Масс-спектрометры для анализа изотопов стабильных

Масс-спектрометры для анализа изотопов стабильных 200 Мастики кислотоупорные — см. Кислотоупорные замазки Матирующие вещества 751 Матричные теории 223 Мединал 942 [c.537]

Масс-спектрометрический метод анализа основан на ионизации атомов и молекул изучаемого вещества и последующем разделении образующихся ионов в пространстве или во времени. Первые масс-спектры были получены в Великобритании Дж. Томсоном (1910), а затем Ф. У. Астоном (1919). Они привели к открытию стабильных изотопов, и вначале масс-спектрометрия применялась преимущественно для определения изотопного состава элементов и измерения их атомных масс. [c.364]

Качественные теории масс-спектрометрии базируются на ряде эмпирических закономерностей, которые установлены при анализе масс-спектров соединений, строение которых известно. В общем случае структуры ионов, образующихся в масс-спектре, неизвестны. В соответствии с качественными теориями фрагментным ионам приписывают структуру с учетом механизма их образования. При этом, придавая иону ту или иную структуру, исходят из того, что распад молекулярных ионов протекает с минимальными структурными изменениями на каждой стадии распада. Основная трудность заключается в определении механизма образования фрагментных ионов. В некоторых случаях такие механизмы были установлены, например, с помощью применения соединений, меченных стабильными изотопами. Трудность заключается также и в том, что предполагаемая структура ионов и механизм их образования чаще всего не подтверждаются термохимическими методами. [c.92]

Анализ состоит в добавлении к исследуемому образцу известного количества стабильного изотопа определяемого элемента, гомогенном смешении, выделении, химической очистке и определении соотношения изотопов с помощью масс-спектрометра. [c.231]

Содержание кислорода также определяют методом изотопного обмена [1293] с использованием стабильного изотопа 0. Процесс проводят в железной ванне дозировочные образцы готовят из порошкообразного титана и тяжелой воды. Изотопное равновесие в системе устанавливается в течение 20 мин. при 1800° С. Газ отбирают в ампулу и анализируют на масс-спектрометре. В 5 г Ке определяют 2-10 % О с ошибкой 1%. Продолжительность анализа 3 часа. [c.277]

Учитывая возрастающее количество ограничений на использование радиоизотопов в клинических исследованиях человека, МС-анализ с ионизацией ИСП приобретает исключительное значение в медицине, особенно если учесть уникальную способность масс-спектрометров с ИСП к быстрому (за 1-2 мин) определению концентрации стабильных изотопов в жидкостях тела человека. [c.854]

Существует два метода изотопного анализа газообразующих элементов масс-спектрометрия и эмиссионная спектрометрия. При этом используются различия в масс- и эмиссионных спектрах стабильных изотопов, обусловленные отличиями в массах атомов этих элементов. [c.929]

Масс-спектрометрия до настоящего времени является одним из основных методов получения информации о массах ядер и атомов и оценки распространенности изотопов в природе. По соотношению масс изотопов материнского и дочернего излучений (пар и—РЬ, К— Аг, КЬ—8г) определяют возраст горных пород, геологических, археологических и других объектов. Изотопный масс-спектрометрический анализ щ)именяют в методе меченых атомов, когда в качестве метки используют стабильные изотопы. [c.364]

В природе встречаются все типы стабильных ядер. Их относительная распространенность может изменяться в широких пределах — в 10 раз. Определение распространенностей изотопов было проведено рядом авторов, и полученные результаты использовались для объяснения процесса образования элементов [16, 1968] подобные измерения большей частью осуществлялись в области спектро-аналитических астрономических наблюдений и неорганической химии. Чувствительность масс-спектрометрического анализа образцов, приготовленных в удобной для изучения форме, высока, однако необходимо признать, что этот метод не является во всех случаях лучшим или наиболее чувствительным. Часто обычные химические методы оказываются более приемлемыми. Например, наличие некоторых химических соединений в воздухе легче устанавливается при пропускании больших количеств образца через соответствующий реагент при этом нет необходимости проводить обогащение для повышения чувствительности обнаружения примесей. Радиоактивные изотопы с гораздо большей чувствительностью обнаруживаются путем регистрации излучения, чем методом масс-спектрометрии. Так, например, в мл тяжелой воды, полученной из 13 ООО т поверхностных вод Норвегии, была определена молярная доля трития, равная 3,2-10 , что позволило установить мольную долю трития в водороде этих вод, равную 10 [797]. Масс-спектро-метрический метод не обладает подобной чувствительностью. Однако преимущества его в определении относительной распространенности изотопов элементов неоспоримы. В настоящей главе будут рассмотрены подобные измерения, а также измерения относительных количеств различных положительных осколочных ионов в масс-спектрах химических соединений. Применение метода анализа изотопного состава рассмотрено в конце настоящей главы, применение в химическом анализе обсуждено в гл. 8. [c.70]

Интенсивное применение в течение последних двух десятилетий физических методов, в частности спектроскопии в ультрафиолетовой и инфракрасной областях, а позднее ЯМР-спектроскопии, способствовало большому прогрессу и, возможно, даже произвело революцию в области установления структуры органических молекул, особенно молекул природных соединений. В противоположность указанным выше методам масс-спектрометрии уделяли очень мало внимания как в химии природных соединений, так и в органической химии в целом, несмотря на то что за последние десять лет начали выпускаться масс-спектро-метры очень высокого качества. Такое положение создалось, вероятно, частично потому, что масс-спектрометры благодаря высокой точности и хорошей воспроизводимости масс-спектров являются превосходными точными приборами для количественного анализа и их широкое ирименение для этих целей не стимулировало поисков новых областей применения метода. Большинство химиков-органиков до сих пор еш е рассматривает масс-спектрометрию как метод количественного анализа газообразных или низкокипящих углеводородов, определения стабильных изотопов в газообразных продуктах деградации и, конечно, как метод определения молекулярных весов. [c.300]

Изотопный состав химических элементов в природе постоянен. Искусственным путем он может быть изменен. Всякое искусственное изменение изотопного состава является меткой, которую можно обнаружить. Если изменение изотопного состава связано с обогащением каким-либо стабильным изотопом, то для анализа используется масс-спектрометрия, а для изотопов водорода в органических соединениях, кроме того, измерение плотности воды, образующейся после сожжения. Если изменение изотопного состава является результатом введения радиоактивного изотопа, то для анализа применяются радиометрические методы. [c.502]

Практические применения масс-спектрометрии весьма многообразны. Большую роль сыграли измерения масс-спектров при изучении изотопного состава различных веществ. Основные знания о стабильных изотопах фактически получены с помощью этого прибора. Одним из достоинств масс-спектрального анализа является возможность одновременного определения нескольких элементов и использование в работе небольших навесок (I мг и меньше). Метод применим для анализа металлов, полупроводников и других неорганических и органических веществ. Он позволяет определять примеси на поверхности и по всему объему пробы. Концентрационная чувствительность большинства элементов составляет величину порядка 10 %. Большие перспективы открывает метод, сочетающий хроматографическое разделение и масс-спектрометрическое определение полученных продуктов. [c.176]

Известно, что в любом метеорите присутствуют сорбированные инертные газы, включая все девять стабильных изотопов ксенона, разумеется, в крайне следовых концентрациях. Анализ на высокочувствительном масс-спектрометре установил, что в метеоритном ксеноне содержание изотопа 129 намного больше, чем в ксеноне из земных сред. В этой аномалии ученые увидели свидетеля, способного дать драгоценные показания из истории Солнечной системы на самой ранней стадии ее развития. [c.207]

Для изотопного анализа стабильных изотопов применяют также ряд других методов. Они менее универсальны, большей частью менее точны, чем масс-спектрометрический, но имеют перед ним то большое преимуш,ество, что не нуждаются в таком сложном и все еще малодоступном приборе, как масс-спектрометр. Почти все они основаны на измерении плотности, теплопроводности или оптических молекулярных спектров. Мы их кратко рассмотрим в этой последовательности. [c.138]

Для надежной идентификации и определения ультраследовых количеств наиболее токсичных из диоксинов — изомеров 2,3,7,8-ТХДД — необходим хромато-масс-спектрометр высокого разрешения, высокоэффективная капиллярная колонка и наличие стандартов (аналогов диоксинов) с изотопной меткой, например, стандартные аналоги диоксинов, содержащие стабильные изотопы С-13 или С1-37. Рассмотрим возможности такой методики на примере анализа выбросов мусоросжигательных заводов [TJ. [c.564]

Масс-спектрометрия [60]. Использовать масс-спектрометрию как метод анализа предложил Демпстер [61]. Образец переводят в газообразное состояние с помощью вакуумной искры [61] или посредством ионной бомбардировки. Достигнута чувствительность 10" —10" %. Метод применялся для определения мышьяка в германии [62]. Если имеются стабильные изотопы, то чувствительность может быть повышена до 10" % с помощью изотопного разбавления по методике, принятой для меченых атомов [60]. [c.24]

Для анализа содержания стабильных изотопов чаще всего используют масс-спектрометры (в случае самых легких элементов, особенно водорода, изотопный состав образца определяют также путем измерения физических свойств, например плотности или теплопроводности некоторые индивидуальные изотопы можно анализировать, пользуясь определенными свойствами ядер, например измеряя ядерное резонансное поглощение). Для анализа с помощью масс-спектрометра исследуемые образцы обычно переводят в газообразную форму. Углерод-13 в большинстве случаев определяют в виде СОг- При анализе содержания 0 образцы также часто переводят в СОг- Этот метод анализа особенно удобен для определения содержания 0 в воде, поскольку в смеси НгО и СОг изотопное равновесие устанавливается довольно быстро (примерно в течение суток). Интересно отметить, что наиболее точное определение содержания радиоактивного С было осуществлено масс-спектрометрическим анализом образцов высокой удельной активности. [c.196]

В то же время наличие в молекулах аминокислот и пептидов таких различных функциональных групп, как карбоксильная, сульфгидрильная, имидазольная, гуанидиновая, индольная, амино-, имино- и оксигруппа, весьма затрудняет разработку единой универсальной методики, обеспечивающей воспроизводимое, количественное и одновременное превращение всех аминокислот в летучие и стабильные производные, пригодные для разделения методом газовой хроматографии. Перечисленным требованиям не удовлетворяет ни одна из разработанных к настоящему времени методик. Таким образом, газовая хроматография не является рутинным методом определения аминокислот и пептидов, хотя она представляет собой чрезвычайно полезный и чувствительный метод специального анализа. С помощью этого метода — особенно в сочетании с масс-спектрометрией и методами, основанными на использовании стабильных изотопов, — можно, например, следить за превращениями определенного числа аминокислот, изучать пути их метаболизма, разделять оптические изомеры. Эти области применения газовой хроматографии рассмотрены в обзорах [179—181] и [2, 182]. [c.68]

Предметом масс-спектрометрии является разделение ионов разной массы воздействием на них электрического и магнитного полей, а также измерение количеств различных видов ионов, обнаруженных при этом разделении. Так, например, масс-спектрометр позволяет определять изотопы, измерять их относительное содержание и проводить работы, пользуясь разделенными стабильными изотопами в качестве меченых атомов. В масс-спектрометре из сложных молекул как при диссоциации, так и при простой ионизации обычно образуются ионы. Эти ионы в конечном итоге дают спектр масс, являющийся при любых, но определенных условиях ионизации характерным для данного соединения. Изучение спектров масс смесей часто дает возможность сделать качественный анализ смесей. Можно провести также и количественный анализ при условии наличия калибровочных спектров чистых компонентов смеси. В военное время масс-спектрометрами пользовались для контроля производства синтетического каучука, авиационного бензина и атомной энергии, а также как производительными установками для получения изотопа О что послужило мощным стимулом для быстрого усовершенствования этих приборов и методов работы с ними. [c.55]

ИЗОтбПНЫЙ АНАЛИЗ, определение содержания изотопов в исследуемом объекте. Концентрацию стабильных и долгоживущих радиоактивных изотопов устанавливают с помощью изотопной масс-спектрометрии-иааб. точного и чувствительного метода И.а. Диапазон регистрируемых масс в масс-спектрометрах обычно от 1 до 500 (в единицах ат. м.) разрешающая способность от 150 до 2000. Изотопическая чувствительность, т.е. иаим. концентрация данного изотопа, к-рую можно зафиксировать, составляет 10 %, иногда, напр, при определении Не, достигает 10 %. Необходимая для И.а. масса пробы твердых образцов составляет 10 -10 г (реже 10 -10 г), газов от 10 до 10 г. Относит, стандартное отклонение достигает соответственно 10" и 5- 10 /о. Изотопный состм выражают в виде отношения (Л , — Л )/Л (в 10" или 10 долях единицы), где и относит, распространенности данного элемента соотв. в анализируемом в-ве и в стандартном образке, или в виде отношений кол-в определяемых изотопов данного элемента (напр., РЬ, РЬ, ° РЬ) к кол-ву к.-л. реперного изотопа этого элемента (напр., РЬ) в исследуемом образце. [c.197]

Воспроизводимость и правильность могут быть существенно улучшены при использовании метода масс-спектрометрии изотопного разбавления (МСИР). Известное количество изотопа, обычно малораспространенного стабильного или долгоживущего радиоактивного, добавляют к пробе и тщательно перемешивают для достижения равновесия, что не позволяет применять этот метод для прямого анализа твердых проб. Затем измеряют отношение изото- [c.143]

Наиб, широко в кач-ве меток использ. радиоакт атомы, т. к. их присутствие в М. с. относительно легко обнаружить по испускаемому ими ядерному излучению. Стабильные изотопы использ. в кач-ве меток для элементов, не имеющих таких радиоакт. изотопов, к-рые легко обнаружить (М, О и др.). Осн. метод анализа М. с. со стабильными изотопными индикаторами — масс-спектрометрия. [c.341]

Анализу методом изотопного разбавления с использованием масс-спектрометра [307] подвергаются любые элементы, обладающие двумя стабильными или долгоживущими изотопами [1009], т. е. большинство элементов, рассматриваемых в органической химии, за исключением фтора, фосфора, натрия и мышьяка иод, который обладает одним стабильным изотопом, может быть проанализирован при помощи изотопного индикатора Такой индикатор известен под названием совершенного , так как использование его позволяет работать с изолированными пиками. Метод широко применялся для определения европия, самария, гадолиния [840], никеля, цинка, селена, криптона [1687] и ксенона [841], кальция и аргона [1004, 2133], рубидия [1870] истрон-ция [434, 1039, 2037], осмия [906], серебра[883], висмута [205], свинца [332, 1572, 1734], урана [2027] и тория [2028. [c.111]

Изотопный анализ аргона представляет собой характерный пример трудностей подобного рода. Атмосферный аргон содержит три стабильных изотопа с массами 36, 38 и 40 и содержанием 0,337, 0,063 н 99,600% соответственно. Высокое содержание °Аг является результатом перехода в атмосферу в течение геологических эпох аргона радиоактивного происхождения. Так как аргон является газом, анализ его можно ироизвод1гть на обычном газовом масс-спектрометре. Основной трудностью при этом является обеспечение достаточной чувствительности. Полевой гапат или слюда иозднего докембрийского периода обычно содержат около 2-10 см аргона при стандартных условиях. Если необходимая точность онределе-ния общего количества аргона радиоактивного происхождения составляет [c.516]

Для того чтобы свести к минимуму неопределенность, связанную с ошибкой калибровки фотопластин, и получить максимальную точность, очень важно определить количество меченого раствора так, чтобы конечное изотопное отношение было близко к 1. Обычно это означает, что необходимо сделать предварительный масс-спектрометрический анализ, при помош,и которого и определяется уровень добавки индикатора. Его результаты обычно пересчитывают на точное количество добавки индикатора, требуемое для получения оптимальных изотопных отношений в окончательном анализе. В ряде случаев, например для серебра, природное изотопное отношение, близко к 1, и конечное отношение, равное 2, дает удовлетворительные результаты (Паульсен и др., 1969). Необходимо отметить, что приближение отношения к 1 не имеет большого значения при использовании масс-спектрометров с источником с ионной бомбардировкой и газовым источником, поскольку стабильные пучки ионов в таких приборах позволяют проводить сканирование от одного изотопа к другому, а электрическая регистрация дает точные измерения в очень широком динамическом диапазоне. [c.292]

В изотопном разбавлении и радиометрическом анализе используют стандартное современное аналитическое оборудование. В дополнение к обычному комплекту лабораторного оборудования требуются небольшие затраты на приобретение радиоизотопов и соответствующей измерительно 1 аппаратуры. В больншнстве случаев применяют счетчик Гейгера — Мюллера и нересчетную установку с усилителем высокого напряжения. В отдельных случаях требуется дорогостоящее оборудование — низкофоновые р-счетчикн, жидкостные сцинтилляционные счетчики или у-спектрометр. Масс-спектрометр требуется в тех случаях, когда необходимо измерять отношения стабильных изотопов, хотя отношение В Н можно определить гравиметрически. [c.268]

I) нек-рых других газах часто определяют масс-гпоктромотрич. способом (см. Масс-спектрометрия). Применяются также методы, основанные на измерении теплопроводности, ИК- и УФ-спектров, ядерного парамагнитного резонанса и т. д. (см. Изотопов стабильных анализ). [c.526]

В гл. XXII Масс-спектрометрия содержится изложение теории измерений и описаны основные типы приборов уделено много места описанию применения масс-спектрометрии к анализу содержания стабильных изотопов меченых атомов, к определению ионизационных потенциалов молекул и радикалов и прочности связей в них, а также к анализу газовых, жидких и твердых смесей. Приведено много хорошо подобранных примеров применения. Однако, некоторые важные примеры применения масс-спектро-метрии[ (например, к групповому анализу бензинов) оказались упуш,енными. . [c.5]

При работе с изотопом газообразный азот для анализов обычно приготовляется, как и в методе Кьельдаля, воздействием на аммониевую соль раствора гипобромита ш елочных металлов. Перед смешиванием оба реагента должны быть освобождены от растворенного воздуха. Смешивание следует проводить под вакуумом [153, 155]. Выделившийся азот с помощью теплеровского насоса перекачивается в напускной баллон. При определении кислорода последний обычно переводится в углекислый газ. В тех случаях, когда он присутствует в виде воды, последнюю взбалтывают с известным количеством обыкновенного углекислого газа, вследствие чего последний принимает равновесную концентрацию 018 016 характерную для всей системы [156]. Вода затем вымораживается, а Og откачивается для анализа. Изотоп С обычно анализируется в форме СОд, получаемого в качестве продукта сгорания или при мокром окислении. Углекислый газ вымораживается погружением в сосуд Дьюара с жидким воздухом, чтобы можно было откачать кис,лород, после чего Og переводится в баллон масс-спектрометра [157]. Углекислый газ должен быть сухим и, кроме того, не должен содержать водорода, поскольку присутствие ионов Н+, образующихся при диссоциации последнего, ведет ко вторичным реакциям с образованием ионов HGOj [158]. Этот эффект является функцией давления в ионном источнике и может привести к ощутимым ошибкам при вычислении содержания С из отношения массы 45 к массе 44. Анализ на содержание стабильных изотопов серы обычно производится с SOg. [c.100]

С13. 012 2 00 (при близких значениях к нормальной величине) можно определить с точностью лучшей, чем 0,1%. В другой серии определений Нир показал [39], что результаты анализа на в четырнадцати образцах СО2 с содержанием близким к нормальному, были воспроизведены через два дня со средним отклонением 0,3% от величины отношения. Результаты всех четырнадцати повторных определений были слегка завышены, что указывает на некоторую систематическую ошибку прибора. Оценивая суммарную точность, достижимую при работе с масс-спектрометр ром, Нир утверждает, что изменение изотопного состава на 0,5 является, повидимому, тем минимумом, который в большинстве случаев еще может быть обнаружен, хотя в ряде случаев при доста- точно тщательной работе можно достичь точности 0,25%. Это означает, что изотоп может быть не обнаружен, если в результате его разбавления величина изотопного отношения станет меньше 0,01105 (предполагается, что нормальное отношение равно 0,01100). Если исхоадт из чистого изотопа то его можно разбавлять в 20 ООО раз, так что конечная концентрация мон ет быть определена с ошибкой порядка 100% (т. е. 0,005 0,005% сверх нормального его содержания). Если требуется достижение 10%-но11 точности, то предел разбавления понижают до 1 2000 при использовании концентрата, содержащего лишь 50% предел разбавления соответственно уменьшают до 1 1000. Несмотря на то, что эти пределы разбавления гораздо меньше тех, которые возможны при использовании радиоактивных индикаторов, тем не менее, оказалось, что в большинстве работ в биохимии и почти во всех мыслимых применениях масс-спектрометри-ческого метода в органической химии нет необходимости доводить разбавление до указанных выше пределов для стабильных индикаторов. [c.101]

За последнее время в практику работы лабораторий прочно входят новые методы физико-химического исследования. К таким новым методам можно отнести и масс-спектромстрический анализ, без применения которого немыслима работа, связанная со стабильными, а также радиоактивными изотопами. Построенный, в основном, для целей изотопного анализа масс-спектрометр с успехом применяется в ряде других областей исследования. При помощи масс-спектрометра проводят анализ различных газовых смесей, исследуют строение и энергетические уровни молекул, определяют состав паров различных веществ, исследуют кинетику химических превращений, обнаруживают промежуточные продукты реакций. Масс-спектрометр применяется при изучении каталитических процессов, проводимых с веществами, меченными какими-либо атомами [1—4]. Этот новый метод исследования был нами применен для изучения некоторых новых свойств алюмосиликатных катализаторов, а именно, их эмиссионных свойств. [c.378]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология