H13.4 Massaspectrometrie

Massaspectrometrie

 Analysetechnieken
H10.5 Massaspectrometrie 
1 / 23
suivant
Slide 1: Diapositive
ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 6

Cette leçon contient 23 diapositives, avec quiz interactifs et diapositives de texte.

time-iconLa durée de la leçon est: 45 min

Éléments de cette leçon

Massaspectrometrie

 Analysetechnieken
H10.5 Massaspectrometrie 

Slide 1 - Diapositive

Een gaschromatograaf (GC) wordt vaak gecombineerd met een massaspectrometer (MS). De GC scheidt het mengsel en de stoffen worden één-voor-één geanalyseerd door de MS.
In de MS worden atoombindingen in de moleculen van de onderzochte stoffen  door een elektronenbombardement kapot gemaakt. Er ontstaan positief geladen fragmentionen.

Slide 2 - Diapositive

Leerdoelen:
  • Je kunt uitleggen hoe een massaspectrometer werkt
  • Je kunt in een massaspectrum kenmerkende patronen van een stof of deeltje herkennen
  • Je kunt de hoeveelheid van een stof in een mengsel berekenen en/of toelichten aan de hand van de piekhoogte in het massaspectrum 


Slide 3 - Diapositive

13.4 massaspectrometrie
1. elektronenkanon geeft + lading 
2. Magneet buigt kleine, geladen deeltjes het sterkst af
3. Detector zet massa en lading om in een spectrum
samengevat

Slide 4 - Diapositive

Massaspectrum
resultaat: een massaspectrum

Slide 5 - Diapositive

massaspectrum
  • Horizontale as: de m/z waarde; uitgaande van een ionlading z = 1+ komt dit overeen met de molecuulmassa in u. 
  • De laatste m/z piek (hoogste waarde) hoort bij het moleculair ion. Dit is eigenlijk het complete molecuul waarin alle atoombindingen nog intact zijn, maar waar slechts één elektron is weggeschoten. De piek bij m/z = 72 komt dus van het ion C5H12+.

Slide 6 - Diapositive

massaspectrum
  • op de verticale as staat de relatieve intensiteit: de hoogste piek wordt altijd op 100 gezet
  • de massa van de pieken zegt iets over de fragmentionen die zijn ontstaan. De piek bij m/z = 43 is van het ion C3H7+.
  • de afstand tussen de pieken zegt iets over de fragmenten die zijn afgesplitst. Het verschil tussen m/z = 72 en m/z = 57 is 15 u. Dit komt overeen met het fragment - CH3

Slide 7 - Diapositive

Het molecuul-ion ontstaat na...
A
beschieting met elektronen.
B
beschieting met protonen.
C
door het elektrische veld.
D
door het magnetische veld.

Slide 8 - Quiz

Het molecuul-ion is:
A
Negatief geladen
B
Positief geladen
C
Neutraal geladen
D
Kan zowel positief als negatief geladen zijn.

Slide 9 - Quiz

Het elektrisch veld...
A
zorgt ervoor dat er brokstukken ontstaan.
B
buigt de fragmenten af.
C
detecteert de fragmenten.
D
versnelt de fragmenten.

Slide 10 - Quiz

Het magnetisch veld...
A
zorgt ervoor dat er brokstukken ontstaan.
B
buigt de fragmenten af.
C
detecteert de fragmenten.
D
versnelt de fragmenten.

Slide 11 - Quiz

De detector registreert...
A
de massa van de brokstukken.
B
hoe vaak een bepaald brokstuk voorkomt.
C
hoe snel een brokstuk gaat.
D
de massa en hoe vaak een brokstuk voorkomt.

Slide 12 - Quiz

De hoogste piek in
een massaspectrum...
A
is van het fragment dat het meest voorkomt.
B
is van het fragment dat het zwaarst is.
C
is van het molecuul-ion.
D
is alle drie voorgaande antwoorden.

