Масс (масс-спектрометрия)
Масса , регистрируемая масс-спектрометром, может относиться к различным физическим величинам в зависимости от характеристик прибора и способа масс-спектра отображения .
Единицы
[ редактировать ]Дальтон ( обозначение : Да) — это стандартная единица измерения массы на атомном или молекулярном уровне ( атомная масса ). [1] Единая атомная единица массы (символ: u) эквивалентна дальтону. Один дальтон примерно равен массе одного протона или нейтрона. [2] Единая атомная единица массы имеет значение 1,660 538 921 (73) × 10. −27 кг . [3] АМУ без приставки «унифицированный» — устаревшая установка на основе кислорода, которую заменили в 1961 году.
Молекулярная масса
[ редактировать ]
Молекулярная масса (сокращенно M r ) вещества , ранее также называемая молекулярной массой и сокращенно MW, представляет собой массу одной молекулы этого вещества относительно единой атомной единицы массы u (равной 1/12 массы одной молекулы вещества). атом 12 С ). Из-за этой относительности молекулярную массу вещества обычно называют относительной молекулярной массой и сокращают Mr. до
Средняя масса
[ редактировать ]Средняя масса молекулы получается суммированием средних атомных масс составляющих элементов. Например, средняя масса природной воды с формулой H 2 O равна 1,00794 + 1,00794 + 15,9994 = 18,01528 Да.
Массовое число
[ редактировать ]Массовое число , также называемое нуклонным числом, — это количество протонов и нейтронов в атомном ядре . Массовое число уникально для каждого изотопа элемента и записывается либо после имени элемента, либо в виде верхнего индекса слева от символа элемента. Например, углерод-12 ( 12 в) имеет 6 протонов и 6 нейтронов.
Номинальная масса
[ редактировать ]Номинальная масса элемента — это массовое число его наиболее распространенного в природе стабильного изотопа, а для иона или молекулы номинальная масса — это сумма номинальных масс составляющих его атомов. [4] [5] Содержание изотопов сведено в таблицу ИЮПАК : [6] например, углерод имеет два стабильных изотопа 12 C при естественной численности 98,9% и 13 C при естественном содержании 1,1%, таким образом, номинальная масса углерода равна 12. Номинальная масса не всегда является наименьшим массовым числом, например, железо имеет изотопы. 54 Фе, 56 Фе, 57 Фе и 58 Fe с содержанием 6%, 92%, 2% и 0,3% соответственно и номинальной массой 56 Да. Для молекулы номинальная масса получается суммированием номинальных масс составляющих элементов, например вода имеет два атома водорода с номинальной массой 1 Да и один атом кислорода с номинальной массой 16 Да, поэтому номинальная масса H 2 O равна 18 Да.
В масс-спектрометрии разница между номинальной массой и моноизотопной массой является дефектом массы . [7] Это отличается от определения дефекта массы, используемого в физике, которое представляет собой разницу между массой сложной частицы и суммой масс ее составных частей. [8]
Точная масса
[ редактировать ]Точная масса (вернее, измеренная точная масса [9] ) — экспериментально определенная масса, позволяющая определить элементный состав. [10] Для молекул с массой менее 200 Да точности 5 ppm часто бывает достаточно, чтобы однозначно определить элементный состав. [11]
Точная масса
[ редактировать ]Точная масса изотопного вида (вернее, рассчитанная точная масса [9] ) получается суммированием масс отдельных изотопов молекулы. Например, точная масса воды, содержащей два водорода-1 ( 1 Н) и один кислород-16 ( 16 О) составляет 1,0078+1,0078+15,9949=18,0105 Да. Точная масса тяжелой воды , содержащей два водорода-2 ( дейтерий или 2 Н) и один кислород-16 ( 16 О) составляет 2,0141+2,0141+15,9949=20,0229 Да.
Когда точное значение массы указывается без указания вида изотопа, оно обычно относится к наиболее распространенным изотопным видам.
Моноизотопная масса
[ редактировать ]Моноизотопная масса — это сумма масс атомов в с молекуле использованием несвязанной массы покоя основного (наиболее распространенного) изотопа каждого элемента. [12] [5] Моноизотопная масса молекулы или иона — это точная масса, полученная с использованием основных изотопов. Моноизотопную массу обычно выражают в дальтонах.
Для типичных органических соединений, где чаще всего используется моноизотопная масса, это также приводит к выбору самого легкого изотопа. Для некоторых более тяжелых атомов, таких как железо и аргон, основной изотоп не является самым легким изотопом. Пик масс-спектра, соответствующий моноизотопной массе, часто не наблюдается для крупных молекул, но может быть определен по изотопному распределению. [13]
Самая обильная масса
[ редактировать ]
Это относится к массе молекулы с наиболее широко представленным распределением изотопов, исходя из естественного содержания изотопов. [14]
Изотопомер и изотополог
[ редактировать ]Изотопомеры (изотопные изомеры) — изомеры, имеющие одинаковое количество каждого изотопного атома, но различающиеся положениями изотопных атомов. [15] Например, CH 3 CHDCH 3 и CH 3 CH 2 CH 2 D представляют собой пару структурных изотопомеров.
Изотопомеры не следует путать с изотопологами , которые представляют собой химические соединения, различающиеся изотопным составом своих молекул или ионов . Например, три изотополога молекулы воды с различным изотопным составом водорода: HOH, HOD и DOD, где D обозначает дейтерий ( 2 ЧАС).
Кендрик Масса
[ редактировать ]Масса Кендрика — это масса, полученная путем умножения измеренной массы на числовой коэффициент. Масса Кендрика используется для идентификации молекул сходной химической структуры по пикам в масс-спектрах . [16] [17] Метод определения массы был предложен в 1963 году химиком Эдвардом Кендриком.
Согласно методике, изложенной Кендриком, масса CH 2 определяется как 14,000 Да вместо 14,01565 Да. [18] [19]
Масса Кендрика для семейства соединений. дается [20]
Для анализа углеводородов = СН 2 .
Дефект массы (масс-спектрометрия)
[ редактировать ]Дефект массы , используемый в ядерной физике, отличается от его использования в масс-спектрометрии. В ядерной физике дефект массы — это разница массы сложной частицы и суммы масс ее составных частей. В масс-спектрометрии дефект массы определяется как разница между точной массой и ближайшей целой массой. [21] [22]
Дефект массы Кендрика — это точная масса Кендрика, вычтенная из ближайшей целой массы Кендрика. [23]
Фильтрацию масс-дефектов можно использовать для выборочного обнаружения соединений с помощью масс-спектрометра на основе их химического состава. [7]
Фракция упаковки (масс-спектрометрия)
[ редактировать ]
Термин «фракция упаковки» был определен Астоном как разница измеренной массы M и ближайшей целой массы I (на основе шкалы масс кислорода-16 ), деленная на количество, содержащее массовое число, умноженное на десять тысяч: [26]
- .
Астона Ранняя модель ядерной структуры (до открытия нейтрона ) постулировала, что электромагнитные поля плотно упакованных протонов и электронов в ядре будут взаимодействовать, и часть массы будет разрушена. [27] Низкая фракция упаковки указывает на стабильное ядро. [28]
Правило азота
[ редактировать ]Правило азота гласит, что органические соединения, содержащие исключительно водород , углерод , азот , кислород , кремний , фосфор , серу и галогены, имеют либо нечетную номинальную массу , которая указывает на нечетное число атомов азота, либо четную номинальную массу, которая указывает на наличие нечетного числа атомов азота. четное число присутствует В молекулярном ионе атомов азота . [29] [30]
Гипотеза Праута и правило целых чисел
[ редактировать ]Правило целых чисел гласит, что массы изотопов кратны массе атома водорода . [31] Это правило представляет собой модифицированную версию гипотезы Праута, предложенной в 1815 году, согласно которой атомный вес кратен весу атома водорода. [32]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Bureau International des Poids et Mesures (2019): Международная система единиц (СИ) , 9-е издание, английская версия, стр. 134. Доступно на веб-сайте BIPM .
- ^ Страйер, Джереми М. Берг; Джон Л. Тимочко; Люберт (2007). «2». Биохимия (3-е издание, 6-е изд.). Нью-Йорк: Фриман. п. 35. ISBN 978-0-7167-8724-2 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Фундаментальные физические константы от NIST.
- ^ Юрген Х. Гросс (14 февраля 2011 г.). Масс-спектрометрия: Учебник . Springer Science & Business Media. стр. 71–. ISBN 978-3-642-10709-2 .
- ^ Перейти обратно: а б Дж. Трок Уотсон; О. Дэвид Спаркман (9 июля 2013 г.). Введение в масс-спектрометрию: приборы, приложения и стратегии интерпретации данных . Джон Уайли и сыновья. стр. 385–. ISBN 978-1-118-68158-9 .
- ^ Берглунд, Майкл; Визер, Майкл Э. (2011). «Изотопный состав элементов 2009 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . 83 (2): 397–410. doi : 10.1351/PAC-REP-10-06-02 . hdl : 11858/00-001M-0000-0029-C408-7 . ISSN 1365-3075 .
- ^ Перейти обратно: а б Слено, Леха (2012). «Использование дефекта массы в современной масс-спектрометрии». Журнал масс-спектрометрии . 47 (2): 226–236. Бибкод : 2012JMSp...47..226S . дои : 10.1002/jms.2953 . ISSN 1076-5174 . ПМИД 22359333 .
- ^ Имма Феррер; Э.М. Турман (6 мая 2009 г.). Жидкостная хроматография. Времяпролетная масс-спектрометрия . Джон Уайли и сыновья. стр. 18–22. ISBN 978-0-470-42995-2 .
- ^ Перейти обратно: а б О. Дэвид Спаркман (2006). Справочник по массовым характеристикам (2-е изд.). п. 60. ИСБН 0-9660813-9-0 .
- ^ Грейндж АХ; Винник В; Фергюсон PL; Sovocool GW (2005), «Использование тройного квадрупольного масс-спектрометра в режиме точной массы и программы ионной корреляции для идентификации соединений» , Rapid Commun. Масс-спектр. (Представленная рукопись), 19 (18): 2699–715, Bibcode : 2005RCMS...19.2699G , doi : 10.1002/rcm.2112 , PMID 16124033 .
- ^ Гросс, М.Л. (1994), "Точные массы для подтверждения структуры", J. Am. Соц. Масс-спектр. , 5 (2):57, doi : 10.1016/1044-0305(94)85036-4 , PMID 24222515 .
- ^ «Моноизотопный масс-спектр». 2009. doi : 10.1351/goldbook.M04014 . ISBN 978-0-9678550-9-7 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помощь ) ; Отсутствует или пусто|title=( помощь ) - ^ Сенко, Майкл В.; Бо, Стивен С.; Маклаффертикор, Фред В. (1995). «Определение моноизотопных масс и популяций ионов для крупных биомолекул на основе разрешенных изотопных распределений» . Журнал Американского общества масс-спектрометрии . 6 (4): 229–233. дои : 10.1016/1044-0305(95)00017-8 . ISSN 1044-0305 . ПМИД 24214167 .
- ^ Горачко А.Ю. (2005), «Молекулярная масса и расположение наиболее распространенного пика изотопомерного кластера молекулярных ионов», Журнал молекулярного моделирования , 11 (4–5): 271–7, doi : 10.1007/s00894-005-0245- х , PMID 15928922 , S2CID 21949927 .
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « Изотопомер ». дои : 10.1351/goldbook.I03352
- ^ Кендрик, Эдвард (1963), «Массовая шкала, основанная на CH 2 = 14,0000, для масс-спектрометрии органических соединений высокого разрешения», Anal. хим. , 35 (13): 2146–2154, doi : 10.1021/ac60206a048 .
- ^ Маршалл АГ; Роджерс Р.П. (январь 2004 г.), «Нефтехимия: следующий грандиозный вызов химическому анализу», Acc. хим. Рез. , 37 (1): 53–9, doi : 10.1021/ar020177t , PMID 14730994 .
- ^ Моппер, Кеннет; Стаббинс, Арон; Ричи, Джейсон Д.; Бялк, Хайди М.; Хэтчер, Патрик Г. (2007), «Передовые инструментальные подходы к характеристике морских растворенных органических веществ: методы экстракции, масс-спектрометрия и спектроскопия ядерного магнитного резонанса», Chemical Reviews , 107 (2): 419–42, doi : 10.1021/ cr050359b , PMID 17300139
- ^ Мейя, Юрис (2006), «Математические инструменты аналитической масс-спектрометрии», Analytical and Bioanalytical Chemistry , 385 (3): 486–99, doi : 10.1007/s00216-006-0298-4 , PMID 16514517 , S2CID 44611533
- ^ Ким, Сонхван; Крамер, Роберт В.; Хэтчер, Патрик Г. (2003), «Графический метод анализа широкополосных масс-спектров природного органического вещества сверхвысокого разрешения, диаграмма Ван Кревелена», Analytical Chemistry , 75 (20): 5336–44, doi : 10.1021/ac034415p , ПМИД 14710810
- ^ Дж. Трок Уотсон; О. Дэвид Спаркман (4 декабря 2007 г.). Введение в масс-спектрометрию: приборы, приложения и стратегии интерпретации данных . Джон Уайли и сыновья. стр. 274–. ISBN 978-0-470-51634-8 .
- ^ Юрген Х. Гросс (22 июня 2017 г.). Масс-спектрометрия: Учебник . Спрингер. стр. 143–. ISBN 978-3-319-54398-7 .
- ^ Хьюи, Кристин А.; Хендриксон, Кристофер Л.; Роджерс, Райан П.; Маршалл, Алан Г.; Цянь, Куаннань (2001). «Спектр массовых дефектов Кендрика: компактный визуальный анализ широкополосных масс-спектров сверхвысокого разрешения». Аналитическая химия . 73 (19): 4676–4681. дои : 10.1021/ac010560w . ISSN 0003-2700 . ПМИД 11605846 .
- ^ «Нобелевская премия по химии 1922 года» . Нобелевский фонд . Проверено 14 апреля 2008 г.
- ^ Сквайрс, Гордон (1998). «Фрэнсис Астон и масс-спектрограф». Далтон Транзакции (23): 3893–3900. дои : 10.1039/a804629h .
- ^ Астон, ФРВ (1927). «Атомы и их упаковочные фракции1». Природа . 120 (3035): 956–959. Бибкод : 1927Natur.120..956A . дои : 10.1038/120956a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 22601204 .
- ^ Будзикевич, Герберт; Григсби, Рональд Д. (2006). «Масс-спектрометрия и изотопы: столетие исследований и дискуссий». Обзоры масс-спектрометрии . 25 (1): 146–157. Бибкод : 2006MSRv...25..146B . дои : 10.1002/mas.20061 . ISSN 0277-7037 . ПМИД 16134128 .
- ^ Демпстер, Эй Джей (1938). «Энергетическое содержание тяжелых ядер». Физический обзор . 53 (11): 869–874. Бибкод : 1938PhRv...53..869D . дои : 10.1103/PhysRev.53.869 . ISSN 0031-899X .
- ^ Туречек, Франтишек; Маклафферти, Фред В. (1993). Интерпретация масс-спектров . Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. стр. 37–38. ISBN 978-0-935702-25-5 .
- ^ Дэвид О. Спаркман (2007). Справочник по масс-спектрометрии . Питтсбург: паб Global View. п. 64. ИСБН 978-0-9660813-9-8 .
- ^ Будзикевич Х; Григсби Р.Д. (2006). «Масс-спектрометрия и изотопы: век исследований и дискуссий». Обзоры масс-спектрометрии . 25 (1): 146–57. Бибкод : 2006MSRv...25..146B . дои : 10.1002/mas.20061 . ПМИД 16134128 .
- ^ Праут, Уильям (1815). «О связи между удельным весом тел в газообразном состоянии и массами их атомов» . Анналы философии . 6 : 321–330 . Проверено 8 сентября 2007 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Источник ионов | |
|---|---|
| Масс-анализатор | |
| Детектор | |
| Комбинация МС | |
| Фрагментация | |
