分析化学-质谱法
化学分析电解质溶液的导电性沉淀反应滴定法和质谱法
化学分析电解质溶液的导电性沉淀反应滴定法和质谱法导电性沉淀反应滴定法和质谱法是化学分析中常用的两种方法，用于分析电解质溶液中的成分和浓度。
本文将对这两种方法进行介绍和比较。
一、导电性沉淀反应滴定法导电性沉淀反应滴定法是一种基于导电性变化的分析方法，通过观察电解质溶液的导电性变化来确定其中的成分和浓度。
该方法主要包括设定滴定终点、反应方程和滴定指示剂等几个关键步骤。
1. 设定滴定终点滴定过程中，当滴定试剂与待测溶液中的电解质发生反应，导致溶液的导电性发生变化，可以通过电导仪或电位计等设备来实时监测导电性的变化。
当导电性达到一个稳定的值时，即为滴定终点。
滴定终点的设定需要根据具体实验条件和滴定反应的性质进行调整。
2. 反应方程导电性沉淀反应滴定法主要是通过离子间的沉淀反应来实现的，在反应方程中通常会有沉淀物的生成和消耗。
根据具体的滴定反应，可以编写相应的反应方程，并确定所需的滴定试剂和指示剂。
3. 滴定指示剂滴定指示剂在导电性沉淀反应滴定法中起到了重要的作用。
它能够根据溶液的颜色变化来判断是否达到滴定终点。
常用的指示剂有酚酞、甲基橙等，选择合适的指示剂需要考虑溶液的颜色变化和反应滴定的条件。
二、质谱法质谱法是一种通过离子在质谱仪中的荧光或离子信号来分析样品的方法。
该方法主要包括样品的制备、质谱仪的使用和数据分析等几个步骤。
1. 样品的制备在质谱法中，样品的制备十分关键。
一般情况下，样品需要经过前处理步骤，如萃取、稀释、衍生化等，以提高样品的检测灵敏度和准确性。
制备过程还需要注意样品的纯度和稳定性。
2. 质谱仪的使用质谱仪是质谱法中不可或缺的仪器设备。
质谱仪可以根据样品中的质谱信号来确定离子的质量和结构。
不同的质谱仪有不同的工作原理和操作方法，使用前需要熟悉并正确设置质谱仪的参数。
3. 数据分析在质谱法中，数据分析是非常重要的环节。
通过质谱仪获取的数据可以进行质谱图的绘制和解析。
数据的分析需要结合实验设备和化学知识，对质谱图中的离子峰进行归属和定量分析。
分析化学-质谱法
22:22:14
如高分辨质谱测定某化合物的相对分子质量为126.0328， 由同位素推测该化合物不含S、Cl、Br、Si等元素。将上述 信息输入计算机，给出下表所示的可能分子式。 质量数(126)化合物可能组成
质量数 126 编号 1 2 3 4 分子式 C9H4ON C2H2ON6 C4H4O2N3 C 6 H 6 O3 实测值 126.032802 126.032799 126.032797 126.032799
一般除同位素离子峰外，分子离子峰 是质谱图中最大质荷比的峰，它位于质 谱图的最右端。但某些分子离子不稳定， 可能被电子轰击后全部裂解为碎片离子 而不是分子离子峰，这时要注意不要把 碎片离子误认为分子离子。 注：分子离子峰位于质谱图中m/z值最 大的位置，处于质谱图的最右端。但质谱 图中最右端的峰，不一定就是分子离子峰。 22:22:14
（二） 一般确认分子离子峰的方法如下：
1）原则上除了同位素峰外，分子离子峰是 最高质量的峰。但要注意“醚、胺、脂的 （M+H)+峰”及“芳醛、醇等得（M-H)+峰”。 2）分子离子峰必须符合“氮律”。 在C，H，O组成的化合物中，分子离子 峰的质量数一定是偶数；在含有C，H，O， N化合物中，含偶数个N的分子量为偶数， 22:22:14 含奇数个N的分子量为奇数。
22:22:14
Beynon表中M=126部分
分子式 C4H4O2N3 C5H6O2N2 C5H8ON3 C5H10N4 C 6 H6 O3
22:22:14
M+1 5.61 5.34 6.72 7.09 6.70
M+2 0.53 0.57 0.85 0.22 0.79
分子式 C5H8O2N C7H10O2 C 8 H2 N 2 C8H14O C10H6
质谱法
β开裂 开裂
卓鎓离子 C7H7+ m/z91
环丙烯
环戊二烯
(3) α开裂 开裂
(4)有γH烷基取代苯有麦氏重排 有 烷基取代苯有麦氏重排
m/z 92
4.饱和脂肪醇 饱和脂肪醇 (1) M 弱 (2) 易发生 裂解 烷烃开裂 易发生α裂解 烷烃开裂) 裂解(烷烃开裂 m/z31
m H R = z 2V
加速电压V、场强 一定时 加速电压 、场强H一定时
2
2
m/z小的离子，R小 小的离子， 小 小的离子 m/z相同的离子，R相同 相同的离子， 相同 相同的离子
磁场质量色散作用
实际上，仪器 固定 实际上，仪器R固定 不变， 扫描， 一.H不变，电压 扫描，电压由小至大，离 不变 电压V扫描 电压由小至大， 由大至小进入检测器. 子m/z由大至小进入检测器 由大至小进入检测器 磁场扫描(略 二、磁场扫描 略）
第十五章 质谱法
分析化学教研室
不属于 光谱法 红外 IR 紫外 UV 核磁 NMR 质谱 MS
四大光谱
质谱分析法：将分子电离成分子离子和碎片离
