Chemie iontů v plynné fázi - Gas-phase ion chemistry
Chemie iontů v plynné fázi je vědní obor zahrnutý do obou chemie a fyzika. Je to věda, která studuje ionty a molekuly v plynné fázi, nejčastěji povoleno nějakou formou hmotnostní spektrometrie. Zdaleka nejdůležitější aplikace pro tuto vědu je ve studiu termodynamika a kinetika reakcí.[1][2] Například jedna aplikace je ve studiu termodynamika z solvatace iontů. Ionty s malými solvatace sféry 1, 2, 3 ... molekuly rozpouštědla mohou být studovány v plynné fázi a poté extrapolovány na objemový roztok.
Teorie
Teorie přechodového stavu
Teorie přechodového stavu je teorie rychlostí elementárních reakcí, která předpokládá speciální typ chemická rovnováha (kvazi-rovnováha) mezi reaktanty a aktivovanými komplexy.[3]
Teorie RRKM
Teorie RRKM se používá k výpočtu jednoduchých odhadů rozklad unimolekulárních iontů reakční rychlosti z několika charakteristik povrch potenciální energie.
Tvorba iontů v plynné fázi
Proces převodu atom nebo molekula do ion přidáním nebo odstraněním nabitých částic, jako je elektrony nebo se mohou v plynné fázi vyskytovat jiné ionty. Tyto procesy jsou důležitou součástí chemie iontů v plynné fázi.
Asociativní ionizace
Asociativní ionizace je reakce v plynné fázi, ve které dvě atomy nebo molekuly interagovat za vzniku jediného produktu ion.[4]
kde druh A s přebytečnou vnitřní energií (označenou hvězdičkou) interaguje s B za vzniku iontu AB+.
Jeden nebo oba interagující druhy mohou mít přebytek vnitřní energie.
Ionizace s výměnou náboje
Ionizace s výměnou náboje (nazývaná také ionizace přenosu náboje) je reakce v plynné fázi mezi ion a neutrální druh
ve kterém je náboj iontu přenesen na neutrál.[5]
Chemická ionizace
Při chemické ionizaci se ionty produkují reakcí iontů plynného činidla s jinými druhy.[6] Některé běžné reagenční plyny zahrnují: metan, amoniak, a isobutan.
Chemická ionizace
Chemi-ionizace může být reprezentována
kde G je druh excitovaného stavu (označený horní hvězdičkou) a M je druh ionizovaný ztrátou elektron tvořit radikální kation (označeno horním indexem „plus-dot“).
Penningová ionizace
Penningová ionizace označuje interakci mezi atomem nebo molekulou G v excitovaném stavu v plynné fázi* a cílová molekula M vedoucí k tvorbě radikálového molekulárního kationtu M+., elektron e−a molekula neutrálního plynu G:[7]
Penningová ionizace nastává, když cílová molekula má ionizační potenciál nižší než vnitřní energie atomu nebo molekuly excitovaného stavu. Asociativní Penningová ionizace může také nastat:
Fragmentace
Existuje mnoho důležitých disociace reakce, které probíhají v plynné fázi.
Kolize vyvolaná disociace
CID (nazývaný také kolize aktivovaná disociace - CAD) je metoda používaná k fragmentaci molekul ionty v plynné fázi.[8][9] Molekulární ionty kolidují s molekulami neutrálního plynu, jako je hélium, dusík nebo argon. Při srážce se část kinetické energie přemění vnitřní energie což má za následek fragmentaci.
Nabijte vzdálenou fragmentaci
Charge remote fragmentation is a type of kovalentní vazba rozbití, ke kterému dochází v plynné fázi ion ve kterém štěpená vazba nesousedí s umístěním náboje.[10][11]
Reakce přenosu náboje
Existuje několik typů reakcí přenosu náboje[12] (známé také jako permutační reakce náboje[13]): převod s částečným nabitím
- ,
reakce odstraňování náboje[14]
- ,
a reakce inverze náboje[15] pozitivní až negativní
a negativní až pozitivní
- .
Aplikace
Párové interakce mezi ionty alkalických kovů a aminokyselinami, malými peptidy a nukleovými bázemi byly teoreticky podrobně studovány.[16]
Viz také
- Adiabatická ionizace
- Hromadně analyzovaná iontová kinetická energetická spektrometrie
- Plazma (fyzika)
- Michael T. Bowers
- R. Graham Cooks
- Helmut Schwarz
Reference
- ^ Aubry, C. (2000). "Korelace termochemických údajů pro chemii iontů v plynné fázi". International Journal of Mass Spectrometry. 200 (1–3): 277–284. Bibcode:2000IJMSp.200..277A. doi:10.1016 / S1387-3806 (00) 00323-7.
- ^ Pure & Appl. Chem., Sv. 70, č. 10, str. 1969-1976, 1998.
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “Teorie přechodového stavu ". doi:10.1351 / goldbook.T06470
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “asociativní ionizace ". doi:10.1351 / goldbook.A00475
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “ionizace výměnou náboje ". doi:10.1351 / goldbook.C00989
- ^ Munson, M.S.B .; Field, F.H. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 2621-2630. Hmotnostní spektrometrie s chemickou ionizací. I. Obecný úvod.
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “Penningová směs plynu ". doi:10.1351 / zlatá kniha.P04476
- ^ Wells JM, McLuckey SA (2005). „Kolizí indukovaná disociace (CID) peptidů a proteinů“. Kolizí indukovaná disociace (CID) peptidů a proteinů. Pervitin Enzymol. Metody v enzymologii. 402. str. 148–85. doi:10.1016 / S0076-6879 (05) 02005-7. ISBN 9780121828073. PMID 16401509.
- ^ Sleno L, Volmer DA (2004). "Metody aktivace iontů pro tandemovou hmotnostní spektrometrii". Journal of Mass Spectrometry. 39 (10): 1091–112. Bibcode:2004JMSp ... 39.1091S. doi:10,1002 / jms.703. PMID 15481084.
- ^ Cheng C, Gross ML (2000). "Aplikace a mechanismy fragmentace na dálku". Mass Spectrom Rev. 19 (6): 398–420. Bibcode:2000MSRv ... 19..398C. doi:10.1002 / 1098-2787 (2000) 19: 6 <398 :: AID-MAS3> 3.0.CO; 2-B. PMID 11199379.
- ^ Gross, M. (2000). „Fragmentace na dálku: popis výzkumu mechanismů a aplikací“. International Journal of Mass Spectrometry. 200 (1–3): 611–624. Bibcode:2000 IJMSp. 200..611G. doi:10.1016 / S1387-3806 (00) 00372-9.
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “reakce přenosu náboje (v hmotnostní spektrometrii) ". doi:10.1351 / goldbook.C01005
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “náboj-permutační reakce ". doi:10.1351 / zlatá kniha.M04002
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “reakce odstraňování náboje ". doi:10.1351 / goldbook.C01001
- ^ IUPAC, Kompendium chemické terminologie, 2. vyd. („Zlatá kniha“) (1997). Online opravená verze: (2006–) “hmotnostní spektrum nábojové inverze ". doi:10.1351 / goldbook.C00992
- ^ Rogers, Mary T .; Armentrout, Peter B. (2016). „Kapitola 4. Diskriminační vlastnosti iontů alkalických kovů vůči složkám proteinů a nukleových kyselin. Závěry z plynné fáze a teoretické studie“. V Astrid, Sigel; Helmut, Sigel; Roland K.O., Sigel (eds.). Ionty alkalických kovů: jejich role v životě. Kovové ionty v biologických vědách. 16. Springer. 103–131. doi:10.1007/978-4-319-21756-7_4 (neaktivní 10. září 2020).CS1 maint: DOI neaktivní od září 2020 (odkaz)
Bibliografie
- Základy chemie iontů v plynné fázi, Keith R. Jennings (ed.), Dordrecht, Boston, Kluwer Academic, 1991, s. 226–8
- Chemie iontů plynné fáze, Michael T. Bowers, ed., Academic Press, New York, 1979
- Chemie iontů plynné fáze 2; Bowers, M. T., vyd .; Academic Press: New York, 1979
- Gas Phase Ion Chemistry Vol 3., Michael T. Bowers, ed., Academic Press, New York, 1983