Изотопы и определение молекулярной

Изотопные пики,"относящиеся к молекулярному пику, имеют большое значение, так как по их положению и интенсивности во многих случаях можно сделать выводы о брутто-формуле. Массы некоторых важных изотопов и их относительная распространенность в природе приведены в табл. 5.36. Процентное содержание изотопа равно вкладу определенного атома в интенсивность изотопного пика, выражаемую в процентах от интенсивности молекулярного пика. Если молекула содержит п атомов одного и того же элемента, то соотношение интенсивностей изотопных пиков находят при помощи бинома (100 -f а) . Значению а соответствует приведенная в табл. [c.289]

Качественный анализ и идентиф икация органических соединений с помощью масс-спектрометра высокого разрешения с двойной фокусировкой основаны на точном определении разности масс ионов в сочетании с известными дефектами масс изотопов атомов в исследуемых веществах. Этот метод, впервые предложенный Бейноном [214—216] для качественного анализа соединений относительно низкого молекулярного веса (меньше 250), представляет собой спектроскопию дефектов масс и при выводе структурной формулы учитывает соотношение интенсивностей пиков ионов, входящих в состав мультиплетов, обладаюишх одинаковой номинальной массой. [c.125]

С помощью хроматографического метода возможно разделение сложных смесей органических и неорганических веществ на отдельные компоненты, разделение и выделение растительных и животных пигментов, изотопов, редкоземельных элементов и других веществ разделение веществ, близких по их физико-химическим свойствам селективное извлечение веществ из сложных смесей очистка веществ от посторонних примесей, концентрирование веществ из сильно разбавленных растворов определение молекулярной структуры некоторых соединений путем установления связи между сорбируемостью и строением данного вещества качественный и количественный анализ исследуемого вещества. Хроматографический метод используется также для препаративных и промышленных целей и обеспечения необходимых мер по очистке окружающей среды от загрязнений. [c.294]

Важным этапом в проведении изотопного анализа является правильный выбор типа используемого спектра. С одной стороны, он определяется поставленной задачей. Если, например, в задачу анализа входит определение молекулярной формы вещества, содержащего интересующий изотоп, нельзя пользоваться каким-либо методом атомного спектрального анализа. Однако выбор спектра может быть связан и с характеристиками имеющегося в распоряжении пользователя прибора. При этом имеются в виду две его основные характеристики разрешающая способность Р и линейная дисперсия О. [c.100]

Этот подход становится менее точным, когда молекула содержит азот, поскольку изотоп вносит вклад в пик М+1. Вклад в последний пик могут вносить и примеси, а также протонирование соединения, которое может протекать при большом напуске образца в ионный источник. Для определения молекулярной формулы по соотношению интенсивностей /м+]//м и даже /м + 2 Ни можно пользоваться справочными таблицами, где приведены также отношения для разных комбинаций и количества элементов. В данной книге такие таблицы не приведены. [c.204]

Это связано с тем, что в масс-спектре молекулярный вес относится к одной из изотопных модификаций молекулы, а обычные химические методы определения молекулярного веса имеют дело со смесью естественных изотопов, т. е. со средним (эффективным) молекулярным весом. — Прим. перев. [c.31]

Определение молекулярной формулы органических соединений 1 путем измерения относительного содержания изотопов [c.310]

Долгое время в качестве единицы атомной массы была принята /16 часть средней массы атомов природного кислорода, состоящего из изотопов 0, и 0. Эта единица составляла основу химической шкалы атомных масс. В основе же физической шкалы лежала 716 часть массы изотопа 0. Переходный множитель от одной шкалы к другой 1,000275. Существование двух шкал атомных масс создавало определенные трудности. Разница между ними намного превышает точность определения атомных масс современными физическими и физико-химическими методами. В 1961 г. Международный конгресс по чистой и прикладной химии (ШРАС) утвердил единую углеродную шкалу атомных масс. Основа ее — атомная единица массы (а.е.м.), равная /12 части массы изотопа углерода С. По углеродной шкале относительные атомные массы водорода и кислорода соответственно равны 1,0079 и 15,9994. Таким образом, атомная (элементная) масса — среднее значение массы атома химического элемента, выраженное в атомных единицах массы. Изотопная масса — масса данного изотопа в атомных единицах массы. Молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы она равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. [c.16]

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]

