Mundarija Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xususiyatlari va klassifikatsiyasi

Mass –spektroskopiya asoslari, spektirlarni taxlil qilish uslublari
Mass-spektroskopiyaning boshqa spektroskopikk usullardan asosiy farqi, boshqa spektroskopiyada nurlanishdan keyin modda molekulasi boshlangich holatga o‘zgarmasdan qaytadi, ammo mass-spektroskopiyada molekula qo‘g‘aladi, ionlanadi va molekulyar ion parchalanadi. Macs-spektrometriya usulining boshqa usullardan ustunligidan biri, namunaning miqdori pikogrammlar (10~¹² g) bo‘lganda ham o‘rganish mumkin. Agar mass-spektrometr elektron hisoblash mashinasi (EHM) bilan jihozlangan bo‘lsa juda ham oz miqdordagi dorivor moddalarni aniqlash mumkin (masalan, gormonal preparatlarni aniqlash miqdori 200-300 pikogramm). Organik moddalarning mass-spektroskopiya yordamida o‘rganiladigan sohalari quyidagilar:
1) Tabiiy gazlar;
2) Havo;
3) Sanoat chiqindilari;
4) Yonish natijasida hosil bo‘ladigan gazlar;
5)Aerozollar.
Moddalarning mass-spektrini olish uchun namuna ionlanish va dissotsialanish jarayoniga uchratiladi. Molekulada bo‘ladigan ionlanish va dissotsiyalanish hodisalari elektronlar zarbasi, fotonlar va kuchli elektr maydoni ta’sirida ro‘y beradi.


Ionlanish. Mass-spektrometrda bo‘lakli ionlarning hosil bo‘lish jarayoni molekulani elektronlar bilan ta’sirlanishidan boshlanadi, bunda energiya 100 eV ga teng bo‘lsa, tezligi 5.9.10^b msek bo‘ladi, molekula bilan uning to‘qnashish vaqti taxminan 10^-7 sekundga teng bo‘ladi.
Kuchli elektronlar oqimi molekulaning elektron qavati bilan ta’sirlashib molekulaning elektron qo‘zg‘algan holati ro‘y beradi va u quyidagi formula bilan ifodalanadi:
h -Plank doimiysi, E -qo‘zg‘algan holat energiyasi, oddiy mass-spektrometriyada E15 eV, 410~⁷ sek.ga teng, - ni qo‘zg‘algan molekulaning yoki ionning hosil bo‘lish vaqti.
Atom va molekulalarning ionlantiruvchi elektronlar bilan to‘qnashuvini quyidagicha izohlash mumkin: Elektron o‘zining ma’lum energiyasini yo‘qotadi (E), molekula esa yangi qo‘zg‘algan holatga o‘tadi. Molekulyar ion  elektron E ning eng kichik qiymatida ionlar hosil bo‘lish imkoniyatiga ega bo‘lsa, buni ionlanish energiyasi deb aytiladi.
Energiyaning saqlanish qonunidan:
E₀E₁E₀; E₀JE₂E
E₀ - ta’sir etayotgan elektron energiyasi; E₀ - elektron yo‘qotgan energiyasi;

E₁ - tarqalgan elektron energiyasi; J - ionlanish energiyasi;

E - qo‘zg‘algan molekulyar ionning energiyasi; E₂- molekuladan urib chiqarilgan elektron energiyasi; EJ - ni ko‘pincha ionlanish potensiali deb aytiladi, ya’ni bu molekulyar ion hosil bo‘lishidagi eng kichik energiya.


Fotonlar ta’sirida ionlanish. Ko‘pincha organik moddalarning ionlanish potensiali 13 eV dan kichik qiymatda bo‘lgani uchun ionlanishni olib borish uchun qisqa to‘lqin uzunlikdagi nurlanishdan foydalanish mumkin. Fotonlarning qulay manbai sifatida nurlanish energiyasi 21,21 eV ga teng bo‘lgan geliyli asbobdan foydalanish mumkin. Ionizatsion kamerada nurlanish intensivligi qancha yuqori bo‘lsa, kameradan ionlarning chiqishi shuncha ko‘p bo‘ladi. Vakuumda cho‘g‘langan simdan hosil bo‘lgan elektronlar ma’lum potensial bilan tezlashadi va ionizatsion kameraga kirib boradi. SHunday qilib elektronlar ev qiymatga ega bo‘ladi, potensial 5 dan 100 eV oraliqgacha o‘zgaradi, ammo mass spektrni 70 eV da o‘lchanadi, chunki bu kuchlanish ionlarning maksimal tarzda hosil bo‘lishiga etarli hisoblanadi.

Kimyoviy ionlanish, Molekula va ionlar to‘qnashganda yangi zaryadlangan zarrachalarni hosil bo‘lish reaksiyalarini kuzatish mumkin. Masalan, metanning molekulyar ioni neytral molekulasi bilan reaksiyaga kirishib mustaxkam SN₃^ ion hosil qilishi mumkin: SN₄^  SN₄  SN₃^  ^SH₃
Zamonaviy mass-spektrometrlarda turli xil ionlanish xodisalari ishlatiladi, bu o‘z navbatida ayniqsa aralashmalarni o‘rganilganda ko‘p miqdordagi axborotlarni olishga imkon beradi. Bu uslub murakkab peptidlarni taxlil etish ishlarida foydalanilib, bunda ular fermentativ gidrolizga uchratiladi va hosil bo‘lgan aralashmaning mass-spektri to‘g‘ridan-to‘g‘ri olinadi. Bunday mass-spektrda faqat molekulyar ionlar bo‘ladi, ularning hosil bo‘lishi uchun ionlanish jarayoni kuchli elektr maydon ta’sir etib olib boriladi, buni maydon ionlanishi yoki maydon desorbsiyasi deb aytiladi. Hosil bo‘lgan molekulyar ionlarning massalari bo‘yicha peptidlarning molekulyar og‘irligi aniqlanadi. Olingan ma’lumotlar EXM da ishlanib gidrolizatdagi peptidlar ketma-ketligi aniqlanadi.
Mass-spektrometr - elektr va magnit maydonlarining vakuumda uchayotgan ionlar dastasiga ko‘rsatadigan ta’siriga asoslangan bo‘lib, moddaning ionlashtirilgan zarralarini massalari bo‘yicha ajratuvchi asbob hisoblanadi. Macs-spektroskopiya uslubi deganda, ionlar massasining elektr zaryadiga nisbatini aniqlash orqali moddani tekshirish usuli tushuniladi.
O‘rganiladigan moddalarni mass-spektrometrga kiritishning birqancha usullari mavjud:


Sovuq holda kiritish. Bu usul gazlar uchun, hamda uy temperaturasida va 10^-2 mm.sm.us. bosimida oson uchadigan moddalar uchun ishlatiladi.

Issiq holda kiritish. Organik moddalarni bug‘ holatiga kelishi uchun mass-spektrometr sistemasini 300° gacha qizdiriladi.

To‘g‘ridan-to‘g‘ri kiritish. Mass-spektr olish uchun sistemada chuqur vakuum hosil qilish (10~⁶ mm. sm. ustuniga yaqin) bilan birga qizdirilsa ko‘p birikmalar oson bug‘lanadi. Bu usul bilan molekula og‘irligi 2000 gacha bo‘lgan birikmalarning mass-spektrini olish mumkin.

Xromatografdan kiritish. Gaz xromatograf ustunidan o‘rganiladigan moddaning va gaz - tashuvchining aralashmasi chiqadi. Gaz - tashuvchi oqimning tezligi odatda 50 ml.min. tashkil etadi, ammo bunday gaz hajmini ion manbasiga kiritish mumkin emas, shuning uchun o‘rganiladigan moddaning miqdorini kamaytirmasdan gaz-tashuvchini ajratib olish kerak.
Zamonaviy mass-spektrometrlar elektron hisoblash mashinasi (EHM) hamda suyuqlik va gaz xromatograflari bilan birgalikda boshqariladi.
Organik birikmalarni tahlil qilishning eng muhim xususiyati sezgirlikdir. Signalning shovqinga bo'lgan munosabatini yaxshilashda imkon qadar ko'proq sezuvchanlikka erishish uchun alohida tanlangan ionlarni aniqlashga murojaat qiling. Sezuvchanlik va selektivlikdagi yutuqlar juda katta, ammo past o'lchamli qurilmalardan foydalanganda siz boshqa muhim parametrni — ishonchlilikni qurbon qilishingiz kerak. Axir, agar siz barcha xarakterli mass-spektrlardan faqat bitta tepalikni yozsangiz, bu tepalik sizni qiziqtirgan komponentga mos kelishini isbotlash uchun ko'proq ishlashingiz kerak bo'ladi. Bu muammoni qanday hal qilish mumkin? Ikki tomonlama markazlashtirilgan qurilmalarda yuqori aniqlikdan foydalaning, bu erda sezgirlikni qurbon qilmasdan yuqori darajadagi ishonchga erishish mumkin. Yoki tandem mass-spektrometriyasidan foydalaning, agar ona ioniga mos keladigan har bir tepalik bola ionlarining massa spektri bilan tasdiqlanishi mumkin. Shunday qilib, sezuvchanlik uchun mutlaq rekord-ikki tomonlama markazlashtirilgan yuqori aniqlikdagi organik xomato-mass-spektrometr.
Yuqori aniqlikdagi asboblardan keyin komponentlarni aniqlashning ishonchliligi bilan sezuvchanlik kombinatsiyasining xarakteristikasiga ko'ra, ion tuzoqlari mavjud. Yangi avlod klassik quadrool asboblari, masalan, neytral zarralarning detektorga tushishiga yo'l qo'ymaslik va shuning uchun shovqinlarni kamaytirish uchun egri to'rtburchak prefiltrdan foydalanish kabi bir qator yangiliklar tufayli yaxshilangan xususiyatlarga ega.