并按质荷比（ 子，并按质荷比（m/z）不同分离测定，用于定 ）不同分离测定， 定量分析的一种方法。 性、定量分析的一种方法。 分子量————分子离子峰（M ）质荷比 分子量————分子离子峰（ ————分子离子峰 碎片离子————裂解方式与分子结构有关 碎片离子————裂解方式与分子结构有关 ———— HPLC-MSn ————液质联用，用于定性定量分析 ————液质联用 液质联用， GC-MSn ————气质联用，用于定性定量分析 ————气质联用 气质联用，
叔C阳离子最稳定
2.烯烃 烯烃 （1）M 强 ） 裂解： （2）发生 裂解： ）发生β裂解
质谱法简介—质谱法基本原理(分析化学课件)
m/z 123 －CH3
－CO 108
80
m/z 80 离子是由分子离子经过两步裂解产生的，而不是一步形成的
质谱法基本原理
4.同位素离子
大多数元素都是由具有一定自然丰度的同位素组成。化合物 的质谱中就会有不同同位素形成的离子峰，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M+1；有时还可以 观察到M+2，M+3。通常把由同位素形成的离子峰叫同位素峰。
离子子还可能进一步裂解成更小的碎片离子，在裂解的同时也可能
发生重排。
质谱法基本原理
3.亚 稳 离 子（m*）
在离子源中形成的碎片离子没有进一步裂解，而是在 飞行进入检测器的过程中发生自行的裂解，这样所形成的低 质量的离子叫亚稳离子。 形成过程 m1 (母离子) m2 (子离子) 中性碎片
表观质量 m m22
37
(a+b)n=(3+1)2=9+6+1
即三种同位素离子强度之比为9:6:1。 这样，如果知道了同位素的元素个数，可以推测各同
位素离子峰强度之比。 同样，如果知道了各同位素离子强度之比，可以估计
出分子中是否含有S、Cl、Br原子以及含有的个数。
质谱法基本原理 四、质谱法的特点与主要用途
❖ 特点： ❖ 1．样品用量少。灵敏度高，精密度好。 ❖ 2．分析速度快。 ❖ 3．分析范围广，适合联机。 ❖ 4．能够同时给出样品的精确分子质量和结构信息
色谱-质谱联用分析法 气质联用（GC-MS）的应用领域：
气质联用已经成为有机化合物常规检测中的
必备工具。环保领域的有机污染物检测，特别是
低浓度的有机污染物；药物研究生产质控的进出
口环节；法庭科学中对燃烧爆炸现场调查，残留
质谱法的概念
质谱法（Mass spectrometry）是一种分析化学物质的技术，用来测定化学物质的分子量和结构。
它通过将化学物质分解为其组成的原子或分子离子，然后测定这些离子的质量，来确定化学物质的分子量和结构。
质谱法是一种高灵敏度的分析方法，能够测定很小的化学物质的质量，常用于分析有机化合物、金属元素和生物分子等。
质谱法通常分为两大类：电离质谱法和离子化质谱法。
电离质谱法是通过将化学物质的分子离子化，然后测定这些离子的质量来确定化学物质的分子量和结构的。
离子化质谱法则是通过将化学物质的原子或分子离子化，然后测定这些离子的质量来确定化学物质的分子量和结构的。
在质谱法中，通常使用质谱仪来进行分析。
质谱仪包括质谱源、质量分析器和检测器等部分。
质谱源用来将化学物质分解成离子，质量分析器用来测定离子的质量，检测器则用来测量离子的数量。
质谱法的分析过程通常包括几个步骤：样品的准备、质谱源的激活、离子的测量和数据处理。
在样品准备阶段，需要将样品进行一定的处理，使其适合进行质谱分析。
在质谱源的激活阶段，需要对样品进行离子化或电离，使其成为离子的形态。
然后，在离子的测量阶段，通过质量分析器和检测器测量离子的质量和数量。
最后，在数据处理阶段，通过计算和分析测量得到的数据，确定样品的分子量和结构。
质谱法的分析结果通常以质谱图的形式呈现，质谱图中纵坐标表示离子的数量，横坐标表示离子的质量。
通过观察质谱图，可以确定样品中不同离子的种类和数量，从而得到样品的分子量和结构信息。
质谱法在分析各种化学物质方面有着广泛的应用。
例如，在药物研发中，质谱法可以用来测定药物分子的结构和分子量，帮助研究人员了解药物的作用机制。
在环境科学中，质谱法可以用来测定环境样品中的有毒物质，帮助研究人员评估环境的污染程度。
此外，质谱法还可以用于分析食品、饮料、农产品等，帮助确保食品安全和质量。
质谱法是一种非常重要的分析技术，在化学、生物学、药学、环境科学等领域都有着广泛的应用。
分析化学中的质谱分析原理
分析化学中的质谱分析原理质谱分析是化学中一项重要的分析技术，该技术可以对物质的分子结构进行高效、精确的检测与分析。
本文将对质谱分析的基本原理、仪器构造和应用进行分析。
一、基本原理质谱分析是利用等离子体法将待分析样品中的分子或原子化，使之成为高度激发的离子，然后通过分析离子的质量-电荷比进行定性和定量分析的方法。
质谱仪依靠电场和磁场的作用将带电粒子加速、分离并分析。
质谱分析是在恰当的电离条件下使分子获得足够的能量以电离，电离后的离子被抽出并重复加速，通过磁场或/和电场分选为质量-电荷比相同但能量不同的离子梭。
这些离子最后到达离子检测器，其输出信号反映了质谱分析所获得的信息。
根据分子离子行为的不同，如碎片反应，选择离子监测等特性，质谱可用于定量、定性分析，结构表征，特殊反应监测，毒性检验，环境污染物检测以及天然产物化学等领域。
二、仪器构造质谱仪主要由四个部分组成: 1) 电离部分；2) 加速与偏转分选部分；3) 检测部分；4) 数据处理和记录系统。
在电离部分，化合物被分子束或纯净气体脉冲导入，经过各种电离过程，分解成离子，形成主要离子产物和碎片离子。
在加速和偏转系统中，离子经过加速电极促使离子能够进入磁场，由于离子的外部初始速度不增加，而离子在磁场中进行曲线运动。
不同的离子根据它们的质量和电荷分别有不同的曲线轨迹。
只有离子进入到磁场的特定区域时才能通过偏转极得到检测信号，称为“离子光束信号”。
检测器是质谱中最重要的组件之一。
根据不同的离子光束信号，可以得到不同的检测器，如离子多道动能器检测器、荧光探针检测器、原子荧光检测器，等离子体发射探测器等。
利用这些检测器可以检测到质量、能量和电荷数。
数据处理和记录系统采用计算机控制，允许对检测的信号进行计算和解释，并将结果存储和记录供未来参考。
软件还可以分析和处理采集到的数据，比如使用数据库中保存的标准化数据，将质谱信号和标准样品库进行比对。
三、应用质谱分析已经成为核心的化学分析工具，广泛应用于生物医学、环境保护、工业控制、健康监测等领域。
大专本科分析化学第十六章质谱法
3.快原子轰击源
（fast atom bombardment ionization source，FAB）
• 气体在电离室依靠放电产生离子，高能氩离子经电荷交 换得到高能氩原子流，氩原子打在样品上产生样品离子。 样品置于涂有底物（如甘油）的靶上。靶材为铜，原子 氩打在样品上使其电离后进入真空，并在电场作用下进
离子阱质量分析器
离子阱由一环形电极 上下各一端罩电极构成
• 以端罩电极接地，在环电极上施以变化的射频电压，此时
处于阱中具有合适的m/z的离子将在环中指定的轨道上稳
定旋转，若增加该电压，则较重离子转至指定稳定轨道， 而轻些的离子将偏出轨道并与环电极发生碰撞。当电离源 产生的离子由上端小孔进入阱中后，射频电压开始扫描， 陷入阱中离子的轨道则会依次发生变化而从底端离开环电 极腔，从而被检测器检测。
入分析器。
质量分析器
+
+
原子束 + + + 快原子枪 样品靶 二次离子束
快原子轰击质谱示意图
FAB工作原理
FAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源的优缺点 • 优点：
（1）广泛应用的软电离技术，易得到较强的分子离子或准 分子离子，由此获得化合物分子量的信息。
（2）在离子化过程中样品无需加热汽化，离子化能力强，
对强极性、 难汽化的化合物也能电离，故适合于热 不稳定、强极性分子、生物分子及配合物的分析。
状和能量的离子束进入质量分析器。
电离模式 • 硬电离方法：能给样品较大能量的电离方法。
• 软电离方法：给样品较小能量的电离方法，适用于易破
裂或易电离的样品。
1.电子轰击源（electron impact source，EI）
组成
分析化学-质谱法
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3、芳烃
⑴分子离子峰稳定，峰较强。
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⑵烷基取代苯容易发生β-裂解(β-cleavage)，产生m/z为91 的稳定的 卓翁 离子(tropylium ion),这是烷基取代苯的重 要特征。
CH 2 R R
CH 2
CH 2 扩环
β -裂解
⑶ 卓翁 离子可进一步裂解，产生环戊二烯（m/z65）m/及z 91
样品需要加热气化后进行离子化，
灵敏度高，图谱复杂，获得的信息多 不适用于难挥发、热稳定性差的
EI
化合物（重现性差 ）
有丰富的碎片信息和成熟的离子开环理 论
样品需要加热气化后进行离子化，
属于软电离方式，准分子离子峰强度大 不适用于难挥发、热稳定性差的
CI
化合物
易获得化合物管能团的信息
离子化过程中样品无需加热气化，适用
4、分子离子峰与邻近峰的质量差应是合理的。 5、M-1峰
二、分子量的测定
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三、分子式的确定
1、同位素峰强比法
⑴计算法 ⑵Boynon表法
2、精密质量法
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第五节 几类有机化合物的质谱
一、烃类
1、饱和烷烃
2、链烯
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M + e- M• + + 2e-
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The spectra from EI mass spectrometers have many peaks arising from many fragments (daughter peaks).