Хроматография — метод разделения и анализа смеси веществ, основанный на различной сорбции компонентов анализируемой смеси определенным сорбентом. Впервые X. предложена в 1903 г. русским ученым М. Цветом. Разделение ведут в колонках, наполненных силикагелем, оксидом алюминия, ионообменными смолами (ионитами) и др., или же на специальной бумаге. Вследствие различной сорби-руемости компонентов смеси (подвижная фаза) происходит их зональное распределение по слою сорбента (неподвижная фаза) — возникает хроматограмма, позволяющая выделить и проанализировать отдельные вещества (процесс подобен многоступенчатой ректификации). В зависимости от агрегатного состояния подвижной фазы различают газовую и жидкостную X. по механизмам разделения — ионообменную, осадочную, распределительную и молекулярную (адсорбционную) X. в зависимости от техники проведения разделения в X. различают колоночную (колонки сорбентов), бумажную (специальная фильтровальная бумага), капиллярную (используют узкие капилляры), тонкослойную X. (применяют тонкие слои сорбентов). Методами X. анализируют смеси неорганических и органических соединений, концентрируют следы элементов. В химической технологии X. применяют для очистки, разделения веществ. X. позволяет разделять и анализировать смеси веществ, очень близких по свойствам (напр,, лантаноиды, актиноиды, изотопы, аминокислоты, углеводороды и др.). [c.151]

Быстро расширяются возможности и других физических методов исследования катализа, уже получивших широкое распространение. К их числу надо отнести измерение электрических свойств катализаторов в процессе хемосорбции и катализа (электропроводность, работа выхода, электрический потенциал поверхности), использование изотопов как в качестве меченых атомов, так и для определения молекулярности каталитических реакций и строения активных комплексов путем измерения кинетических изо- [c.13]

Масс-спектрометр испольэуют для определения относительной молекулярной массы Мг соединения, которую выражают в атомных единицах массы (а.е.м.) или дальтонах. В масс-спектрометрии существует три различных понятия массы. Средняя молекулярная масса вычисляется на основании элементного состава и средних атомных масс (табл. 9.4-1). Средняя молекулярная масса важна в масс-спектрометрии только в единственном случае —при изучении больших молекул (см. разд. 9.4.4). Номинальная молекулярная масса М, вычисляется с учетом элементного состава и номинальных атомных масс наиболее распространенных в природе изотопов. Точная молекулярная масса вычисляется из значений точных масс наиболее распространенных изотопов (см. табл. 9.4-1). Точные значения атомных масс определены по отношению к массе изотопа С, равной 12,0000. [c.256]

Сведения об изотопах можно получить также из полосатых спектров. Использование спектроскопии в качестве метода определения молекулярной структуры рассмотрено далее, в разд. 6.5—6.8 здесь же будет рассмотрен вопрос о влиянии [c.147]

Чувствительность метода концевых групп повышается, если ввести в макромолекулу при реакции замещения радиоактивные изотопы или группы с новыми спектральными частотами. Этот метод замечателен еще тем, что при применении его не только необязательно работать с разбавленными растворами, но возможно определение молекулярного веса твердых пленок полимеров и непосредственный расчет количества цепей в навеске полимера, что очень важно для нерастворимых продуктов. [c.415]

До сих пор мы говорили только об индивидуальных атомах или молекулах, а также об их массах, измеряемых в атомных единицах массы. Но в лаборатории трудно иметь дело с индивидуальными молекулами, и химики взвещивают нужные им вещества в граммах, а не в атомных единицах массы. Чтобы перейти от молекулярной щкалы измерения масс в лабораторную шкалу, воспользуемся единицей, которая называется моль. Моль вещества равен такому числу его молекул, которое совпадает с числом атомов в 12 г (точно) изотопа углерода-12. Это означает, что 1 моль любого вещества имеет такую массу в граммах, которая равна молекулярной массе данного вещества, выраженной в атомных единицах массы. Самое важное в определении моля заключается в том, что I моль любого вещества содержит всегда одно и то же число молекул. Химики могут вести подсчет атомов и молекул в лаборатории просто путем их взвешивания. [c.27]

В зависимости от поставленной задачи, свойств анализируемого вещества и других условий состав веществ выражается по-разному. Химический состав вещества может быть охарактеризован массовой долей элементов или их оксидов или других соединений, а также содержанием реально присутствующих в пробе индивидуальных химических соедииений или фаз, содержанием изотопов и т. д. Состав сплавов обычно выражают массовой долей (%) составляющих элементов состав горных пород, руд, минералов и т. д. — содержанием элементов в пересчете на какие-либо их соединения, чаще всего оксиды. Наиболее сложен так называемый фазовый или вещественный анализ, целью которого является определение содержания в пробе индивидуальных химических соединений, форм, в виде которых присутствует тот или иной элемент в анализируемом образце. При анализе органических соединений наряду с определением отдельных элементов (углерода, водорода, азота и т. д.) нередко выполняется молекулярный и функциональный анализ (устанавливаются индивидуальные химические соединения, функциональные группировки и т. д.). [c.5]

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]

Этот метод может быть распространен и на соединения более сложного состава. Например, молекулярный вес дифенилметана с учетом наиболее распространенных изотопов равен 168,09, а дибен-зофурана — 168,05. Таким образом, указанные соединения можно отличить одно от другого путем точного определения молекулярных весов. Практическая применимость метода зависит от наличия таблицы точных молекулярных весов, вычисленных по атомным весам наиболее распространенных изотопов (Н = 1,0075, С = 12,0000 и т. д.). В настоящее время такие таблицы составляются [91. В общем можно утверждать, что сочетание описанных выше двух методов — точного определения молекулярного веса и измерения интенсивности ионных пучков менее распространенных изотопов — позволит решить многие структурные аналитические проблемы. Даже в тех случаях, когда указанные методы не дают однозначного ответа, получаемые результаты позволяют значительно ограничить число возможных вариантов строения. [c.13]

Выбор вероятных молекулярных формул, соответствующих измерениям отдельных масс и изотопного состава, сильно облегчается при использовании таблиц, составленных Бейноном ). Эти таблицы, которые были расщирены [13] до масс 500, могут быть использованы и для масс-спектрометрии высокого разрешения. При массе примерно более 250 использование изотопов для определения молекулярной формулы становится неэффективным. [c.35]

Теодор Сведберг (1884—197 ) окончил Упсальский университет, с которым была связана почти вся его дальнейшая деятельность. Он был ассистентом, доцентом и с 1921 г. профессором физической химии университета, В 1909 г. вместе с Д. Стремгольмом он высказал идею о существовании радиоактивных изотопов. В 20—30-х гг. он сконструировал ряд ультрацентрифуг и с их помощью вел определения молекулярных масс высокомолекулярных соединений. Т. Сведберг был иностранным членом Академии наук СССР (с 1966) и Нобелевским лауреатом. Ему принадлежат также исследования по радиоактивности и радиационной химии. [c.258]

Чувствительность метода концевых групп повышается, если ввести в макромолекулу при реакции замещения радиоактивные изотопы или группы с новыми спектральными частотами. Например, Г. Каммерер [7] применял инициаторы, содержащие 4-беп-золазобензильную группу, с высоким коэффициентом экстинкции, что позволило обнаружить эту группу в полимерах с молекулярной массой до 10 (близко к чувствительности радиохимических методов). Химические методы замечательны еще тем, что при применении их возможны определение молекулярной массы твердых пленок полимеров и непосредственный расчет количества цепей в навеске полпмера, что очень важно для нерастворимых продуктов [c.545]

Различают два вида атомных масс а) атомные массы отдельных иэ топов (их иногда называют массовыми числами) б) атомные мао природных элементов (плеяд)— табличные атомные массы. Onpeflej ние табличных атомных масс стало возможным лишь после того, к бьши разработаны методы определения молекулярных масс. Что к сается массовых чисел отдельных изотопов, то они определяются мае спектроскопически. [c.8]

Кроме классических методов определения молекулярных весов по концевым группам, применяются и иные способы, которые еще пока не нашли широкого распространения, но показывают высокую эффективность. Это в основном применение разных типов меченых атомов, которые тем или иным способом могут быть связаны с концевыми группами макромолекул, а затем определены путем химического анализа, физическими методами или по радиоактивности, если применены активные изотопы. Так, например, Керн и Каммерер [50] проводили полимеризацию метакрилнитрила, метилметакрилата и винилацетата в присутствии перекиси и-бромбензоила, а полимеризацию винилхлорида— в присутствии перекиси Л1-нитробензоила. Из данных химического анализа они установили, что при мягких условиях полимеризации соответствующие бензоильные радикалы входят в макромолекулу. К сожалению, авторы не проводили определения среднечислового молекуляр- юго веса другими абсолютными методами, поэтому не имеется возможности оценить ошибки метода применительно к данным объектам. [c.277]

Если газ натекает через капиллярную трубку, длина которой достаточно велика по сравнению с диаметром, а последний много больше средней длины свободного пробега молекул газа, то скорость потока зависит от вязкости газа. При так называемом вязкостном натекании количество газа, протекающего через ионизационную камеру, зависит от вязкости газа и разности квадратов давления в резервуаре и ионизационной камере. Кундт и Варбург [П78] нашли, что при более низком давлении газа, когда средняя величина свободного пробега становится сравнимой с диаметром трубки, скорость потока начинает превышать скорость при вязкостном натекании. Это происходит благодаря отражению молекул при ударе о стенку и скольжению их по стенке трубки. Когда размеры трубки, через которую проходит газ, намного меньше средней длины свободного пробега молекул газа, то вязкость газа перестает играть роль в образовании потока, так как молекулы газа сталкиваются только со стенками, а не между собой. Поток в таких условиях известен под названием потока Кнудсепа [П42], или молекулярного потока, и представляет собой фактически процесс диффузии. Каждый компонент газовой смеси диффундирует независимо друг от друга согласно градиенту давления со скоростью, пропорциональной где М — молекулярный вес компонента. Таким образом, газ, выходящий из трубки или пористого натекателя, будет обогащен соединениями более низкого молекулярного веса. Образец в резервуаре будет обедняться этими соединениями, в результате чего состав газа, входящего в ионизационную камеру, со временем в значительной степени изменится, если не работают с резервуаром достаточного объема. Диффузия молекул используется для разделения смесей (включая изотопы) и лежит в основе метода определения молекулярных весов по скорости диффузии. В масс-спектрометрии часто применяется метод молекулярного натекания во всем диапазоне используемых давлений, так как при этих условиях число молекул любого компонента газа, анализируемого в ионизационной камере, прямо пропорционально разности парциальных давлений этого компонента в резервуаре и камере. При этом предполагается, что откачивание газа из ионизационной камеры насосами также происходит в режиме молекулярного потока. В обычных условиях, когда давление в ионизационной камере ничтожно по сравнению с давлением в резервуаре, число молекул любого компонента в ионизационной камере пропорционально его давлению в резервуаре. На основании экспериментальных данных и теоретических положений Кнудсен вывел уравнение для постоянного потока газа через капилляр диаметра d и длины L. Это уравнение применимо для любых давлений. Количество газа Q, определенное как d/dt pv), протекающее через трубку, описывается выражением вида [c.75]

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ, определение содержания (массы, концентрации и т. п.) или количеств, соотношений компонентов в анализируемом образце. Определяемыми компонентами м б. атомы, молекулы, изотопы, функц. группы, фазы и т п. (см. Элементный анализ, Молекулярный анализ, Изотопный анализ, Органических веществ анализ, Фазовый анализ) [c.432]

В расчетах точных значений масс и распространенностей изотопов при составлении таблицы органических соединений необходимо, как указывалось в гл. 2, ограничивать количество рассматриваемых элементов и их атомов. В органических соединениях чаще всего встречаются четыре элемента углерод, водород, кислород и азот, и с точки зрения поставленной задачи желательно ограничить наши расчеты распространенностей изотопов такими молекулярными и осколочными ионами, которые не содержат иных атомов, кроме перечисленных выше. Далее было принято, что все рассматриваемые комбинации атомов должны (за небольшими исключениями, такими, как СЫ, НгО, ЫНз) всегда содержать углерод и водород и не должны включать в себя больше шести атомов кислорода и азота или не больше четырех атомов каждого из этих элементов в отдельности. Верхний предел рассматриваемых молекулярных весов составлял 250, поскольку в этот диапазон включены наряду с углеводородными и неуглеводородные соединения, а относительное различие в распространенностях изотопов различных комбинаций элементов становится менее заметным с увеличением молекулярного веса. Максимальное число водородных атомов, включаемых в любую комбинацию углерода, кислорода и азота, должно удовлетворять всем требованиям валентности для расположения элементов, не содержащих колец или кратных связей. Несколько исключений из этого правила относятся к положительным ионам, встречающимся на практике, таким, как СЩ, Н3О, СН5О и тому подобным. В рассмотрение не включены многозарядные ионы, но следует принимать во внимание, что иногда они могут встречаться. К двузарядным могут быть отнесены ионы, пики которых по шкале масс отстоят от соседних на 0,5 а. е. м. В таких случаях, для определения состава иона измеряемая масса должна быть удвоена, и в таблице следует найти эту удвоенную величину, отвечающую наблюденному иону. [c.300]

Из закона Авогадро вытекает ряд важных следствий. Молекулы каждого вещества характеризуются определенными молекулярными веса-К1И. Молекулярный вес —это число, показываюшее, во сколько раз молекула вещества тяжелее 1/12 атома изотопа -С. Так как молекулы состоят из атомов, то г.юлекулярный вес равен суммарному значению атолп ых весов атомов, составляющих данную молекулу.Масса вещества в граммах, численно равная его молекулярному весу, называется грамм-молекулой (молем). Если вес выражают в килограммах, то пользуются термином киломоль. [c.25]

Обычно координационные полимеры представляют собой нерастворимые твердые вещества, исключение составляют только растворимые полимеры бериллия [454]. Для определения молекулярного веса таких полимеров ученые вынуждены прибегать к особым методам. Так, А. Н. Терентьев, Е. Г. Рухадзе и В. В. Родэ [455] синтезировали полимеры меди, никеля, цинка и кобальта, молекулярный вес которых был определен при помощи радиоактивного изотопа Вг . В. В. Коршак, Е. С. Кронгауз и сотр. [456] синтезировали координационный полимер цинка, (Концевыми группами которого являются энольпые группы исходного тетракетона. Это позволило определить молекулярный вес полимера путем титрования концевых групп щелочью. [c.276]

Расширению наших представлений о форме молекул может также способствовать применение электронной микроскопии, вкратце упомянутое в предыдущем разделе. Однако важно помнить о том, что поверхностное натяжение может привести к серьезным нарушениям формы молекулы при высушивании раствора, которое необходимо для элек-тронно-микроскопического исследования. Тем не менее этот метод настолько тщательно отработан, что при известной осторожности позволяет получить надежные результаты. На электронно-микроскопических фотографиях можно было наблюдать переходы типа спираль — клубок в нуклеиновой кислоте [37]. Другим методом, который позволяет создать некоторое представление о форме чрезвычайно больших макромолекул, является авторадиография. Для этой цели образец помечается радиоактивным изотопом и очень разбавленный раствор его высушивается на подложке, которая приводится в тесный контакт с фотографической эмульсией. При выдерживании в течение времени, достаточного для того, чтобы распалось большое число радиоактивных атомов в каждой молекуле образца, изображения распадающихся атомов будут обрисовывать форму молекулы при условии, что молекула растянута и что ее размеры велики по сравнению с разрешающей способностью эмульсии. Высококачественное изображение препарата дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), полученное с помощью этого метода Кейрнсом [38], приведено на рис. 5. В данном случае но изображению может быть измерена только длина молекулы (52 х), так как толщина ее, очевидно, намного меньше разрешающей способности этого метода. Сравнительно недавними работами этого же автора [39] было показано, что молекулы ДНК, находящиеся в бактериальном вирусе, намного больше даже тех молекул, которые изображены на рис. 5, поскольку длинные молекулярные цени в растворах неизбежно разрушаются [40, 41]. Однако стенки частицы вируса можно разрушить химически, что позволяет молекулам ДНК осаждаться на мембране, которая затем может быть высушена и изучена с помощью авторадиографии. Этот метод является, по-видимому, наиболее надежным методом определения молекулярного веса таких хрупких молекул. [c.34]

При изучении структуры, физико-химических и биохимических характеристик биомолекул очень важно знать их молекулярные массы. Молекулярная масса биомолекул выражается в далътонах (Да) в честь Дж. Дальтона (1766 —1844 гг.), разработавшего атомно-молекулярное уч яш. Дальтон — это единица массы, численно равная Уп массы атома изотопа углерода Очевидно, что масса в дальтонах численно равна величине молекулярной массы в а. е. м., но она не совсем идентична общепринятому определению молекулярной массы. Выражая массу в дальтонах, можно охарактеризовать размер структур, для которых термин молекулярная масса не совсем применим, так как они отличаются достаточно сложной организацией и состоят из нескольких молекул различной природы, соединенных за счет специфических и универсальных взаимодействий в надмолекулярный ансамбль. [c.32]

Аналогично относительной молекулярной массой (сокращенно — молекулярной массой) вещесШа называют отношение средней массы вещества определенного формульного состава, включающего атомы отдельных элементов в их природном изотопном составе, к 1/12 массы атома изотопа углерода Безразмерная величина — относительная молекулярная масса — обозначается символом Mr- Поскольку масса любой молекулы равна сумме масс составляющих ее атомов, то относительная молекулярная масса равна сумме соответствующих относительных атомных масс. Например, молекулярная масса воды, молекула которой содержит два атома водорода и один ато.м кислорода, равна М,(Н20)= 1,0079 2 -Ь 15,9994 = 18,0152. [c.21]

Если в состав молекулы входят атомы определенного изотопа, что всегда указывается (например, № С1), то при расчете относительной молекулярной массы используется масса данного изотопа. Если указываются только символы химических элементов, то при расчете молекулярной массы вещества используютх я значения [c.14]