13.3 Massaspectrometrie

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Massaspectrometrie

Wat is een massaspectrometer?

Wat zijn radicalen?

Hoe gebruik je massaspectrometrie voor kwalitatieve en kwantitatieve bepalingen?

Massaspectrometrie

• Wordt vooral gebruikt voor isotopen en moleculen
• Gebeurt in een massaspectrometer
• Moleculen krijgen een lading (ionisatie)
• Vallen uiteen in brokstukken (fragmentatie)
• Detector meet de massa en relatieve hoeveelheid van geladen deeltjes en geeft dit weer in een massaspectrum

Massaspectrometer

• Een stof wordt in de vacuümkamer geïoniseerd door een elektronenbundel:
• M + e- -> M+ + 2 e-
• Er ontstaan positieve ionen, M⁺.
  
• Deze ionen zijn onstabiel en vallen uiteen in fragmenten

Massaspectrometer

• De geladen deeltjes worden door een elektrisch veld versneld
• Ze worden aan het einde gedetecteerd
• Doordat de massa van de fragmenten verschilt, verschilt ook de versnelling:
• Grotere massa's doen er langer over dan lichtere massa's

Radicalen

• Bij fragmentatie kunnen ook radicalen ontstaan, naast ionen.
• Radicalen zijn niet-geladen deeltjes en dus ook niet zichtbaar in het massaspectrum
• Radicaal is een deeltje met oneven aantal elektronen waardoor er een ongepaard elektron is: De OH heeft een radicaal: de zwarte punt
• Radicalen voldoen niet aan de octet-regel

Voorbeeld van propaan-1-ol

• We gaan het massaspectrum van propaan-1-ol voorspellen 
• H₃C-CH₂-CH₂-OH

Voorbeeld van propaan-1-ol

• We gaan het massaspectrum van propaan-1-ol voorspellen 
• H₃C-CH₂-CH₂⁺ + _●OH
• _{15 + 14 + 14 = 43}
• _{Piek bij m/z = 43}

Voorbeeld van propaan-1-ol

• We gaan het massaspectrum van propaan-1-ol voorspellen 
• H₃C-CH₂⁺ + ●CH₂-OH
• _{15 + 14 = 29}
• _{Piek bij m/z = 29}

Voorbeeld van propaan-1-ol

• We gaan het massaspectrum van propaan-1-ol voorspellen 
• CH₃⁺ + ●CH₂-CH₂-OH
• _{15 = 15}
• _{Piek bij m/z = 15}

Voorbeeld van propaan-1-ol

• We gaan het massaspectrum van propaan-1-ol voorspellen 
• CH₃● + ⁺CH₂-CH₂-OH
• 14 + 14 + 17 = 45
• _{Piek bij m/z = 45}

Voorbeeld van propaan-1-ol

• We gaan het massaspectrum van propaan-1-ol voorspellen 
• CH₃-CH₂● + ⁺CH₂-OH
• 14 + 17 = 31
• _{Piek bij m/z = 31}

Voorbeeld van propaan-1-ol

• [H3C-CH2-CH2-OH]⁺    -> m/z = 60
• [H3C-CH2-CH2]⁺            -> m/z = 43
• [H3C-CH2]⁺                       -> m/z = 29
• [H3C]⁺                                  -> m/z = 15
• [CH₂-CH2-OH]⁺               -> m/z = 45
• [CH2-OH]⁺                          -> m/z = 31

Voorbeeld van propan-1-ol

Massaspectrum

• x-as: m/z (massa/lading): Lading is heel vaak 1, dus dan is m/z = m
• y-as: relatieve intensiteit: de hoogste piek wordt op 100% gesteld en de rest is relatief aan die piek.
• Intensiteit is een maat voor aantal deeltjes 

Binas tabel 39D

Massaspectrum

• Molecuul-ionpiek: de laatste piek: massa van het totale molecuul
• Binas Tabel 39D
• Massaspectrum kan je vergelijken met referentiespectrum
• Gebruikt bij dopingonderzoek of aantonen van verboden stoffen in eten.

Kwalitatieve analyse

Kwantitatieve analyse

• De piekhoogte is recht evenredig met de hoeveelheid van dat deeltje.
• Gebruik bij isotopen: Br-79 en Br-81 hebben verschillende massa, dus ook andere piek.
• Omdat je monster vaak een mengsel is, gebruik je het in combinatie met chromatografie: GC-MS of LC-MS

Massaspectrum van Br2

• Br-79 en Br-81
• Voorkomen in natuur:
  50,7 en 49,3 %
• Komt overeen met dit spectrum
• 158: Br-79 Br-79
• 160: Br-79 Br-81 en Br-81 Br-79
• 162: Br-81 Br-81

Waar verwacht je pieken bij Cl2? Er bestaan Cl-35 en Cl-37 isotopen

Massaspectrum van Cl2

• Cl-35 en Cl-37
• Voorkomen in natuur:
  75% en 25 %
• Komt overeen met dit spectrum
• 70: Cl-35 Cl-35
• 72: Cl-35 Cl-37 en Cl-37 en Cl-35
• 74: Cl-37 Cl-37

Wat kan je nu gaan doen?