分析化学中的色谱与质谱分析方法
分析化学中的色谱与质谱分析方法色谱和质谱是分析化学中常用的两种分析技术方法。
它们通过对样品的分离和检测，可以从复杂的混合物中确定和识别化合物的成分，广泛应用于食品、环境、药物等领域。
本文将对色谱和质谱的原理以及常用的分析方法进行详细介绍。
一、色谱分析方法色谱是一种用于分离混合物中组分的方法，根据组分在固体或液体固定相和流动相之间的分配差异来实现分离。
常用的色谱方法包括气相色谱（GC）和液相色谱（LC）。
1. 气相色谱（GC）气相色谱是利用气体作为流动相，通过气相色谱柱中的固定相来进行分离的方法。
在气相色谱中，样品通过流动相的推动下被蒸发，并在固定相上发生分配，不同成分在固定相上停留的时间不同，从而实现分离。
随后，通过检测器检测各组分的信号，并通过峰的高度或面积确定各组分的含量。
2. 液相色谱（LC）液相色谱是利用液体作为流动相，通过液相色谱柱中的固定相来进行分离的方法。
在液相色谱中，样品溶解在流动相中，通过与固定相的相互作用进行分配和分离。
与气相色谱相比，液相色谱更适用于分析极性物质和高沸点化合物。
二、质谱分析方法质谱是一种用于分析物质的方法，通过测量物质的离子质量来获得其分子结构、分子量等信息。
常用的质谱方法包括质谱仪和质谱联用技术。
1. 质谱仪质谱仪是一种用于测量物质质谱图的仪器，其主要组成部分包括离子源、质量分析器和检测器。
在质谱仪中，样品经过离子源产生离子，然后通过质量分析器进行质量筛选，最后由检测器检测并得到质谱图。
质谱图可以用于确定物质的结构、分子量、碎片等信息。
2. 质谱联用技术质谱联用技术是将质谱与色谱或电泳等分离技术相结合的分析方法。
常见的质谱联用技术包括气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）。
质谱联用技术具有分离能力强、鉴定准确性高、灵敏度高等优点，广泛应用于复杂样品的分析。
三、色谱与质谱在分析化学中的应用色谱和质谱作为分析化学中的重要技术手段，广泛应用于食品、环境、药物等领域。
化学反应的质谱质谱分析
化学反应的质谱质谱分析质谱质谱分析是一种常用的技术手段，用于研究和分析化学反应中生成的各种离子。
通过质谱质谱分析，可以确定化学反应中产生的离子种类，了解其结构和性质，进而深入研究反应机理和反应动力学。
本文将介绍质谱质谱分析的原理、方法以及在化学反应研究中的应用。
一、质谱质谱分析原理质谱质谱分析是在质谱仪的基础上进行的一种高级质谱技术。
其原理基于两次质谱过程，即第一次质谱分析得到质谱图，然后将某一特定峰进行选择性解离，再进行第二次质谱分析。
这样可以得到一种特定化合物的质谱质谱图，从而确定其结构和性质。
二、质谱质谱分析方法质谱质谱分析方法主要包括以下几个步骤：1. 选择实验条件：包括选择适当的离子化方法（电子轰击、化学离子化等）、离子化源和解离方法。
2. 进行第一次质谱分析：将反应物或产物进行离子化，得到质谱图。
这一步骤可以通过质谱仪实现。
3. 选择目标离子并解离：根据第一次质谱图，选择想要研究的离子峰并进行选择性解离，得到目标离子的质谱质谱图。
解离方法可以通过碰撞诱导解离等实现。
4. 进行第二次质谱分析：将解离后的离子再次进行质谱分析，得到质谱质谱图。
5. 分析和解释数据：根据质谱质谱图，结合相关的理论和数据库信息，对得到的数据进行分析和解释。
可以通过对峰的质荷比、相对丰度等进行比对和鉴定。
三、质谱质谱分析在化学反应中的应用质谱质谱分析在化学反应研究中具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 反应机理研究：通过对反应物和产物进行质谱质谱分析，可以得到反应中的离子变化情况，进而推测反应的机理和路径。
2. 反应动力学研究：利用质谱质谱分析技术，可以实时监测反应中产生的离子峰强度随时间的变化，从而得到反应速率和反应级数等动力学参数。
3. 反应产物鉴定：通过对反应产物进行质谱质谱分析，可以确定产物的结构和性质，从而验证化学反应的成果。
4. 反应优化：通过对不同反应条件和催化剂进行质谱质谱分析，可以评估其对反应过程的影响，从而优化反应条件，提高反应产率和选择性。
分析化学15质谱法
第十五章
质谱法
仪器分析
FAB源的优缺点：
优点：
(1)广泛应用的软电离技术，易得到较强的分 子离子或准分子离子，由此获得化合物分子量 的信息 ； (2)在离子化过程中样品无需加热气化，离子 化能力强，对强极性、 难气化化合物也能电离， 故适合于热不稳定、强极性分子、生物分子及 配合物的分析。
第十五章
以表格形式罗列质数据，称为质谱表。
第十五章
质谱法
仪器分析
三、质谱仪
质谱仪的基本组成：真空系统、样 品导入系统、离子源、质量分析器、离 子检测器，其中离子源和质量分析器是 质谱仪的两个核心部件。
第十五章
质谱法
仪器分析
样品导 入系统
离子源
质量 分析器
检测器
放大器 记录器
真空泵
I
质谱图
m/z
15-2 质谱仪的组成
离子阱质量分析器
第十五章
质谱法
仪器分析
离子阱由一环形电极 上下各一端罩电极构成
第十五章
质谱法
仪器分析
以端罩电极接地，在环电极上施以变化 的射频电压，此时处于阱中具有合适的m/z的 离子将在环中指定的轨道上稳定旋转，若增 加该电压，则较重离子转至指定稳定轨道， 而轻些的离子将偏出轨道并与环电极发生碰 撞。当电离源产生的离子由上端小孔进入阱 中后，射频电压开始扫描，陷入阱中离子的 轨道则会依次发生变化而从底端离开环电极 腔，从而被检测器检测。
第十五章
质谱法
仪器分析
缺点：
(1)CI图谱与实验条件有关，不同仪器 获得的CI图不能比较或检索，因此一般 不能制作标准图谱
(2)碎片离子少，缺少样品的结构信息
(3)样品需加热气化后进行离子化，故
分析化学中的质谱技术
分析化学中的质谱技术质谱技术是一种高效、高灵敏度的分析方法，广泛应用于化学、物理、生物等研究领域。
它主要是通过将样品中的分子或离子转化为质谱图，从而实现对样品成分的分析。
一、质谱技术的基本原理1.样品引入：将样品引入质谱仪中，通常采用喷雾、激光解吸、热解析等方法。
2.分子断裂：样品中的分子在质谱仪中受到高能电子、激光等作用，发生断裂，产生碎片离子。
3.质量分析：断裂后的离子进入磁场或电场中，根据离子的质量-电荷比（m/z）进行分离。
4.检测与信号输出：分离后的离子经过检测器，产生电信号，信号的强度与离子的浓度成正比。
二、质谱技术的分类1.静态质谱：采用固定的磁场或电场进行离子分离，具有较高的分辨率和灵敏度，但检测速度较慢。
2.动态质谱：采用时间分辨的技术，具有较高的检测速度和灵敏度，但分辨率相对较低。
3.线性离子阱质谱：利用线性离子阱对离子进行捕获和断裂，适用于小分子分析。
4.飞行时间质谱：根据离子的飞行时间进行分离，具有较高的检测速度和分辨率。
5.串联质谱：将多个质谱仪串联起来，对样品进行多级分解和分析，提高检测灵敏度和特异性。
三、质谱技术在分析化学中的应用1.化合物鉴定：通过质谱图确定化合物的结构，广泛应用于药物、天然产物等分析。
2.蛋白质组学：分析蛋白质的组成、修饰和相互作用，研究生物体的功能和疾病机制。
3.代谢组学：研究生物体内代谢产物的组成和变化，揭示生物体的生理和病理状态。
4.环境监测：检测大气、水体、土壤等环境样品中的污染物，为环境保护提供科学依据。
5.食品安全：分析食品中的添加剂、农药、兽药等有害物质，保障食品安全。
6.法医学：分析犯罪现场遗留的生物痕迹，为案件侦破提供证据。
四、质谱技术的优势与挑战1.优势：高灵敏度、高分辨率、快速检测、多元素同时分析等。
2.挑战：样品制备复杂、仪器成本高、数据分析复杂、基质干扰等。
综上所述，质谱技术在分析化学中具有广泛的应用前景，但同时也面临着一定的挑战。
质谱法分析化学
0
main kinds of ion peaks
第二节 离子峰的主要类型
0
第五章 质谱分析
cleavage types of organic molecular
一、有机分子的裂解
σ- cleavage
二、σ―断裂
α―cleavage
三、α―断裂
一、 有机分子的裂解 cleavage types of organic molecular
碎 片 离 子
二、σ―断裂 σ- cleavage 正己烷
三、α―断裂 α―cleavage
α―断裂
2
0
3
0
6
0
7
0
4
0
5
0
8
0
9
0
1
0
0
3
0
4
4
m
/
z
CH3(CH2)9CH2NH2
M=157
01
α―断裂——丢失最大烃基的可能性最大
02
丢失最大烃基原则
—开裂
R
C
H
2
C
H
H
2
C
R
C
H
第一节 基本原理与质谱仪
mass spectrometry，MS
basic principle and Mass spectrometer
一、概述 generalization
分子质量精确测定与化合物结构分析的重要工具；
1
第一台质谱仪：1912年；
2
早期应用：原子质量、同位素相对丰度等；
+
+
气体分子
试样分子
+
准分子离子
化学分析和质谱技术的原理和应用
化学分析和质谱技术的原理和应用化学分析是研究物质组成及其化学结构的科学，是化学和相关学科中的一项重要技术。
化学分析可以分为定性分析和定量分析两个方面。
其中，定性分析是指确定物质中存在哪些元素或化合物，而定量分析则是精确地确定这些物质的含量或浓度。
本文将主要介绍质谱技术在化学分析中的原理和应用。
一、质谱技术的原理质谱技术是一种分析化学方法，它利用物质在质谱仪中的电离、分离和检测过程，对物质的分子式、结构和含量等进行定性和定量分析。
质谱技术的核心是质谱仪，它由四个部分组成：样品进样装置、质谱分离器、检测器和数据系统。
1. 样品进样装置样品进样装置是将样品引入质谱仪中的重要组成部分，它的作用是使样品形成质谱分析所需的离子，通常采用电喷雾（ESI）或大气压化学电离（APCI）等方法将样品药液气化形成离子。
2. 质谱分离器质谱分离器是将样品的离子根据它们的质量、电荷比、运动轨迹等物理和化学性质分离出来的设备。
常用的质谱分离器有质量过滤器、三重四极杆、离子阱等。
3. 检测器质谱检测器通常采用电子增强器件和二极管阵列等物理设备来检测分离出来的离子。
对不同的离子，检测器能够生成不同的信号并记录下来，最终生成一个称为质谱图的图像。
4. 数据系统数据系统负责处理和解释质谱图数据，并生成结论性报告。
完成质谱分析的全过程需要经过数据预处理、数据挖掘、数据分析、数据解释等多个环节，需要结合化学、物理、数学和计算机科学等多个学科形成完整的分析体系。
二、质谱技术的应用质谱技术的应用非常广泛，覆盖面涉及食品、医药、环境、能源、材料科学等多个领域。
以下是质谱技术在一些领域的应用实例。
1. 医药领域医药领域是质谱技术应用最广泛的领域之一。
质谱技术可以帮助药物研发、证明药物的结构、分析药物代谢过程等。
例如，在药物研发过程中，质谱技术可以用于寻找新的药物化合物，判断药物代谢途径和药物的毒性等方面。
2. 食品领域食品中的添加剂、污染物等对人类健康有着不同程度的危害，因此，对食品质量不断地进行监管和检测是必要的。
质谱法原理
质谱法原理
质谱法是一种分析化学技术，它通过测定化合物中各种离子的质量和相对丰度，来确定化合物的分子结构和分子量。
质谱法主要包括质谱仪的原理和质谱图的解析两个部分。
首先，我们来看看质谱仪的原理。
质谱仪是质谱法的核心设备，它主要由离子源、质量分析器和检测器组成。
样品首先被送入离子源中，经过激发后形成离子。
这些离子被加速并进入质量分析器，质量分析器会根据离子的质量-电荷比将其分
离开来。
最后，分离后的离子被送入检测器进行检测，生成质谱图。
质谱图中横轴表示离子的质量-电荷比，纵轴表示离子的相对丰度。
通过分析质谱图，我们可以
得到样品中各种离子的质量和相对丰度信息。
其次，我们来谈谈质谱图的解析。
质谱图是质谱法的分析结果，它能够为我们
提供大量的信息。
首先，我们可以通过质谱图确定样品的分子量。
在质谱图中，最高峰对应的离子质量-电荷比就是样品的分子量。
其次，我们可以通过质谱图确定
样品的分子结构。
由于不同的分子结构会产生不同的离子片段，因此我们可以通过分析质谱图中的离子片段信息来推断样品的分子结构。
此外，质谱图还可以用来确定样品的同位素组成、检测杂质和掺杂物等。
总的来说，质谱法是一种非常重要的分析化学技术，它在化学、生物、环境等
领域都有着广泛的应用。
通过对样品进行质谱分析，我们可以了解样品的组成、结构和性质，为我们的研究和应用提供重要的信息和数据支持。
希望通过本文的介绍，能够让大家对质谱法有一个更加全面和深入的了解。
质谱法高中化学
质谱法高中化学
质谱法是一种重要的化学分析技术，能够通过分析样品中各种化合物的分子质量和结构来进行定性和定量分析。
在高中化学教学中，质谱法通常被介绍为一种工具，用于识别化学物质的组成和结构。
质谱法的基本原理是将化学物质转化为气态离子，并通过对这些离子的质量和数量进行分析来确定化学物质的结构。
质谱法常用于分析有机化合物和生物分子，例如蛋白质和核酸。
在高中化学实验中，质谱法可以用于确定某种未知化合物的分子组成和结构，或者用于分析某种已知化合物的含量。
这种分析技术需要高度精确的仪器和技术，因此通常不会在高中化学实验中直接使用，但是可以通过学习理论知识来了解质谱法的基本原理和应用。
总之，质谱法是一种重要的化学分析技术，可以用于定性和定量分析化学物质的组成和结构。
在高中化学教学中，学生可以通过学习理论知识来了解质谱法的基本原理和应用。
- 1 -。
分析化学中常见的质谱技术
分析化学中常见的质谱技术一、引言在分析化学领域，质谱技术是一种重要的分析手段。
它通过将化合物分子转化为离子，利用质谱仪对离子进行质量分析和检测，从而确定其分子结构、成分和含量。
本文将就常见的质谱技术进行分析和探讨。
二、电离技术质谱技术的关键在于将分析样品中的分子转化为离子。
常见的电离技术包括电子轰击电离（EI）、化学电离（CI）、电喷雾电离（ESI）等。
其中，EI是最常用的电离技术之一。
在EI中，电子束将样品中的分子击穿，并使得中性分子产生电离，成为离子。
此外，CI通过在离子源中添加化学反应气体，使其与中性分子发生化学反应产生离子。
ESI则是将样品通过喷雾进入质谱仪，利用高压电极产生电离。
三、质谱仪器为了进行质谱分析，需要使用专门的质谱仪器。
最常见的质谱仪器包括质谱质量分析仪（MS）和气相色谱质谱联用仪（GC-MS）。
MS是一种基础的质谱分析仪器，通过对离子进行分析和检测来获取样品的质谱图谱。
而GC-MS则是将气相色谱和质谱技术结合起来，通过GC分离出样品中的化合物，再通过MS进行质谱分析和检测。
四、质谱数据处理与解读质谱数据处理和解读是质谱技术分析中的关键环节。
通常，对质谱数据进行处理和解读需要依靠质谱数据库。
常见的质谱数据库包括NIST、Wiley和MassBank等。
这些数据库中收集了大量的质谱图谱和相应的分子信息，通过与实验得到的质谱图谱进行比对，可以确定分析样品中的化合物成分。
五、应用领域质谱技术在许多领域都有广泛的应用。
在环境分析中，可以利用质谱技术监测大气和水体中的污染物含量和种类。
在食品安全领域，质谱技术可以用于快速检测食品中的农药残留和添加剂。
在生物医学研究中，质谱技术可以用于药物代谢动力学研究，以及生物标志物的鉴定和定量分析。
六、发展趋势随着科学技术的不断进步，质谱技术也在不断发展和演进。
例如，串联质谱（MS/MS）技术已经成为质谱分析中的重要手段。
MS/MS技术通过在质谱仪中引入多重离子选择器，可以实现对多个离子的连续质谱分析，提高了质谱分析的灵敏度和准确度。
气相色谱-质谱
气相色谱-质谱
气相色谱-质谱法（GC-MS）是一种综合性分析仪器，它是将色谱与质谱技术结合起来的一
种综合性的分析技术。
气相色谱-质谱的原理是使用气相色谱（GC）技术对样品进行分离，而质谱（MS）技术则利用离子化碎片结果实现定性和定量。
