Massaspectrometrie

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Huiswerk

Zijn er nog vragen over de IR spectra?

Antwoorden op het huiswerk:

- propeenol (-ol op plek 1, 2 of 3)

- ester van methanol en ethaanzuur of ethanol en methaanzuur

Massaspectrometrie (voorbeeld CH₃COOH)

1) Er komen moleculen van de stof het apparaat in en worden beschoten met elektronen.

ionisatie: CH₃COOH + e^- -> CH₃COOH⁺  + 2  e^-

^{fragmentatie: de elektronen slaan het molecuul in stukken uit elkaar.  Sommige fragmenten hebben een lading.}

Bv: CH₃COOH + e^- -> CH₃⁺ + COOH^-  + e^-

^{(er ontstaan veel meer fragmenten)}

Massaspectrometrie (voorbeeld CH₃COOH)

2) De positief geladen fragmenten worden in een elektrisch veld versneld.

Elk deeltje krijgt even veel energie, dus lichte deeltjes krijgen meer snelheid want

Fragmenten met een lading van 2+ krijgen 2x zo veel energie en dus een hogere snelheid  (maar komen amper voor)

De negatief geladen fragmenten worden juist vertraagd en spelen hierna geen rol meer

E=​2​​1​​mv​2​​

Massaspectrometrie (voorbeeld CH₃COOH)

3) De fragmenten schieten met hoge snelheid een magnetisch veld in (B), worden afgebogen en komen op een sensor terecht.

Snellere (en dus lichtere fragmenten) komen verder op de sensor terecht.

De data op de sensor wordt gecorreleerd naar een massa, hier komt een spectrum uit

(fragmenten met een lading van 2+ maken het ingewikkelder maar negeren we even)

Massaspectrometrie (voorbeeld CH₃COOH)

CH₃COOH levert de volgende fragmenten:

- CH₃⁺                 m/z = 15 (methylgroep)

- COOH⁺             m/z = 45 (zuurgroep)

- CH₃CO⁺          m/z = 43 (molecuul - OH)

- CH₃COOH⁺    m/z = 60 (molecuulion)

De hoogte van de piek duidt erop dat dit fragment veel voorkomt: is zelden relevant.

De kleine piekjes om de benoemde pieken heen zijn isotooppieken (C-13 en H-2)

Massaspectrum (broommethaan)

De atoomsoort broom heeft een uniek isotopenpatroon.

De isotopen Br-79 en Br-81 komen in vrijwel gelijke hoeveelheid voor in de natuur.

Stoffen met een patroon van twee grote pieken met een afstand van 2 ertussen vanaf een massa van 80 bevatten vrijwel altijd broom.

Isotopen onderscheiden

In het huiswerk zagen we dat het met een IR spectrum niet mogelijk is om isotopen te onderscheiden.

Was dit nou propeen-1-ol, propeen-2-ol of propeen-3-ol?

Met IR kom je hier niet uit, met een massaspectrum erbij lukt dat wel!

Isotopen onderscheiden

We gaan met een massaspectrum isotopen onderscheiden.

We bekijken de stoffen 1-chloorpropaan en 2-chloorpropaan.  (C₃H₇Cl)

Deze stoffen hebben verschillende fragmentatiepatronen.

Teken alle fragmenten plus hun massa's die
kunnen ontstaan bij de fragmentatie van
1-chloorpropaan en 2-chloorpropaan.
Je mag er vanuit gaan dat een molecuul
maximaal 1 keer breekt.

1-chloorpropaan

- CH3+  (15)

- C2H5+  (29)

- C3H7+  (43)

- CH2Cl+ (49)

- C2H4Cl+ (63)

- Cl+ (35)

- C3H7Cl+ (78) 

2-chloorpropaan

- CH3+ (15)             

- C2H4Cl+ (63)     

- C3H7+ (43)         

- Cl+(35)                 

- C3H7Cl+ (78)    

 

1-chloorpropaan

2-chloorpropaan

Zijn er nog vragen?