《仪器分析》作业题解答

6. 解释在下述化合物中,Ha, Hb的δ值为何不同?

Ha: δ=7.72 Hb: δ=7.40

解:Ha同时受到苯环,羰基的去屏蔽效应,而Hb则只受到苯环的去屏蔽效应,因而Ha位于较低场.

8. 在CH3-CH2-COOH的氢核磁共振谱图中可观察到其中有四重峰及三重峰各一组. (1)说明这些峰的产生原因;

(2)哪一组峰处于较低场?为什么? 解:(1)由于α-, β-位质子之间的自旋偶合现象,根据(n+1)规律,CH3-质子核磁共振峰被亚甲基质子裂分为三重峰,同样,亚甲基质子被邻近的甲基质子裂分为四重峰.

(2)由于α-位质子受到羧基的诱导作用比β-质子强,所以亚甲基质子峰在低场出峰(四重峰).

第十四章 质 谱 分 析

1. 以单聚焦质谱仪为例,说明组成仪器各个主要部分的作用及原理. 解:(1)真空系统,质谱仪的离子源、质量分析器、检测器必须处于高真空状态。

(2)进样系统,将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。样品在进样系统中被适当加热后转化为即转化为气体。

(3)离子源,被分析的气体或蒸气进入离子源后通过电子轰击(电子轰击离子源)、化学电离(化学电离源)、场致电离(场致电离源)、场解析电离(场解吸电离源)或快离子轰击电离(快离子轰击电离源)等转化为碎片离子,然后进入(4)。

(4)质量分析器,自离子源产生的离子束在加速电极电场作用下被加速获得一定的动能,再进入垂直于离子运动方向的均匀磁场中,由于受到磁场力的作用而改变运动方向作圆周运动,使不同质荷比的离子顺序到达检测器产生检测信号而得到质谱图。

(5)离子检测器,通常以电子倍增管检测离子流。

4. 比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。 解:(1)电子轰击源,电子轰击的能量远高于普通化学键的键能,因此过剩的能量引起分子多个键的断裂,产生许多碎片离子,因而能够提供分子结构的一些重要的官能团信息,但对于相对分子质量较大、或极性大,难气化,热稳定性差的有机化合物,在加热和电子轰击下,分子易破碎,难以给出完整分子离子信息。

(2)在场致电离源的质谱图上,分子离子峰很清楚,但碎片峰则较弱,因而对于相对分子质量的测定有利,但缺乏分子结构信息。

(3)场解析电离源,电离原理与场致电离相同,解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量因而有机化合物不会发生热分解,即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子峰,分子中的C-C 键一般不会断裂,因而很少生成碎片离子。总之,场致电离和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充,使用复合离子源,则可同时获得完整分子和官能团信息。

6. 有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子?从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息? 解:(1)分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。

(2)同位素离子峰。当有机化合物中含有S,Cl,Br等元素时,在质谱图中会出现含有这些同位素的离子峰,同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当,因而可以也来判断化合物中是否含有某

些元素(通常采用M+2/M强度比)。

(3)碎片离子峰。根据碎片离子峰可以和阐明分子的结构。另外尚有重排离子峰、两价离子峰、亚稳离子峰等都可以在确定化合物结构时得到应用。 8.色谱与质谱联用后有什么突出特点?

解:质谱法具有灵敏度高、定性能力强等特点。但进样要纯,才能发挥其特长。另一方面,进行定量分析又比较复杂。气相色谱法则具有分离效率高、定量分析简便的特点,但定性能力却较差。因此这两种方法若能联用,可以相互取长补短,其优点是:(1)气相色谱仪是质谱法的理想的“进样器”,试样经色谱分离后以纯物质形式进入质谱仪,就可充分发挥质谱法的特长。(2)质谱仪是气相色谱法的理想的“检测器”,色谱法所用的检测器如氢焰电离检测器、热导池检测器电子捕获检测器都具有局限性。而质谱仪能检出几乎全部化合物,灵敏度又很高。所以,色谱—质谱联用技术既发挥了色谱法的高分离能力,又发挥了质谱法的高鉴别能力。这种技术适用于作多组分混合物中未知组分的定性鉴定;可以判断化合物的分子结构;可以准确地测定未知组分的分子量;可以修正色谱分析的错误判断;可以鉴定出部分分离甚至末分离开的色谱峰等。因此日益受到重视,现在几乎全部先进的质谱仪器都具有进行联用的气相色谱仪,并配有计算机,使得计算、联机检索等变得快捷而准确。

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