第十四章 质谱分析法习题解答

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第十四章 质谱分析法 习题解答

二00八年五月 00八年五月

第十四章 质谱分析法习题解答1.以单聚焦质谱仪为例 说明组成仪器各个主要部分的作用及原理 以单聚焦质谱仪为例,说明组成仪器各个主要部分的作用及原理 以单聚焦质谱仪为例 说明组成仪器各个主要部分的作用及原理.

解：(1)真空系统，质谱仪的离子源、质量分析器、检测器必须处于高真空状态。 :( )真空系统，质谱仪的离子源、质量分析器、检测器必须处于高真空状态。 (2)进样系统，将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。样品在进样系统中被适 )进样系统，将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。 当加热后转化为即转化为气体。( 。(3)离子源， 当加热后转化为即转化为气体。( )离子源，被分析的气体或蒸气进入离子源后 通过电子轰击(电子轰击离子源)、化学电离(化学电离源)、场致电离( )、化学电离 )、场致电离 通过电子轰击(电子轰击离子源)、化学电离(化学电离源)、场致电离(场致电 离源)、场解析电离(场解吸电离源)或快离子轰击电离(快离子轰击电离源) )、场解析电离 离源)、场解析电离(场解吸电离源)或快离子轰击电离(快离子轰击电离源)等 转化为碎片离子，然后进入( )质量分析器， 转化为碎片离子，然后进入(4)质量分析器，自离子源产生的离子束在加速电极 电场作用下被加速获得一定的动能，再进入垂直于离子运动方向的均匀磁场中，由 电场作用下被加速获得一定的动能，再进入垂直于离子运动方向的均匀磁场中， 于受到磁场力的作用而改变运动方向作圆周运动， 于受到磁场力的作用而改变运动方向作圆周运动，使不同质荷比的离子顺序到达检 测器产生检测信号而得到质谱图。( 。(5)离子检测器， 测器产生检测信号而得到质谱图。( )离子检测器，通常以电子倍增管检测离子 流。

2.双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率 双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率? 双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率

在双聚焦质谱仪中，同时采用电场和磁场组成的质量分析器， 解: 在双聚焦质谱仪中，同时采用电场和磁场组成的质量分析器，因而不仅可以 实现方向聚焦，即将质荷比相同而入射方向不同的离子聚焦， 实现方向聚焦，即将质荷比相同而入射方向不同的离子聚焦，而且可以实现速度 聚焦，即将质荷比相同，而速度(能量)不同的离子聚焦。 聚焦，即将质荷比相同，而速度(能量)不同的离子聚焦。所以双聚焦质谱仪比 单聚焦质谱仪(只能

实现方向聚焦)具有更高的分辨率。 单聚焦质谱仪(只能实现方向聚焦)具有更高的分辨率。

3.试述飞行时间质谱计的工作原理 它有什么特点 试述飞行时间质谱计的工作原理,它有什么特点 试述飞行时间质谱计的工作原理 它有什么特点? 飞行时间质谱计的工作原理很简单，仪器如下图所示： 解： 飞行时间质谱计的工作原理很简单，仪器如下图所示：

飞行时间质谱计

飞行时间质谱计的特点为： 飞行时间质谱计的特点为：

(1)工作原理简单。质量分析器既不需要磁场，又不 工作原理简单。质量分析器既不需要磁场， 工作原理简单

需要场，只需要直线漂移空间，因此，仪器的机械结构较简单，增长漂移路程 需要场，只需要直线漂移空间，因此，仪器的机械结构较简单，增长漂移路程L 就可以提高分辨本领。 就可以提高分辨本领。 200a.m.u.的离子。 的离子。 的离子 (2)快速。在约20ms时间内，就可以记录质量为 快速。在约 时间内， 快速 时间内 就可以记录质量为0—

(3)要在短时间内快速记录微弱的离子流，只能采用高灵敏、 要在短时间内快速记录微弱的离子流，只能采用高灵敏、 要在短时间内快速记录微弱的离子流 (4)质量分析系统需 质量分析系统需

低噪音的宽频带电子倍增管，因此仪器的电子部分要求高。 低噪音的宽频带电子倍增管，因此仪器的电子部分要求高。

处于脉冲工作状态，否则就无法确定离子的起始和到达时间， 处于脉冲工作状态，否则就无法确定离子的起始和到达时间，无法区分到达接受 器的不同质量。 器的不同质量。

4.比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。 比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。 比较电子轰击离子源

解：(1)电子轰击源，电子轰击的能量远高于普通化学键的键能，因此过剩的 ：( )电子轰击源，电子轰击的能量远高于普通化学键的键能， 能量引起分子多个键的断裂，产生许多碎片离子， 能量引起分子多个键的断裂，产生许多碎片离子，因而能够提供分子结构的一 些重要的官能团信息，但对于相对分子质量较大、或极性大，难气化， 些重要的官能团信息，但对于相对分子质量较大、或极性大，难气化，热稳定 性差的有机化合物，在加热和电子轰击下，分子易破碎， 性差的有机化合物，在加热和电子轰击下，分子易破碎，难以给出完整分子离 子信息。( )在场致电离源的质谱图上，分子离子峰很清楚，但碎片峰则较弱， 子信息。(2)在场致电离源的质谱图上，分子离子峰很清楚，但碎片峰则较弱， 。( 因而对于相对分子质量的测定有利

,但缺乏分子结构信息。( )场解析电离源， 因而对于相对分子质量的测定有利，但缺乏分子结构信息。(3)场解析电离源， 。( 电离原理与场致电离相同，解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量， 电离原理与场致电离相同，解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量，因而 有机化合物不会发生热分解， 有机化合物不会发生热分解，即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子 键一般不会断裂，因而很少生成碎片离子。总之， 峰，分子中的C-C 键一般不会断裂，因而很少生成碎片离子。总之，场致电离 分子中的 和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充，使用复合离子源， 和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充，使用复合离子源，则可同时获 得完整分子和官能团信息。 得完整分子和官能团信息。

5.试述化学电离源的工作原理. 试述化学电离源的工作原理. 试述化学电离源的工作原理

解：化学电离源内充满一定压强的反应气体，如甲烷、异丁烷、氨气等， 化学电离源内充满一定压强的反应气体，如甲烷、异丁烷、氨气等， 用高能量的电子( 用高能量的电子(100eV)轰击反应气体使之电离，电离后的反应分子再与 )轰击反应气体使之电离， 试样分子碰撞发生分子离子反应形成准分子离子QM+,和少数碎片离子。在 和少数碎片离子。 试样分子碰撞发生分子离子反应形成准分子离子 和少数碎片离子 CI谱图中 准分子离子峰往往是最强峰 便于从 谱图中,准分子离子峰往往是最强峰 便于从QM+推断相对分子质量，碎片 推断相对分子质量， 谱图中 准分子离子峰往往是最强峰,便于从 推断相对分子质量 峰较少，谱图简单，易于解释。 峰较少，谱图简单，易于解释。

6. 有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子？从这些离子的质谱 有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子？ 峰中可以得到一些什么信息？ 峰中可以得到一些什么信息？

。(2) 解：(1)分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。( )同位素离子 ：( )分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。( 当有机化合物中含有S,Cl,Br等元素时，在质谱图中会出现含有这些同位 等元素时， 峰。当有机化合物中含有 等元素时 素的离子峰，同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当， 素的离子峰，同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当，因而可以也来判断化 合物中是否含有某些元素(通 …… 此处隐藏：4104字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……