab.. Identificarea spectrometrică a compușilor organici. - Binom, 2011. - 577 p. - ISBN 978-5-94774-392-0 .