Elektronová ionizace

Elektronová ionizace nebo Impakt elektronů (EI, Electron Ionization nebo Electron Impact) je nejběžnější metoda ionizace látek v plynné fázi v hmotnostní spektrometrii .

Při elektronové ionizaci molekuly analyzované látky vstupují do toku elektronů pohybujících se od emitující katody k anodě. Energie pohybujících se elektronů je obvykle 70 eV, což podle de Broglieho vzorce odpovídá délce standardní chemické vazby v organických molekulách (asi 0,14 nm). Elektrony způsobují ionizaci analyzovaných molekul s tvorbou radikálových kationtů:

M + e - = M + + 2e -

Elektronová ionizace probíhá ve vakuu (ve srovnání s chemickou ionizací ), aby se zabránilo masové produkci iontů atmosférického plynu, které se mohou rekombinovat s ionty analytu a zničit je.

Protože energie elektronů je mnohem větší než energie chemické vazby , dochází k fragmentaci iontů. Chemie fragmentace iontů během elektronové fragmentace je dobře prostudována, a proto lze při znalosti hmotností fragmentů a jejich intenzit předpovědět počáteční strukturu látky [1] . Hmotnostní spektra získaná metodou elektronové ionizace jsou dobře reprodukovatelná , proto dnes existují knihovny obsahující statisíce spekter různých látek, které značně usnadňují kvalitativní analýzu .

Některé látky procházejí velmi intenzivní fragmentací, přičemž vznikají pouze fragmenty s nízkou molekulovou hmotností, které ztěžují identifikaci. Pro analýzu takových látek existuje alternativní metoda chemické ionizace .

Ionizační potenciál molekuly organické sloučeniny je obvykle nižší než 15 eV, takže ostřelování elektrony s energií 50 eV nebo více uděluje výslednému molekulárnímu iontu přebytečnou vnitřní energii. Tato energie se částečně rozptýlí v důsledku porušení kovalentních vazeb, jejichž energie je v rozmezí od 3 do 10 eV.

Typicky takový rozklad probíhá selektivně, zachycuje širokou škálu vazeb, je vysoce reprodukovatelný a charakteristický pro danou sloučeninu. Navíc jsou fragmentační procesy předvídatelné a právě ony určují široké možnosti hmotnostní spektrometrie pro strukturální analýzu. Často je přebytek energie molekulárního iontu příliš vysoký, což vede k vymizení jeho vrcholu v hmotnostním spektru (důvodem může být nestabilita molekulárního iontu). Snížení energie elektronového paprsku je běžnou technikou pro získání molekulárního iontu, přičemž se výrazně sníží stupeň fragmentace. Nevýhodou této techniky je, že se spektrum mění a jeho srovnání se „standardním“ spektrem literatury je nemožné.

Některé z veřejných databází obsahují EI (elektronový dopad) spektra více než 390 000 sloučenin, které lze snadno najít pomocí vyhledávacích algoritmů. [2]

Poznámky

1. ↑ Polishchuk V. R. Jak vidět molekulu. - M., Chemie, 1979. - Náklad 70 000 výtisků. - s. 114-120
2. ↑ R. Silverstein et al. Spektrometrická identifikace organických sloučenin. - Binom, 2011. - 577 s. - ISBN 978-5-94774-392-0 .