GC-MS技术可以实现样品分离、鉴定、定量等，并且在分析中最大限度地减少干扰因素，这让气相色谱-质谱法在环境污染、食品中的残留分析、药物成分分析、杂质检测等方面
占据了重要的位置。
GC-MS是分析化学领域最先进的分析技术之一，它可以分析出物质的结构信息和比例关系，实现准确性和灵敏度的完美结合。
气相色谱-质谱分析技术在新药研发、食品安全、环境
保护等领域具有非常重要的应用价值。
由于气相色谱-质谱技术涉及到便宜、稳定、简便及快速等多种特点，减小分析操作的难度，改善水平分析的结果，这使得它受到前进型分析仪器专家的青睐。
总之，气相色谱-质谱法是一种在分析化学领域发展迅速的技术，在分析科学研究、食品
质量检测、环境污染监测和医药研究等诸多方面均十分突出，将是分析领域未来研究及应用工作中不可缺少的分析技术手段。
色谱光谱质谱
色谱光谱质谱
色谱、光谱和质谱都是分析化学中常用的技术手段。
色谱是一种基于物质分布系数差异的分离技术，常见的有气相色谱和液相色谱。
在色谱中，样品与一定相性的固相或液相相互作用，不同成分在移动过程中因相互作用不同，逐渐分离。
光谱是一种研究物质对电磁波的吸收、发射及散射特性的分析方法。
常见的光谱包括紫外-可见吸收光谱、红外光谱、荧光光谱等。
通过不同波长电磁辐射与样品之间的相互作用，可以获得有关样品的信息。
质谱是一种将化合物分解成离子，并在电场中使离子按质量-电荷比分离和检测的技术。
质谱技术通过对离子分子的质量谱图进行分析，可以获得相应化合物的分子结构、分子量、元素组成及其相对含量等信息。
质谱常见的类型有质量分析仪、质谱显微镜等。
这三种技术有着各自不同的应用场景，可以互补使用以达到更好的分析效果。
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质谱法
仪器分析
质谱法概述
第十五章
质谱法
仪器分析
质谱法(Mass Spectrometry, MS)：应 用多种离子化技术，将物质分子转化为 气态离子并按质荷比(m/z)大小进行分离 并记录其信息，从而进行物质和结构分 析的方法。
第十五章
质谱法
仪器分析
从20世纪60年代开始，质谱法普遍 应用到有机化学和生物化学领域，化 学家应用质谱图信息阐明各种物质的 分子结构。
离子阱质量分析器
第十五章
质谱法
仪器分析
离子阱由一环形电极 上下各一端罩电极构成
第十五章
质谱法
仪器分析
以端罩电极接地，在环电极上施以变化 的射频电压，此时处于阱中具有合适的m/z的 离子将在环中指定的轨道上稳定旋转，若增 加该电压，则较重离子转至指定稳定轨道， 而轻些的离子将偏出轨道并与环电极发生碰 撞。当电离源产生的离子由上端小孔进入阱 中后，射频电压开始扫描，陷入阱中离子的 轨道则会依次发生变化而从底端离开环电极 腔，从而被检测器检测。
MALDI广泛应用于多肽、蛋白质、低聚核苷 酸和低聚糖,可测分子量达40万Da以上。MALDI 与飞行时间(TOF)联用已经成为生命科学研究中 非常重要的工具。
第十五章
质谱法
仪器分析
（四）质量分析器
依据不同方式将样品离子按质荷比m/z 分开，得到按质荷比大小顺序排列的质 谱图 质量分析器的主要类型有：磁质量分析 器、四极滤质器、飞行时间分析器、离子 阱质量分析器和离子回旋共振分析器等
质谱法
仪器分析
离子电离后经加速进入磁场中，其动能 与加速电压及电荷Z有关，即
z为电荷数，e为元电荷，U为加速电压，
m为离子的质量，υ为离子被加速后的运 动速度。
第十五章
质谱法
仪器分析
二、质谱的表示方法 (一)质谱图
以质荷比（m/z）为横坐标，以相对 强度为纵坐标，并将最强的离子峰定为基 峰，强度定为100%，其他离子峰以其对基 峰的相对强度百分值表示。
第十五章
质谱法
仪器分析
EI源的优缺点：
优点：
(1)非选择性电离，只要样品能气化，电离 效率高； (2)应用最广; (3)稳定，操作简便。
缺点：
(1)样品必须能气化，不适宜难挥发、热敏 性的物质; (2)有的化合物在EI方式下分子离子不稳 定，易碎裂， 得不到分子量信息。
第十五章
质谱法
仪器分析
2.化学电离源 （chemical ionization source，CI）
Hale Waihona Puke 第十五章质谱法仪器分析
双聚焦质量分析器
第十五章
质谱法
仪器分析
2.四级质量分析器(quadrupole mass filter)
由四根平行的金属杆组成，理想的四杆 为双曲线，但常用的是四支圆柱形金属杆， 被加速的离子束穿过对准四根极杆之间空间 的准直小孔。
第十五章
质谱法
仪器分析
四级杆质量分析器
第十五章
质谱法
仪器分析
缺点：
重现性差，对于非极性化合物灵敏度 低，且基质在低质量数区(400Da)以下 产生较多干扰峰
第十五章
质谱法
仪器分析
4.大气压电离源 (atmospheric pressure ionization，API)
是在大气压下的质谱离子化技术的总称， 包括电喷雾离子化（ESI）、大气压化学离子 化(APCI)和大气压光喷雾离子化(APPI)等技 术 ，ESI和APCI是液相色谱-质谱联用的接口。
CH4+e→CH4+· +2e CH4+· →CH3++H·
第十五章
质谱法
仪器分析
一次离子CH3+和CH4+· 快速与大量存在的
CH4分子发生离子-分子反应，生成二 次离子CH5+和C2H5+，即
CH4++CH4→CH5++CH3· C2H5+ +H2
CH3++CH4→
第十五章
质谱法
仪器分析
第十五章
质谱法
仪器分析
1.磁质量分析器(magnetic mass analyzer) 最常用的分析器类型之一就是扇形 磁分析器。离子束经加速后飞入磁极间 的弯曲区，由于磁场作用，飞行轨道发 生弯曲。
第十五章
质谱法
仪器分析
单聚焦质量分析器
第十五章
质谱法
仪器分析
单聚焦质量分析器工作原理:
离子在离子源中被加速后，飞入磁极的弯曲区， 受磁场作用而作匀速圆周运动，由于磁场作用使飞行 轨道发生弯曲，此时离子受到磁场施加的向心力作用， 且离子的离心力也同时存在，只有在上述两力平衡时， 离子才能飞出弯曲区。 分辨率可达5000。该仪器不能对不同动能(能量) 的离子实现聚焦。若要求分辨率大于5000，则需要双 聚焦质量分析器。
第十五章
质谱法
仪器分析
2. 直接探针进样系统
主要用于热敏性固体、难挥发性固体和液体试样
第十五章
质谱法
仪器分析
在直接进样杆尖端装上少许样品(1～ 10ng)，经减压后送入离子源，快速加热使之 气化并被离子源离子化。 通常将试样放入小杯中，通过真空闭锁 装置将其引入离子源，对样品杯进行冷却或 加热处理。
第十五章
质谱法
仪器分析
缺点：
(1)CI图谱与实验条件有关，不同仪器 获得的CI图不能比较或检索，因此一般 不能制作标准图谱
(2)碎片离子少，缺少样品的结构信息
(3)样品需加热气化后进行离子化，故
不适合于热不稳定、难挥发物质的分析
第十五章
质谱法
仪器分析
3.快原子轰击源
(fast atom bombardment source，FAB) ionization
t L (m / z )1 (m / z ) 2 2U
第十五章
质谱法
仪器分析
4.离子阱质量分析器(ion trap mass analyzer)
通过电场或磁场将气相离子控制并 贮存一段时间的装置。常见的有两种形 式：一种是离子回旋共振技术，另一种 是下述较简单的离子阱
第十五章
质谱法
仪器分析
常用的进样系统：间接式进样系统
直接探针进样系统 色谱联用进样系统
第十五章
质谱法
仪器分析
1. 间接式进样系统
第十五章
质谱法
仪器分析
通过试样管将少量(10～100μg)样品引 入试样储存器中，由于进样系统低压强及储 存器的加热装置，使试样保持气态。由于进 样系统的压强比离子源的压强大，样品离子 可以通过分子漏隙以分子流的形式渗透过高 真空的离子源中。 此种进样方式一般要求试样最好在操作 温度下具有1.3～0.13Pa的蒸气压。 主要用于气体和易挥发试样
第十五章
质谱法
仪器分析
FAB源的优缺点：
优点：
(1)广泛应用的软电离技术，易得到较强的分 子离子或准分子离子，由此获得化合物分子量 的信息 ； (2)在离子化过程中样品无需加热气化，离子 化能力强，对强极性、 难气化化合物也能电离， 故适合于热不稳定、强极性分子、生物分子及 配合物的分析。
第十五章
第十五章
质谱法
仪器分析
在离子源内，用电加热锑或钨丝到2000oC,产生高速的电子束
第十五章
质谱法
仪器分析
电子轰击法是通用的电离法，是使 用高能电子束从试样分子中撞出一个电 子而产生正离子，即
M＋e → M+＋2e
第十五章
质谱法
仪器分析
在灯丝和阳极之间加入70V电压，获得
轰击能量为70eV的电子束，它与进样系 统引入气体束发生碰撞而产生正离子。 正离子在第一加速电极和反射极间的微 小电位差作用下通过第一加速电极狭缝， 至质量分析器电极狭缝，而第一加速极 与第二加速极之间的高电位使正离子获 得其最后速度，经过狭缝进一步准直后 进入质量分析器。
质谱法
仪器分析
四级质量分析器工作原理:
被加速的离子束穿过对准四根极杆之间空 间的准直小孔，通过在四极上加上直流电压U和 射频电压Vcosωt，在极间形成一个射频场，正 电极电压为U＋Vcosωt，负电极为-(U＋Vcosωt)。 离子进入此射频场后，会受到电场力作用，只 有合适m/z的离子才会通过稳定的振荡进入检测 器。只要改变U和V并保持U/V值恒定时，可以 实现不同m/z的检测。
第十五章
质谱法
仪器分析
15-1 甲苯的质谱图
第十五章
质谱法
仪器分析
(二)质谱表
甲苯的质谱表
m/z值 相对强 度 38 4.4 39 16 45 3.9 50 6.3 62 9.1 63 8.61 65 11 91 100 (基峰） 92 68 （M）+ 93 5.3 (M+1)+ 94 0.21 (M+2)+
第十五章
质谱法
仪器分析
（一）真空系统 提供质谱仪的进样系统、离子源、质量 分析器和检测器正常工作所需的真空状态。 离子源真空度：1.3×10-4～l.3×10-5Pa 质量分析器和检测器真空度：l.3×10-6Pa
第十五章
质谱法
仪器分析
（二）样品导入系统
亦称进样系统，可高效重复地将样品引 入离子源且不造成真空度的降低。
第十五章
质谱法
仪器分析
电离模式 硬电离离方法：能给样品较大能量的电离 方法 软电离方法：给样品较小能量的电离方法， 适用于易破裂 或易电离的样品
第十五章
质谱法
仪器分析
1.电子轰击源 （electron impact source，EI） 组成：是一种硬电离方法。主要由电离 室（离子盒）、灯丝（锑或钨灯丝)、 离子聚焦透镜和一对磁极组成，只能用 于小分子（400Da以下)的检测。