المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


The Origin of Fragmentation Patterns  
  
1096   03:29 مساءً   date: 5-8-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................

The Origin of Fragmentation Patterns

When the vaporized organic sample passes into the ionization chamber of a mass spectrometer, it is bombarded by a stream of electrons. These electrons have a high enough energy to knock an electron off an organic molecule to form a positive ion. This ion is called the molecular ion - or sometimes the parent ion and is often given the symbol M+ or . The dot in this second version represents the fact that somewhere in the ion there will be a single unpaired electron. That's one half of what was originally a pair of electrons - the other half is the electron which was removed in the ionization process.

The molecular ions are energetically unstable, and some of them will break up into smaller pieces. The simplest case is that a molecular ion breaks into two parts - one of which is another positive ion, and the other is an uncharged free radical.

The uncharged free radical will not produce a line on the mass spectrum. Only charged particles will be accelerated, deflected and detected by the mass spectrometer. These uncharged particles will simply get lost in the machine - eventually, they get removed by the vacuum pump.

The ion, X+, will travel through the mass spectrometer just like any other positive ion - and will produce a line on the stick diagram. All sorts of fragmentations of the original molecular ion are possible - and that means that you will get a whole host of lines in the mass spectrum. For example, the mass spectrum of pentane looks like this:

 

Note

The pattern of lines in the mass spectrum of an organic compound tells you something quite different from the pattern of lines in the mass spectrum of an element. With an element, each line represents a different isotope of that element. With a compound, each line represents a different fragment produced when the molecular ion breaks up.

In the stick diagram showing the mass spectrum of pentane, the line produced by the heaviest ion passing through the machine (at m/z = 72) is due to the molecular ion. The tallest line in the stick diagram (in this case at m/z = 43) is called the base peak. This is usually given an arbitrary height of 100, and the height of everything else is measured relative to this. The base peak is the tallest peak because it represents the commonest fragment ion to be formed - either because there are several ways in which it could be produced during fragmentation of the parent ion, or because it is a particularly stable ion.

Using Fragmentation Patterns

This section will ignore the information you can get from the molecular ion (or ions). That is covered in three other pages which you can get at via the mass spectrometry menu. You will find a link at the bottom of the page.

Example 12.2.1: Pentane

Let's have another look at the mass spectrum for pentane:

What causes the line at m/z = 57?

How many carbon atoms are there in this ion? There cannot be 5 because 5 x 12 = 60. What about 4? 4 x 12 = 48. That leaves 9 to make up a total of 57. How about C4H9+ then?

C4H9+ would be [CH3CH2CH2CH2]+, and this would be produced by the following fragmentation:

The methyl radical produced will simply get lost in the machine.

The line at m/z = 43 can be worked out similarly. If you play around with the numbers, you will find that this corresponds to a break producing a 3-carbon ion:

 

The line at m/z = 29 is typical of an ethyl ion, [CH3CH2]+:

The other lines in the mass spectrum are more difficult to explain. For example, lines with m/z values 1 or 2 less than one of the easy lines are often due to loss of one or more hydrogen atoms during the fragmentation process.

Example 12.2.2: Pentan-3-one

This time the base peak (the tallest peak - and so the commonest fragment ion) is at m/z = 57. But this is not produced by the same ion as the same m/z value peak in pentane.

If you remember, the m/z = 57 peak in pentane was produced by [CH3CH2CH2CH2]+. If you look at the structure of pentan-3-one, it's impossible to get that particular fragment from it.

Work along the molecule mentally chopping bits off until you come up with something that adds up to 57. With a small amount of patience, you'll eventually find [CH3CH2CO]+ - which is produced by this fragmentation:

You would get exactly the same products whichever side of the CO group you split the molecular ion. The m/z = 29 peak is produced by the ethyl ion - which once again could be formed by splitting the molecular ion either side of the CO group.

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .