Анализ стабильных изотопов Масс-спектрометрический анализ

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]

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]

К физическим методам относится и масс-спектрометрический анализ, основывающийся на идентификации стабильных и радиоактивных изотопов элементов в соответствии с различиями в их массе. [c.8]

Расчет массовой доли (%) органического соединения, меченого стабильным тяжелым изотопом одного из элементов-органогенов (2Н, С, и др.), по интенсивностям сигналов различных ионов в масс-спектре, используется при исследовании механизмов органических реакций и лежит в основе одного из наиболее точных методов количественного масс-спектрометрического анализа — метода изотопного разбавления [31]. Рассматриваемый ниже алгоритм расчетов и программа 20 предназначены для чаще всего встречающегося простейшего случая, ко-где массовое число меченого тяжелым изотопом соединения отличается от немеченого на единицу за счет присутствия только одного атома какого-либо из изотопов — Н, С или N. [c.33]

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]

Основным, наиболее универсальным и общеупотребительным способом анализа стабильных изотопов был и остается в настоящее время масс-спектрометрический. Наряду с ним в частных случаях применяются некоторые другие методы, основанные на различии в физических свойствах изотопов. Различия в их химических свойствах слишком малы для того, чтобы их можно было использовать для изотопного анализа. [c.105]

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]

Часто в масс-спектрометрическом анализе более удобно определять отношения изотопов, а не их абсолютные концентрации. Для вышеуказанного примера со стронцием используется стабильный изотоп 8г [c.232]

Рассмотренные в предыдущих главах методы анализа изотопного состава вещества (масс-спектрометрические и спектральные) применяются, в основном, для детектирования стабильных изотопов. Для детектирования радиоактивных изотопов главным образом используют радиометрические методы [12-14]. [c.103]

В 3 гл. II были рассмотрены физико-химические методы разделения стабильных изотопов. В ряде случаев проще получать стабильные изотопы путем облучения соответствующих веществ в реакторе. Остановимся на нескольких примерах получения изотопных стандартов для масс-спектрометрического анализа. [c.197]

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]

Беляев В. В., Освоение и разработка методик масс-спектрометрического изотопного анализа соединений, обогащенных стабильными изотопами, Отч. № 79-61, с. 249—257, библ. [c.351]

Смещение зоны за время электролиза регистрируют химическим или радиометрическим методом анализа. Если в качестве меченых атомов используют не радиоактивные, а стабильные изотопы [492], величину смещения зоны определяют с помощью масс-спектрометрических измерений. [c.230]

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]

Для введения изотопной метки можно использовать радиоактивные или стабильные изотопы (исключая радиоиммунный анализ). Широчайшее применение нашли стабильные изотопы (дейтерий или О) (0-66, О-бв) и С [23], а также радиоактивные изотопы (тритий или Т) [20, 24] и С [20]. Радиоактивные изотопы определяют сцинтилляциониыми счетчиками, дейтерий - масс-спектрометрически, а С-спектроскопией С ЯМР. [c.444]

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]

Семенов Г. А., Карпунин В. И., Торшина В. В. и др., Разработка и усовершенствование методов масс-спектрометрического анализа стабильных изотопов, Отч. № 40-58, с. 133— 183, библ. 55 назв. [c.349]

Еще более детальную информацию о схеме распада в случае анализа очень малых количеств данного изотопа в большом количестве другого элемента можно получить при использовании метода изотопного разбавления. Хейдену, Рейнольдсу и Инграму [840] впервые таким образом удалось получить значения сечения захвата для тепловых нейтронов, периода полураспада и соотношения ветвей распада для пяти изотопов европия. Принцип метода определения соотношения ветвей распада можно уяснить при рассмотрении аналогичного, но более простого исследования [1687] Си, образующегося из стабильного Си по реакции ( , у). Нечетно-нечетный Си (атомный номер 29, число нейтронов в ядре 35) распадается с Р-излучением, образуя и с К-захватом, образуя N1. Добавление обычных 2п и N1 с последующим масс-спектрометрическим измерением позволяет установить относительные количества и N1 и, следовательно, найти соотношение ветвей распада. [c.462]

Во всех случаях применения этого метода, изложенных выше возникают химические задачи, заключающиеся в синтезе меченых соединений и преобразовании продуктов реакции в форму, удобную для масс-спектрометрических анализов. Стабильные изотопные индикаторы имеются обычно в виде следующих соединений дейтерий—вода или газ, углерод—цианистый калий или карбонат бария, азот—аммониевая соль и, наконец, кислород—вода или газ. Из них часто изготовляются некоторые промежуточные продукты широкого синтетического применения, такие, как метил-иодид-С , фталимид-Н и азотная кислота-К . Это, однако, не избавляет от необходимости в каждом отдельном случае проводить синтез требуемого соединения [146, 147]. В иринциие синтезы эти одинаково применимы как для радиоактивных, так и для стабильных изотопов. В работе Веннесленда [122] перечислены синтетические соединения, содержащие изотопы углерода и азота со ссылками на опубликованные методы их приготовления. [c.98]

Известную проблему, особенно в биоаналитической химии, составляет определение выхода, т. е. определение процентного количества соединения после его выделения из, скажем, биологической матрицы. Выход часто определяется с помошью метода внутреннего стандарта, основное требование к которому состоит в том, чтобы он по своим свойствам был максимально близок к определяемому соединению. Очень часто эту проблему решить довольно трудно, что, естественно, влияет на достоверность результатов. Почти идеальными внутренними стандартами являются изотопно-меченные аналоги соединения, использование которых привело к исключительно важной роли масс-спектрометрического обнаружения в количественном газохроматографическом анализе. В этом случае для введения метки применяются стабильные изотопы (чаще всего дейтерированные аналоги), и вследствие высокой разрешающей способности такой системы обнаружения отношение меченого внутреннего стандарта и немеченого анализируемого образца можно определить точно. Химическое различие, обусловленное изотопным замещением, обычно пренебрежимо мало и не влияет на результаты выделения и обработки пробы. Хотя в капиллярной ГХ может наблюдаться небольшое различие во временах удерживания изомеров, меченных Н и н, влияние изотопного замещения на удерживание обычно не проявляется ввиду очень незначительного различия в способности к образованию водородных связей с неподвижной фазой. Как и при применении стандартов, меченных радиоактивными изотопами, определение меченого и немеченого соединений основывается целиком на специфическом методе одновременного обнаружения обеих форм. [c.174]

Масс-спектрометрический метод определения радиоактивных элементов отличается рядом особенностей по сравнению с методом определения стабильных изотопов. Первая из них заключается в чрезвычайно малых количествах вещества, которым можно располагать для анализа. Второй является необходимость использовать такой механизм ионизации, который давал бы простейший спектр ионов и, наконец, третья особенность анализа радиоэлементов состоит в возможности использования радиоизлучения для целей их регистрации. Вследствие этого основной задачей всех исследований, проведенных в этой области, являлась разработка ионных источников с наиболее высокой эффективностью и лучшей светосилой. Из всех методов ионообразования наиболее удобным является процесс поверхностной ионизации на раскаленных вольфраме и платине. В работах [44, 152, 153] использовались двухнитные источники. Для нанесения образца на катод источника растворяют нитраты редкоземельных элементов в воде, с помощью микропипетки наносят определенный объем (с точностью до 0,001 мл) в центр катода, края которого предварительно покрывают гидрофобным лаком. Раствор высушивают под инфракрасной лампой. При радиометрическом методе регистрации производят собирание ионов на поверхность фольги или пластинки, которую затем измеряют на торцевом счетчике, снабженном устройством с узкой щелью. Чувствительность (Ммин) этого способа оценивается из уравнения [c.132]

Наибольшее значение для решения технологических задач имеют радиоактивные изотопы, так как методы обнаружения и количественного определения их по радиоактивности в ряде случаев не требуют длительных трудоемких аналитических операций [ ]. В этом отношении радиоизотопы обладают существенным преимуществом перед стабильными изотопами. Наиболее употребительным прибором для анализа радиоактивных изотопов является счетчик Гейгера—Мюллера. Вся установка, обслуживающая счетчик, достаточно портативна и может быть легко установлена как в лабораторных, так и в заводских условиях. Для индентификации и количественного опрзделения стабильных изотопов чаще других употребляются масс-спектрометрический и денси- [c.161]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология