仪器分析ppt09 质谱法

第九章第一节

质谱法

基本原理与质谱仪

一、质谱分析原理 二、仪器与结构 三、联用仪器

一、质谱分析原理进样系统 离子源 质量分析器 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间 4.四极杆 检测器

1.气体扩散 2.直接进样 3.气相色谱

1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.激光

质谱仪需要在高真空下工作：离子源(10-3 10 -5 Pa )质量分析器(10 -6 Pa ) 1.大量氧会烧坏离子源的灯丝； 2.用作加速离子的几千伏高压会引起放电； 3.引起额外的离子-分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。

原理与结构

仪器原理图

电离室原理 与结构

质量分析器原理加速后离子的动能 : (1/2)m 2= e V = [(2V)/(m/e)]1/2 在磁场存在下，带电离子按曲线轨迹飞行；

离心力 =向心力；m 2 / R= H0 e V曲率半径： R= (m )/ e H0 质谱方程式：m/e = (H02 R2) / 2V 离子在磁场中的轨道半径R取决于： m/e 、 H0 、 V 改变加速电压V, 可以使不同m/e 的离子进入检测器。 质谱分辨率 = M / M (分辨率与选定分子质量有关)

四极杆质量分离器

二、仪器与结构

三、联用仪器

仪器内部结构

联用仪器( THE GC/MS PROCESS )HEWLET PACKAR T D 5972A Mass Selective Detector

1.0 DEG/MI N

HEWLETT PACKARD

5890

Sample

Gas Chromatograph (GC)B

Mass Spectrometer (MS)A B C D

D A

C

A

C

D

BSeparation

Sample

Identificati on

第二节 离子峰的主要类型一、分子离子峰 二、同位素离子峰 三、碎片离子峰

一、分子离子峰分子电离一个电子形成的离子所产生的峰。

分子离子的质量与化合物的分子量相等。 有机化合物分子离子 峰的稳定性顺序：芳香化合物>共轭链烯> 烯烃>脂环化合物>直链 烷烃>酮>胺>酯>醚> 酸>支链烷烃>醇.

分子离子峰的特点：一般质谱图上 质荷比最大的峰为 分子离子峰；有例 外。 形成分子离子 需要的能量最低， 一般约10电子伏 特。 质谱图上质荷比最大的峰一定为分子离子峰吗？ 如何确定分子离子峰？

N律

由C,H,O组成的有机化合物，M一定是偶数。 由C,H,O,N组成的有机化合物，N奇数，M奇数。

由C,H,O,N组成的有机化合物，N偶数，M偶数。分子离子峰与相邻峰的质量差必须合理。

二、同位素离子峰(M+1峰)由于同位素的存在，可以看到比分子离子峰大一个质量单 位的峰；有时还可以观察到M+2,M+3。。。。;

例如：CH4 M=16 12C+1H×4=16 M 分子离子峰 13C+1H×4=17 M+1 同 12C+2H+1H×3=17 M+1 位 素 13C+2H+1H×3=18 M+2 峰

m/z 1 16 12 15 13 14 15 16 17 m/z

RA 3.1 1.0 3.9 9.2 85 100 1.1

三、碎片离子峰一般有机化合物的电离能为7-13电子伏特，质谱中常用 的电离电压为70电子伏特，

使结构裂解，产生各种“碎片”离

子。

15

29 CH2 71

43 CH2 57 CH2 CH2 CH2

57 CH2 43 CH2 CH2 CH2 CH2

71 CH2 29 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 15 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3

正 己 烷

H 3C

71 H3C 57 H3C 43 H3C 29 H3C 15 CH3

CH2 CH2 CH2 CH2

CH2 CH2

CH2

CH2

碎片离子峰CH3

<

H3C CH2

< H3C

CH CH3

< H3C

43 57 29 15 71正癸烷

C CH3 CH3

85 99 113 142 m/z

第三节 有机分子裂解类型一、 有机分子的裂解 二、σ ―断裂 三、α ―断裂 四、重排断裂