Ionkromatográfia ((gpy)IC: Ion Chromatography) · 2009. 11. 18. · Ionkromatográfia ((gpy)IC:...
Transcript of Ionkromatográfia ((gpy)IC: Ion Chromatography) · 2009. 11. 18. · Ionkromatográfia ((gpy)IC:...
Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)( g p y)
Ionok elvaacutelasztaacutesa elteacuterő sebesseacuteggel haladnak aacutet egy megfelelőenmegvaacutelasztott oszloponmegvaacutelasztott oszlopon
Ioncsereacutelő gyantaacutek
1971 bdquoforced flow chromatographyrdquoN2 gaacutez +UV-Vis spektrofotometria Fe(III) elvaacutelasztaacutesa
HPLC fejlődeacutese megteremtette a műszeres haacutetteret az IC fejleszteacuteseacutehezhiaacutenyoztak a detektorok (klasszikus HPLC detektorok nem alkalmasak)hiaacutenyoztak a detektorok (klasszikus HPLC detektorok nem alkalmasak)
1975 vezetőkeacutepesseacuteg-meacutereacutesen alapuloacute detektaacutelaacutes modern IC
elvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopelvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopszulfonaacutelt polisztirol-DVBkicsiny ioncserekapacitaacutes 002 mmolgy p g
elnyomoacuterdquo oszlopbdquoelnyomoacute oszlopnagy ioncserekapacitaacutes
Ionkromatograacutef Dionex Cog f
Kationokra spektrofotometriaacutes meghataacuterozaacutesok leacuteteztek koraacutebban isAnionokra kicsiny koncentraacutecioacuteban (ppm) nem volt analitikai moacutedszer
Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)
elvaacutelasztaacutes aacutelloacute- eacutes mozgoacutefaacutezis koumlzoumltti ioncsere-egyensuacutelyon alapul
szervetlen eacutes szerves ionok elvaacutelasztaacutesaacutera Minta halmazaacutellapota
folyadeacutek
nagyhateacutekonysaacuteguacute analitikai moacutedszerkvalitatiacutev amp kvantitatiacutev informaacutecioacutek
oumlsszetett mintaacutek analiacutezise
Mozgoacutefaacutezisa folyadeacutekAacutelloacutefaacutezisa ioncsereacutelő
technikai kivitelezeacutes oszlopoumlsszetett mintaacutek analiacutezisea mintaacutet alkotoacute komponensek szeacutetvaacutelasztaacutesa
technikai kivitelezeacutes oszlop(kiszoriacutetaacutesos) eluacutecioacutes analiacutezis
Ionkromatograacutef feleacutepiacuteteacutese hasonloacute a HPLC-hez
Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel
1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele
integB3 eluacutecioacute
graacutelis detek
A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri
AMinta A amp B
idő
ktor
AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik
időAnalitikai informaacutecioacute
minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel
diftAtB
bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny
mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete
fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra
s detektor
időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben
Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel
Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők
Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők
bullanioncsereacutelőkbullerős
bullgyenge
erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH
erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport
Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
anioncsereacutelőanioncsereacutelő
n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-
Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH
Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes
hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )
MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken
p g
eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel
szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo
Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis
n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)
3 ( SO3)n
Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)
n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O
An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű
hidroxidion keruumll az oldatba
lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok
vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna
detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
elvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopelvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopszulfonaacutelt polisztirol-DVBkicsiny ioncserekapacitaacutes 002 mmolgy p g
elnyomoacuterdquo oszlopbdquoelnyomoacute oszlopnagy ioncserekapacitaacutes
Ionkromatograacutef Dionex Cog f
Kationokra spektrofotometriaacutes meghataacuterozaacutesok leacuteteztek koraacutebban isAnionokra kicsiny koncentraacutecioacuteban (ppm) nem volt analitikai moacutedszer
Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)
elvaacutelasztaacutes aacutelloacute- eacutes mozgoacutefaacutezis koumlzoumltti ioncsere-egyensuacutelyon alapul
szervetlen eacutes szerves ionok elvaacutelasztaacutesaacutera Minta halmazaacutellapota
folyadeacutek
nagyhateacutekonysaacuteguacute analitikai moacutedszerkvalitatiacutev amp kvantitatiacutev informaacutecioacutek
oumlsszetett mintaacutek analiacutezise
Mozgoacutefaacutezisa folyadeacutekAacutelloacutefaacutezisa ioncsereacutelő
technikai kivitelezeacutes oszlopoumlsszetett mintaacutek analiacutezisea mintaacutet alkotoacute komponensek szeacutetvaacutelasztaacutesa
technikai kivitelezeacutes oszlop(kiszoriacutetaacutesos) eluacutecioacutes analiacutezis
Ionkromatograacutef feleacutepiacuteteacutese hasonloacute a HPLC-hez
Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel
1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele
integB3 eluacutecioacute
graacutelis detek
A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri
AMinta A amp B
idő
ktor
AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik
időAnalitikai informaacutecioacute
minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel
diftAtB
bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny
mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete
fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra
s detektor
időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben
Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel
Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők
Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők
bullanioncsereacutelőkbullerős
bullgyenge
erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH
erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport
Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
anioncsereacutelőanioncsereacutelő
n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-
Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH
Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes
hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )
MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken
p g
eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel
szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo
Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis
n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)
3 ( SO3)n
Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)
n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O
An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű
hidroxidion keruumll az oldatba
lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok
vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna
detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)
elvaacutelasztaacutes aacutelloacute- eacutes mozgoacutefaacutezis koumlzoumltti ioncsere-egyensuacutelyon alapul
szervetlen eacutes szerves ionok elvaacutelasztaacutesaacutera Minta halmazaacutellapota
folyadeacutek
nagyhateacutekonysaacuteguacute analitikai moacutedszerkvalitatiacutev amp kvantitatiacutev informaacutecioacutek
oumlsszetett mintaacutek analiacutezise
Mozgoacutefaacutezisa folyadeacutekAacutelloacutefaacutezisa ioncsereacutelő
technikai kivitelezeacutes oszlopoumlsszetett mintaacutek analiacutezisea mintaacutet alkotoacute komponensek szeacutetvaacutelasztaacutesa
technikai kivitelezeacutes oszlop(kiszoriacutetaacutesos) eluacutecioacutes analiacutezis
Ionkromatograacutef feleacutepiacuteteacutese hasonloacute a HPLC-hez
Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel
1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele
integB3 eluacutecioacute
graacutelis detek
A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri
AMinta A amp B
idő
ktor
AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik
időAnalitikai informaacutecioacute
minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel
diftAtB
bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny
mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete
fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra
s detektor
időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben
Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel
Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők
Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők
bullanioncsereacutelőkbullerős
bullgyenge
erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH
erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport
Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
anioncsereacutelőanioncsereacutelő
n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-
Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH
Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes
hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )
MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken
p g
eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel
szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo
Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis
n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)
3 ( SO3)n
Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)
n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O
An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű
hidroxidion keruumll az oldatba
lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok
vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna
detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel
1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele
integB3 eluacutecioacute
graacutelis detek
A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri
AMinta A amp B
idő
ktor
AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik
időAnalitikai informaacutecioacute
minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel
diftAtB
bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny
mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete
fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra
s detektor
időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben
Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel
Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők
Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők
bullanioncsereacutelőkbullerős
bullgyenge
erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH
erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport
Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
anioncsereacutelőanioncsereacutelő
n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-
Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH
Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes
hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )
MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken
p g
eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel
szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo
Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis
n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)
3 ( SO3)n
Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)
n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O
An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű
hidroxidion keruumll az oldatba
lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok
vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna
detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel
Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők
Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők
bullanioncsereacutelőkbullerős
bullgyenge
erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH
erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport
Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
anioncsereacutelőanioncsereacutelő
n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-
Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH
Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes
hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )
MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken
p g
eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel
szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo
Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis
n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)
3 ( SO3)n
Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)
n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O
An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű
hidroxidion keruumll az oldatba
lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok
vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna
detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH
Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes
hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )
MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken
p g
eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel
szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo
Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis
n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)
3 ( SO3)n
Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)
n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O
An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű
hidroxidion keruumll az oldatba
lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok
vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna
detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis
n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+
Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)
3 ( SO3)n
Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)
n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O
An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű
hidroxidion keruumll az oldatba
lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok
vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes
eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna
detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor
Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel
p
regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes
Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek
TOumlLTET E A TOumlLTET A E
Anioncsereacutelő
TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa
eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa
detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )
Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav
Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav
bullborkősavbullcitromsav
UV Vis
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
1980rsquo
Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek
bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))
Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))
polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep
szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14
szilikageacutel pH 3-8
kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok
z g p
mikro amp makro
llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Kationcsereacutelő
HO3SHO3S
HO3S SO3H
ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Anioncsereacutelő
+CH2N+ R3
CH2N+ R3
R3+NCH2
CH2N+ R3
ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH
SiO2
OH
OH2
OHOH
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
H = A + Bu + C u
A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]
C u
BuHmin
A
u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek
uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)
minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )
mikroliterfecskendő
A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg
hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa
( i i )(reciprocating pump)
teacuterfogat 10 100 microl
pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)
Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa
loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege
idő
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie
a minta ionjainak meacutereacuteseacutere
bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)
El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat
Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag
koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet
f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev
nem destruktiacutev
dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez
lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )
eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)
kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)
meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens
Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo
(splitter)meacuterő aacuteg
reacutes(splitter)
DET
cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I
feacutenyforraacutes
TEKTf i aacute
I0 I0y
monokromaacutetor
TOR
referencia aacuteg
FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa
Detektorfotodioacuteda
Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)
polikromaacutetor
feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor
Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa
eacute
monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )
feacutenyforraacutesmonokromaacutetor
D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri
pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor
V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R
Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy
K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel
egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet
ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg
ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek
El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet
Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V
bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is
based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the
connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is
Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y
applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background
th h th d t ti A lifi d
zaj csoumlkkenteacutese
passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria
Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)
ALKALMAZAacuteSOK
KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Koumlrnyezetveacutedelmi
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa
HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography
CH3
SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3
CH
CH3-+
CH3
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Kapillaacuteris elektroforeacutezis
l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak
elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul
elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa
κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]
mκ
=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm
Kohlrausch első toumlrveacutenye
+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]
λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ
Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]
ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban
F l kt őFe=zieE
Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]
suacuterloacutedaacutes miatt
Fs=kηvi0
k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi
0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban
Stokes-toumlrveacuteny k=6πr
F F Eezi0
ri az i ion hidrodinamikai sugara
A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er
vi
ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a
teacutererősseacuteggel
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Evi
i =micro mozgeacutekonysaacuteg
i
ii r
ezπη
micro6
= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη
valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)
microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg
qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR
qeffeffi πη
micro6
=R az ion teljes sugaraη
az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak
negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
PC
D
PC
E EKDD
PP
Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo
A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi
szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
ELE
kation
EKTR
semleges
ROFE molekula
i
ERO
anionGRA
microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +
M
microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes
bemenet +kimenet -
kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF
anion kontramigraacutel
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
D katoacuted (-) anoacuted (+)
D
EOF
vk
va
inletoutletVV
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
k d ( )d ( )D
katoacuted (-)anoacuted (+) EOF
vk
va
inletoutlet inletoutletV
Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris
koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető
kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)
bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban
25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm
bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon
Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel
Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv
UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg
MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
UV-Vis
Lambert-Beer A=εcl
haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
fluoreszcencia
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA
A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők
ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni
bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk
noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők
feszuumlltseacutegen dolgozni
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
I
U
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Mintabevitel
hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa
elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa
elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten
bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben
Pufferkoncentraacutecioacute
C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese
darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)
i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Aacuteramlaacutesi profil
EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes
l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos
laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja
bullpH
Elő oumlk
p
Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő
bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy
Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg
bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba
KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari
Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Minőseacutegi analiacutezis
Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg
A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)
oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel
koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg
r tx r
Rx
=jel
tx rRr
időtx
jel
időtxtr
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek
mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval
Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese
1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer
3 belső standard moacutedszer
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1
T = mc
T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)
idő
j
T
jelc2 T2
1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok
ismeretlen oldat T
T3
ismeretlen oldat Tx
T
jel
idő
c3 T3
T2
Tx
m
3 T3T1
cidő
c1 c2 c3
cx
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Standard addiacutecioacute jelcx Tx
T1 x= idő
j
1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=
T
jelcx+ c1 T1
x
2xTx+T2T2=T2x-Tx
T2
T1
idő
jel c2 + c T2Txc2 + cx T2
x
ccx c1 c2
idő
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag
a mintaacuten beluumlli referencia
roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot
a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet
Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes
eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg
Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő
retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis
bullanyagi minőseacuteg
r t Rx
=
bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis
i ő eacute rtx r
Rr
=bullminőseacutegbullhossz
bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb
minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese
Toumlmegspektromeacuteter
Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)
1922 1989 2002
Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza
1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute
3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa
A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese
vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer
mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor
vaacutekuumrendszer
A vaacutekuumrendszer
1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani
az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba
kb 10-3 Pa
keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa
vaacutekuumszivattyuacute
2 nagyvaacutekuum 10 Pa
1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)
Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa
előnye kicsiny haacutetteacuterzaj
Előny
Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute
Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute
anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet
Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika
EI
1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes
helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V
EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm
elektronok Uenergia molekulaenergia
gerjesztett molekula
elektron emisszioacute
