Elektron paramagnit rezonans asoslari. Yadro magnit rezonansi

MASS SPEKROMETRIYA
Bu usul asosan spektroskopik usullardan farq qiladi. Mass-spektrometriya usullari moddaning ionlanishiga, ionlarni nisbatiga ko'ra ajratishga asoslangan ( m/z), va hosil bo'lgan parchalar massasini ro'yxatga olish.
Mass-spektrometriyaning nazariy va eksperimental asoslarini D.D. Tomson birinchi marta 1912 yilda musbat ionlarning massa spektrini olish uchun qurilma yaratdi. Biroq, uning qurilmasi past aniqlikka ega edi. Uning shogirdi F. Aston 1918 yilda ruxsatni sezilarli darajada oshirdi va birinchi marta o'z qurilmasida elementlarning izotoplarini topdi. Chikagoda F.Aston bilan deyarli bir vaqtda A.Dempster birinchi massa spektrometrini qurdi, bunda ko‘ndalang magnit maydon analizator vazifasini bajardi va ion oqimlari elektr usullar bilan o‘lchandi. Uning sxemasi zamonaviy qurilmalarda ham qo'llaniladi.
Molekulalarning ionlanishi shunday sharoitda amalga oshirilishi kerakki, natijada hosil bo'lgan ion, ionlanish usulidan qat'iy nazar, boshqa molekulalar yoki ionlar bilan hech qanday to'qnashuvga uchramaydi. Bu ion va molekula xossalari o'rtasidagi munosabatni o'rnatish uchun zarur.
Ionlash usullari
Ionlash turli usullar bilan amalga oshirilishi mumkin.
1. Elektron ta'sirli ionlanish (EI) usuli.
Bu ion manbalarining soddaligi va mavjudligi va ularning yuqori samaradorligi tufayli ionlarni olishning eng keng tarqalgan usuli hisoblanadi. Faraz qilaylik, elektronlar oqimi moddaning bug'lari orqali o'tadi, uning energiyasini asta-sekin oshirish mumkin. Agar bu energiya ma'lum darajaga yetsa, elektron molekula bilan to'qnashganda, molekulyar ion hosil bo'lishi bilan elektron undan "uyilishi" mumkin: ko'p atomli molekula molekulyar ion (radikal kation)
Berilgan molekuladan ion hosil bo'ladigan bombardimon elektronlarning eng past energiyasi deyiladi. moddaning ionlanish energiyasi. Ionlanish energiyasi molekula o'ziga eng kam bog'langan elektronni ushlab turish kuchining o'lchovidir. Organik molekulalar uchun ionlanish energiyasi 9 ÷ 12 eV ni tashkil qiladi.
Agar elektron energiyasi ionlanish energiyasidan sezilarli darajada oshsa, hosil bo'lgan molekulyar ion ortiqcha energiya oladi, bu undagi aloqalarni uzish uchun etarli bo'lishi mumkin. Molekulyar ion kichikroq massali zarrachalarga (parchalarga) parchalanadi. Bunday jarayon deyiladi parchalanish . Mass-spektrometriya amaliyotida molekulyar ionning parchalanishini ta'minlaydigan energiyasi 30÷100 eV bo'lgan elektronlardan foydalaniladi.
Molekulyar ionlar Bular massalari ionlangan molekulaning massasiga teng bo'lgan ionlardir. Afsuski, ionlarning tuzilishini aniqlashning bevosita usullari mavjud emas. Shuning uchun molekulyar ion (M +) va neytral molekula (M) tuzilishining o'ziga xosligi haqidagi taxmin ko'pincha qo'llaniladi. Oddiy, kichik molekulalar uchun molekulyar ion hosil bo'lish ehtimoli katta. Molekuladagi atomlar sonining ko'payishi bilan molekulyar ionning parchalanish ehtimoli ortadi.
Molekulyar ion parchalanishining ikkita asosiy turi mavjud - dissotsiatsiya va qayta joylashish.
Dissotsiatsiya- aloqalar ketma-ketligi saqlanib qolgan holda molekulyar ionning parchalanishi. Jarayon natijasida kation va radikal hosil bo'ladi:

Uglevodorodlarning dissotsiatsiyasi toq m/z nisbatlarga ega bo‘laklarga olib keladi. Qayta guruhlash bog'lanishlar ketma-ketligining o'zgarishi bilan birga, kichikroq massali yangi radikal kation va neytral barqaror molekula (H 2 O, CO, CO 2 va boshqalar) hosil bo'ladi:
Uglevodorodlar va kislorod o'z ichiga olgan birikmalarning qayta joylashishi teng m / z nisbati bo'lgan fragmentga olib keladi. Olingan bo'laklarning massasini va ularning nisbiy miqdorini o'lchash organik birikmalarning tuzilishi haqida qimmatli ma'lumotlarni beradi.
Mass-spektrometr qurilmasini ko'rib chiqamiz. Mass-spektrometrda quyidagi funktsiyalarni bajarish uchun birliklar bo'lishi kerak:
1) namunani ionlash,
2) elektr maydoni ta'sirida ionlarni tezlashtirish,
3) ionlarni m/z nisbati bo'yicha taqsimlash,
4) mos keladigan elektr signali bilan ionlarni aniqlash

1 - elektronlar manbai; 2 - ionlash kamerasi; 3 - tezlashtiruvchi plitalar (salbiy potentsial); 4 - magnit; 5 - bo'shliq; 6 - ion kollektori (ion detektori)
Massa spektrini olish uchun moddalarning bug'lari ionlash kamerasiga maxsus puflash tizimi yordamida oz miqdorda kiritiladi. (2) , bu erda chuqur vakuum saqlanadi (bosim 10 -6 mm Hg). Moddaning molekulalari issiq katod tomonidan chiqarilgan elektronlar oqimi bilan bombardimon qilinadi (1). Olingan ionlar kichik potentsial farq bilan ionlanish kamerasidan tashqariga chiqariladi (3). Natijada paydo bo'lgan ion oqimi tezlashadi, kuchli elektr maydoniga yo'naltiriladi va magnit maydonga kiradi. (4).
Modda molekulalarining elektronlar tomonidan bombardimon qilinishi natijasida musbat yoki manfiy zaryadga ega bo'lgan zarralar, shuningdek neytral zarralar hosil bo'ladi. Zarralar oqimi magnit maydondan o'tganda neytral zarralar yo'nalishini o'zgartirmaydi, musbat va manfiy zarralar esa turli yo'nalishlarda buriladi. Ionlarning egilishi ularning zaryadiga proporsional va massasiga teskari proportsionaldir.
M/z ning o'ziga xos qiymati bilan tavsiflangan har bir alohida ion ma'lum magnit maydon kuchi uchun o'z traektoriyasi bo'ylab harakatlanadi. Ommaviy skanerlash oralig'i magnit maydon kuchini yoki elektr maydon potentsialini o'zgartirish orqali o'zgartirilishi mumkin.
An'anaviy massa spektrometriyasida faqat ijobiy zaryadga ega bo'lgan zarralarni ro'yxatga olish odatiy holdir, chunki. molekulalar elektronlar bilan bombardimon qilinganda, odatda manfiy zaryadlanganlarga qaraganda ko'proq musbat zaryadlangan ionlar mavjud. Agar manfiy zaryadlangan ionlarni o'rganish zarur bo'lsa, tezlanish potentsialining belgisini o'zgartirish kerak (tezlanish plitalari).
Agar magnit maydondan ionlarning chiqishiga yozib olish moslamasi o'rnatilgan bo'lsa, u holda m/z qiymatlarida farq qiluvchi zarralar alohida signallarni beradi. Signalning intensivligi ma'lum m/z qiymatiga ega bo'lgan zarrachalar soniga mutanosib bo'ladi. Signallarning intensivligi mm bilan ifodalangan balandligi sifatida aniqlanadi. Maksimal intensivlikka ega cho'qqining balandligi 100% (tayanch cho'qqi) sifatida qabul qilinadi, qolgan cho'qqilarning intensivligi proportsional ravishda qayta hisoblab chiqiladi va foiz sifatida ifodalanadi.

Xulosa
Xulosa qilib shuni aytishn mumkinki yuqoridagilardan ko'rinib turibdiki, EPR usuli organik geokimyo uchun katta ahamiyatga ega. Ushbu usul boshqa usullardan ustunligini ta'minlaydigan juda muhim fazilatlarga ega, xususan:

• 
  Tez tahlil
  
• 
  Eng kichik kimyoviy aralashuvsiz tahlillarni o'tkazish
  
• 
  Tahlilning aniqligi
  
• 
  Vanadiy ionlarini aniqlashning qulayligi, bu organik moddaning kelib chiqishini aniqlashga yordam beradi.
  

EPR usulidan foydalanib, tetrapirrol pigmentlarining evolyutsiyasini aniqlash uchun zamonaviy cho'kindilarning asfaltenlari o'rganiladi, DOM asfaltenlari neft manbalari qatlamlarini diagnostika qilishda (xususan, OM turini aniqlashda), katagenez darajasining ta'sirida o'rganiladi. OPCda DOM asfaltenlari o'rganiladi, moylarning paramagnit xossalari (STS vanadiy) o'rganiladi, ko'mirlarning paramagnetizmi o'rganiladi, katagenezga qarab keragenning EPR parametrlari o'rganiladi va boshqalar.

Foydalanilgan adabiyotlar

1. 
   Belonov A.M. Tabiiy shakllanishlarni o'rganishda magnit rezonans. Leningrad "Nedra" Leningrad filiali 1987 yil, 191 p.
   
2. 
   Borisova L.S. G'arbiy Sibir moylarida asfaltenlarning geokimyosi / L.S. Borisov // Neft va gaz geologiyasi - 2009 - No 1. - p.76-80.
   
3. 
   Borisova L.S. G'arbiy Sibirning dispers organik moddalari va moylarining geterotsiklik komponentlari // Geologiya va geofizika. - 2004. - 7-son. - 884-894-betlar.
   
4. 
   Borisova L, S., Gilinskaya L.G., E.A. Kostyreva va boshqa tarqatish V +4G'arbiy Sibirning neft ishlab chiqaruvchi jinslari va moylarining asfaltenlarida / G'arbiy Sibirning neft ishlab chiqaruvchi jinslarining organik geokimyosi: referat. hisobot ilmiy Uchrashuvlar / IGNG SB RAS. - Novosibirsk, 2009. - 147-149-betlar.
   
5. 
   Dindoin V.M. Organik geokimyoda zamonaviy tahlil usullari. SNIIGGIMS 2008 ma'lumotlari, 166-son, 23 p.
   
6. 
   Unger F.G., Andreeva L.N. Neft kimyosining asosiy jihatlari. Novosibirsk, VO "Nauka", 2012, 187 p.