Slide 13 - Quiz

Analyseren van een massaspectrum
propaan-1-ol en propaan-2-ol hebben dezelfde molecuulformule, dus dezelfde massa (molecuulion m/z = 60), maar een heel verschillend massaspectrum: doordat de structuur anders is, zullen atoombindingen op andere plekken breken

Slide 14 - Diapositive

In het massaspectrum van pentaan, C5H12, komt ook een piek voor bij een m/z waarde van 29. Door welk fragmention kan deze piek veroorzaakt zijn? Ga uit van een lading van fragmentionen van z = 1+.
A
CH3+
B
C2H5+
C
C4H9+
D
COH+

Slide 15 - Quiz

Isotopen
De daadwerkelijke massa wordt gemeten
Daardoor zijn ook afzonderlijke 
isotopen zichtbaar
Je kan de verhouding van de
isotopen aflezen in het 
spectrum en vergelijken met 
BinasTabel 25.
Vooral met broom en chloor
gaat dat goed.

Slide 16 - Diapositive

M+1 pieken
De piek van het molecuulion is nu niet de piek bij de hoogste m/z waarde, want deze piek (bij m/z = 47) is maar héél klein. 
Dat komt omdat het molecuul hier een C-13 isotoop bevat. 

Slechts 1% van de koolstofatomen is een C-13 isotoop (zie Binas 25A), vandaar de kleine piek bij m/z = 47. De molecuulmassa is hier 46 u.

Slide 17 - Diapositive

hoe meer C-atomen in de keten, hoe meer C-13 voorkomt, hoe hoger de piek M+1. De hoogte van de M+1 piek ten opzichte van de M-piek is een indicatie voor het aantal C-atomen in het molecuul

Slide 18 - Diapositive

Massaspectra analyseren
  • Kijk of je het molecuulion kunt vinden
  • Bekijk de pieken met de grootste intensiteit
  • Bekijk of je de piek kunt koppelen aan een fragmention
  • Bekijk of je de verschillen in M/Z kunt koppelen aan een neutraal fragment 
  • Puzzelen!
BINAS tabel 39D:
--> tabel met neutrale fragmenten  
--> tabel met fragmentionen 

Slide 19 - Diapositive

voorbeeld
Van welke koolstofverbinding is dit massaspectrum? 
  • molecuulion: m/z = 46 u
  • hoeveel C-atomen kunnen er dus maximaal aanwezig zijn? (C = 12 u)
  • Het zou propaan (C3H8) kunnen zijn. Maar ethanol (C2H5OH) is ook 46 u. Dus van welke stof is dit spectrum nu? De andere (grote) pieken helpen je bij het ophelderen van de structuur van het molecuul.

Slide 20 - Diapositive

Propaan of ethanol? Hoe pak je dit aan?
  •  Stap 1: teken de structuurformules van de mogelijke stoffen.
  • Stap 2: verbreek denkbeeldig (steeds meer) atoombindingen in de mogelijke stoffen en teken de structuurformules van de mogelijke fragmentionen die kunnen ontstaan. 
  • Stap 3: bereken de massa's (in u) van alle mogelijke fragmentionen
  • Stap 4: vergelijk je resultaten met de pieken in het massaspectrum.

Slide 21 - Diapositive

Leg uit of dit massaspectrum van propaan of van ethanol is.

Dit is het massaspectrum van ..., omdat ....
A
propaan, omdat een piek bij m/z = 29 duidt op een fragmention van propaan
B
ethanol, omdat een piek bij m/z = 29 duidt op een fragmention van ethanol
C
propaan, omdat een piek bij m/z = 31 duidt op een fragmention van propaan
D
ethanol, omdat een piek bij m/z = 31 duidt op een fragmention van ethanol

Slide 22 - Quiz

eigen werk/huiswerk
 Maak opgave 31, 32 en 35 van 10.5
Vergeet het GC practicum niet 
totdat je de volgende leerdoelen beheerst:
  • Je kunt uitleggen hoe een massaspectrometer werkt
  • Je kunt in een massaspectrum kenmerkende patronen van een stof of deeltje herkennen

Slide 23 - Diapositive