molekulaion fragmens ionokg
fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)
aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a
hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei
mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute
RH RH+e-RH RH+
RH+ + M MH+ + R protontranszfer
primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4
+ + 2endash (CH3+)
k d i keacute ődeacute
a) proton transzferCH5
+ + MH = CH4 + MH2+
szekunder-ion keacutepződeacutesCH4
+ + CH4 = CH5+ + CH3
(CH3+ + CH4 = C2H5
+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3
+ + MH = CH4 + M+
(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)
c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4
+ + MH = CH4 + MH+
Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)
R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia
Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően
[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+
Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)
minta elpaacuterologtataacutesT
ionizaacutelaacutes
kapcsolt technikaacutek HPLC-MS
bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute
bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi
Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)
MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid
( )
hνlaser
Gas phase ions
g
Ta +
++
++
++
rge
ldquoTime-of fligthrdquotube
+
+
+
++
+
++
++
et
++
+++ ++
+ +
Uacc source
Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa
JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont
bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes
bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor
Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok
Ionok elvaacutelasztaacutesa
maacutegnes
Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa
E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes
ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2
q z frac12 mv2 = zeU
v = mzeU2
aacute
m
ionforraacutes detektor
Lorentz-erő
mv2r= zevBFL = zevB
Fc = mv2rFL= Fc
zevBmv2
r =
r = mv(zeB) = (mz) (veB)
Elektrosztatikus analizaacutetor
egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott
keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes
Kvadrupoacutelus analizaacutetorok
olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor
1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor
egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki
az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g
oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek
Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo
Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy
Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső
maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos
ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)
U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2
Tandem MSMSMS
QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF
Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF
TOFTOF
szerkezetvizsgaacutelat
bdquoin timerdquo IT
MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes
Detektorok
az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg
pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben
elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus
Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat
loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk
fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat
f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk
jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny
Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort
draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)
Kapcsolt technikaacutek
A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet
valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek
A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll
elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges
A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest
minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese
a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek
kombinaacutelaacutesaacutet
A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz
bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta
alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a
haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes
karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl
vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p
felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek
Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS
N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej
ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa
ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION
APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)
nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute
CEMS
GCMSInterface
bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa
kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes
EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute
fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes
bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g
toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem
molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal
leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion
unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion
relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16
I 100mz = 15
Ir = 100Ir asymp 95
mz = 14
mz = 17I 1 1
Ir asymp 20
Ir = 11
mz
Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa
Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423
A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O
A C elmeacuteleti spektrumaA+1
1200
A C elmeacuteleti spektruma
08
09
05
06
07
danc
e
03
04
05
Abu
nd
01
02
1300
100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz
00
A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma
12000
07
08
10 1 1 1105
06
ance
10 x 11 = 11
03
04
Abu
nda
01
02
12100
122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03
118 120 122 124 126 128 130 132mz
0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903
A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma
120100
030
035 120000
020
025
danc
e 120200
010
015Abu
nd
005
010120301
1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07
1200 1205 1210 1215 1220mz
000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107
A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma
0121201103
120120412009 03
009
010
01112012041200903
12013041200802
006
007
008
unda
nce
1201404
1200702
1201505
003
004
005Abu
12006021201605
12017 0512005 01
000
001
00212017051200501
12018061200401 1201906
1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916
12000 12010 12020 12030 12040 12050mz
Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2
045
0507892
8091
035
040
0 20
025
030
Abu
ndan
ce
010
015
020
77 78 79 80 81 82000
005
mz
2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25
15983
0 35
040
045
025
030
035
unda
nce
1578416183
015
020Abu
000
005
010
156 157 158 159 160 161 162 163mz
3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125
2387524075
030
035
020
025
danc
e
0 10
015Abu
nd
2367624275
005
010
235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz
000
Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa
1 Br 2 csuacutecs 50-50
2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25
3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n
(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111
(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641
hexaacuten C6H14
homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel
Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n
molekulaionboacutel CnH2n-1
(CnH2n+1)+ ionboacutel
C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83
3-Pentanol C5H12O M = 8815
Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes
Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok
14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok
N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S
tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak
relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78
I 100Ir = 100
mz = 79I 6 6
mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76
Ir asymp 5
mz
naftalin C10H8
MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE
spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)
gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)
gyors
1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs
3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema
IONIZAacuteCIOacute
4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET
molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve
bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg