Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)( g p y)

Ionok elvaacutelasztaacutesa elteacuterő sebesseacuteggel haladnak aacutet egy megfelelőenmegvaacutelasztott oszloponmegvaacutelasztott oszlopon

Ioncsereacutelő gyantaacutek

1971 bdquoforced flow chromatographyrdquoN2 gaacutez +UV-Vis spektrofotometria Fe(III) elvaacutelasztaacutesa

HPLC fejlődeacutese megteremtette a műszeres haacutetteret az IC fejleszteacuteseacutehezhiaacutenyoztak a detektorok (klasszikus HPLC detektorok nem alkalmasak)hiaacutenyoztak a detektorok (klasszikus HPLC detektorok nem alkalmasak)

1975 vezetőkeacutepesseacuteg-meacutereacutesen alapuloacute detektaacutelaacutes modern IC

elvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopelvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopszulfonaacutelt polisztirol-DVBkicsiny ioncserekapacitaacutes 002 mmolgy p g

elnyomoacuterdquo oszlopbdquoelnyomoacute oszlopnagy ioncserekapacitaacutes

Ionkromatograacutef Dionex Cog f

Kationokra spektrofotometriaacutes meghataacuterozaacutesok leacuteteztek koraacutebban isAnionokra kicsiny koncentraacutecioacuteban (ppm) nem volt analitikai moacutedszer

Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)

elvaacutelasztaacutes aacutelloacute- eacutes mozgoacutefaacutezis koumlzoumltti ioncsere-egyensuacutelyon alapul

szervetlen eacutes szerves ionok elvaacutelasztaacutesaacutera Minta halmazaacutellapota

folyadeacutek

nagyhateacutekonysaacuteguacute analitikai moacutedszerkvalitatiacutev amp kvantitatiacutev informaacutecioacutek

oumlsszetett mintaacutek analiacutezise

Mozgoacutefaacutezisa folyadeacutekAacutelloacutefaacutezisa ioncsereacutelő

technikai kivitelezeacutes oszlopoumlsszetett mintaacutek analiacutezisea mintaacutet alkotoacute komponensek szeacutetvaacutelasztaacutesa

technikai kivitelezeacutes oszlop(kiszoriacutetaacutesos) eluacutecioacutes analiacutezis

Ionkromatograacutef feleacutepiacuteteacutese hasonloacute a HPLC-hez

Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel

1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele

integB3 eluacutecioacute

graacutelis detek

A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri

AMinta A amp B

idő

ktor

AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik

időAnalitikai informaacutecioacute

minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel

diftAtB

bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny

mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete

fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra

s detektor

időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben

Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel

Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők

Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők

bullanioncsereacutelőkbullerős

bullgyenge

erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH

erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport

Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

anioncsereacutelőanioncsereacutelő

n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-

Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH

Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes

hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )

MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken

p g

eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel

szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo

Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)

3 ( SO3)n

Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)

n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O

An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű

hidroxidion keruumll az oldatba

lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok

vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna

detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

elvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopelvaacutelasztaacuteseacutert felelős oszlopszulfonaacutelt polisztirol-DVBkicsiny ioncserekapacitaacutes 002 mmolgy p g

elnyomoacuterdquo oszlopbdquoelnyomoacute oszlopnagy ioncserekapacitaacutes

Ionkromatograacutef Dionex Cog f

Kationokra spektrofotometriaacutes meghataacuterozaacutesok leacuteteztek koraacutebban isAnionokra kicsiny koncentraacutecioacuteban (ppm) nem volt analitikai moacutedszer

Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)

elvaacutelasztaacutes aacutelloacute- eacutes mozgoacutefaacutezis koumlzoumltti ioncsere-egyensuacutelyon alapul

szervetlen eacutes szerves ionok elvaacutelasztaacutesaacutera Minta halmazaacutellapota

folyadeacutek

nagyhateacutekonysaacuteguacute analitikai moacutedszerkvalitatiacutev amp kvantitatiacutev informaacutecioacutek

oumlsszetett mintaacutek analiacutezise

Mozgoacutefaacutezisa folyadeacutekAacutelloacutefaacutezisa ioncsereacutelő

technikai kivitelezeacutes oszlopoumlsszetett mintaacutek analiacutezisea mintaacutet alkotoacute komponensek szeacutetvaacutelasztaacutesa

technikai kivitelezeacutes oszlop(kiszoriacutetaacutesos) eluacutecioacutes analiacutezis

Ionkromatograacutef feleacutepiacuteteacutese hasonloacute a HPLC-hez

Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel

1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele

integB3 eluacutecioacute

graacutelis detek

A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri

AMinta A amp B

idő

ktor

AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik

időAnalitikai informaacutecioacute

minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel

diftAtB

bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny

mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete

fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra

s detektor

időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben

Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel

Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők

Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők

bullanioncsereacutelőkbullerős

bullgyenge

erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH

erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport

Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

anioncsereacutelőanioncsereacutelő

n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-

Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH

Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes

hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )

MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken

p g

eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel

szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo

Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)

3 ( SO3)n

Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)

n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O

An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű

hidroxidion keruumll az oldatba

lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok

vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna

detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Ionkromatograacutefia(IC Ion Chromatography)

elvaacutelasztaacutes aacutelloacute- eacutes mozgoacutefaacutezis koumlzoumltti ioncsere-egyensuacutelyon alapul

szervetlen eacutes szerves ionok elvaacutelasztaacutesaacutera Minta halmazaacutellapota

folyadeacutek

nagyhateacutekonysaacuteguacute analitikai moacutedszerkvalitatiacutev amp kvantitatiacutev informaacutecioacutek

oumlsszetett mintaacutek analiacutezise

Mozgoacutefaacutezisa folyadeacutekAacutelloacutefaacutezisa ioncsereacutelő

technikai kivitelezeacutes oszlopoumlsszetett mintaacutek analiacutezisea mintaacutet alkotoacute komponensek szeacutetvaacutelasztaacutesa

technikai kivitelezeacutes oszlop(kiszoriacutetaacutesos) eluacutecioacutes analiacutezis

Ionkromatograacutef feleacutepiacuteteacutese hasonloacute a HPLC-hez

Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel

1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele

integB3 eluacutecioacute

graacutelis detek

A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri

AMinta A amp B

idő

ktor

AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik

időAnalitikai informaacutecioacute

minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel

diftAtB

bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny

mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete

fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra

s detektor

időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben

Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel

Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők

Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők

bullanioncsereacutelőkbullerős

bullgyenge

erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH

erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport

Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

anioncsereacutelőanioncsereacutelő

n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-

Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH

Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes

hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )

MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken

p g

eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel

szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo

Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)

3 ( SO3)n

Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)

n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O

An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű

hidroxidion keruumll az oldatba

lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok

vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna

detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Eluacutecioacutes analiacutezisleggyakrabban alkalmazott technika jel

1 nem szorbeaacuteloacutedoacute eluens folyamatos aacutetaacuteramoltataacutesa2 minta bevitele

integB3 eluacutecioacute

graacutelis detek

A detektort eleacuterő mintakomponens(ek) felgyuumllemlett mennyiseacutegeacutet meacuteri

AMinta A amp B

idő

ktor

AMinta A amp BA keveacutesbeacute koumltődik

időAnalitikai informaacutecioacute

minőseacutegi t (retencioacutes idő)jel

diftAtB

bullaz aacutelloacutefaacutezisra juttatott minta mennyiseacutege igen kicsiny

mennyiseacutegi csuacutecs teruumllete

fferenciaacutelisj y g g ybdquoelhanyagolhatoacuterdquo az eluenseacutehez keacutepestbullnincs szuumlkseacuteg regeneraacutelaacutesra

s detektor

időPillanatnyi kuumlloumlnbseacuteget meacuternek az aacutethaladoacute eluens oumlsszeteacuteteleacuteben

Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel

Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők

Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők

bullanioncsereacutelőkbullerős

bullgyenge

erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH

erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport

Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

anioncsereacutelőanioncsereacutelő

n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-

Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH

Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes

hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )

MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken

p g

eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel

szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo

Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)

3 ( SO3)n

Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)

n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O

An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű

hidroxidion keruumll az oldatba

lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok

vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna

detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Aacutelloacutefaacutezisbullteacuterhaacuteloacutesiacutetott műgyanta (pl polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vaacutezon i eacutelő f k ioacute t kioncsereacutelő funkcioacutes csoportokbullmoacutedosiacutetott szilikageacutel

Ioncsereacutelőkbullkationcsereacutelők

Ioncsereacutelőkbullerősbullkationcsereacutelők

bullanioncsereacutelőkbullerős

bullgyenge

erős kation SO H (szulfonsav) erős anion kvaterner aminocsoporterős kation -SO3H (szulfonsav)gyenge kation -COOH

erős anion kvaterner aminocsoportgyenge anion primer aminocsoport

Kationcsereacutelőn RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

anioncsereacutelőanioncsereacutelő

n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH3)3]nA+ n OH-

Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH

Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes

hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )

MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken

p g

eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel

szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo

Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)

3 ( SO3)n

Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)

n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O

An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű

hidroxidion keruumll az oldatba

lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok

vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna

detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Ionok megkoumltődeacutese fuumlggmeacuterettoumllteacuteshőmeacuterseacutekletionerősseacutegionerősseacutegpH

Aacutelloacutefaacutezispoacuterusos gyantaacutek diffuacutezioacute csuacutecs kiszeacutelesedeacutes

hateacutekonysaacuteg noumlveleacutese feluumlleti poroacutezus reacuteteg eacuteles csuacutecsok (kicsiny minta kapacitaacutes)y g p g ( y p )

MozgoacutefaacutezisKationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldata kompetiacutecioacute a H+ (OH-) Kationok elvaacutelasztaacutesa erős sav hiacuteg (vizes) oldataAnionok elvaacutelasztaacutesa erős baacutezis hiacuteg (vizes) oldata

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

p ( )eacutes a Mn+ (An-) koumlzoumltt az ioncsereacutelő helyeken

p g

eluens nagy a vezetőkeacutepesseacutege nagy haacutetteacuterjel

szupresszor oszlop vezetőkeacutepesseacuteg bdquoelnyomoacuterdquo

Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)

3 ( SO3)n

Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)

n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O

An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű

hidroxidion keruumll az oldatba

lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok

vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna

detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Kationcsereacutelő analitikai oszlop nagykapacitaacutesuacute anioncsereacutelő szupresszorAnaliacutezis

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nMn+ + n H+

Kationcsereacutelő (KCl meghataacuterozaacutes acidi-alkalimetriaacutesan)

3 ( SO3)n

Elnyomaacutes H+ semlegesiacuteteacutese (eluens + minta)

n RN(CH ) OH + An- + nH+ [RN(CH ) ] A+ n H On RN(CH3)3OH + A + nH [RN(CH3)3]nA+ n H2O

An- az eluens anionjaaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegűaz eluens anionja megkoumltődik eacutes vele ekvivalens mennyiseacutegű

hidroxidion keruumll az oldatba

lecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja islecsereacutelődik az analitikai oszlopon elvaacutelasztott kation ellenionja is ekvivalens mennyiseacutegű OH- jut az oldatbaamp kationok

vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutes

eluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa analitikai kolonna

detektor PCionelnyomoacute kolonnaionelnyomaacutesos IC

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

anionok elvaacutelasztaacutesa kationcsereacutelő szupresszor

Szupresszor oszlop regeneraacutelaacutest igeacutenyel

p

regeneraacutelaacutest igeacutenyelcsuacutecs kiszeacutelesedeacutet okoz ndash hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacutes

Gyenge savak anionja nem meghataacuterozhatoacutek y g j gsavas forma kicsiny vezetőkeacutepesseacuteg-vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

Kicsiny ioncserekapacitaacutesuacute oszlopok megjeleneacutese nem szupresszaacutelt rendszerek

TOumlLTET E A TOumlLTET A E

Anioncsereacutelő

TOumlLTET-E- + A- TOumlLTET-A- + E-

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

nem szupresszaacutelt rendszer (nincs szupresszor oszlop) kicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesakicsiny vezetőkeacutepesseacutegű mozgoacutefaacutezis alkalmazaacutesa

eluens taacuteroloacute adagoloacutepumpa analitikai kolonnaeluens taacuteroloacute adagoloacute pumpa

detektor PC egykolonnaacutes (nem szupresszaacutelt) ICgy ( p )

Mozgoacutefaacutezisbullbenzoesavbullftaacutelsav

Detektorbullvezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesbullUV-Visftaacutelsav

bullborkősavbullcitromsav

UV Vis

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

1980rsquo

Toumlltetek fejlődeacutese hateacutekonysaacuteg noumlvekedeacutes folyamatosa noumlvekvő szaacutemuacute alkalmazaacutesj y g ytoumlltettel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyek

bulllehető legnagyobb taacutenyeacuterszaacutembulltoumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)toumllteteluens rendszer gyors egyensuacutely (kinetikus csuacutecs kiszeacutelesedeacutes minimalizaacutelaacutesa)bullretencioacutes idők se tuacutel nagy se tuacutel kicsibulltoumllteteluens rendszer detektorral kapcsolhatoacute legyen

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Az oszlopOszlop anyagabullsavaacutelloacute aceacutelbullPEEK (poli(eacuteter-eacuteter-keton))

Oszlop meacuteretei aacutetmeacuterő 1-8 mmhossz 3-30 cmToumlltetPEEK (poli(eacuteter eacuteter keton))

polisztirol-DVB kopolimermoacutedosiacutetott szilikageacutelcelluloacutez alapuacutep

szerves polimer-alapuacute toumlltetek keveacutesbeacute nyomaacutestűrő (keresztkoumlteacutesek szaacutemaacuteval javiacutethatoacute)duzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacuteduzzadnak szerves oldoacuteszer csak kisebb koncentraacutecioacuteban alkalmazhatoacutepH stabilitaacutes 1lt pH lt 14

szilikageacutel pH 3-8

kicsiny (microm) szemcseacutek (HPLC)kuumlloumlnboumlző meacuteretű poacuterusok

z g p

mikro amp makro

llik laacute i oumllpellikulaacuteris toumlltetaz aacutelloacutefaacutezis poroacutezus kuumllső heacutejat alkot egy aacutethatolhatatlan szemcse feluumlleteacuten

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Kationcsereacutelő

HO3SHO3S

HO3S SO3H

ki i i k itaacute f luumll ti oacuted iacutetaacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Anioncsereacutelő

+CH2N+ R3

CH2N+ R3

R3+NCH2

CH2N+ R3

ki i i k i aacute f luumll i oacuted iacute aacutekicsiny ioncserekapacitaacutes feluumlleti moacutedosiacutetaacutes

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Moacutedosiacutetott szilikageacutelOH

SiO2

OH

OH2

OHOH

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

H = A + Bu + C u

A van Deemter egyenlet aacuteltalaacutenos aacutebraacutezolaacutesaH [mm]

C u

BuHmin

A

u [cms]szabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegek

uszabaacutelytalanabb toumlltet nagyobb aacuteramlaacutesi egyenlőtlenseacutegekkisebb szemcsemeacuteret kisebb egyenlőtlenseacutegek

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Mintaadagolaacutes1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe1 a mintaacutet pillanatszerűen kell bejuttatni az eluensbe2 keveredjen el az eluenssel (OLDHATOacuteSAacuteG)

minta teacuterfogata 10-50 microl (nincs teacuterfogatvaacuteltozaacutes)g micro ( g )

mikroliterfecskendő

A bevitt minta teacuterfogataacutet az adagoloacuten elhelyezett hurok (bdquolooprdquo) teacuterfogatahataacuterozza meg

hatutas bemeacuterő szelephatutas bemeacuterő szelep

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

alternaacuteloacute mozgaacutest veacutegző kis dugattyuacute-teacuterfogatuacute pumpa

( i i )(reciprocating pump)

teacuterfogat 10 100 microl

pulzaacutelaacutes jelentősen csoumlkkenthető ikerfej alkalmazaacutesa (faacuteziseltolaacutes)

Vteacuterfogat 10-100 microltovaacutebbiacutetott folyadeacutek mennyiseacutege korlaacutetlanaacuteramlaacutesi sebesseacuteg vaacuteltoztataacutesa

loumlk t hbullloumlket hosszbulldugattyuacute sebesseacutege

idő

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

DETEKTOROKAz eluenst alkotoacute ionok jelenleacuteteacuteben keacutepesnek kell lennie

a minta ionjainak meacutereacuteseacutere

bullcsak a mintaacutet alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjeletbullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)bullcsak az eluenst alkotoacute komponensekre ad vaacutelaszjelet (indirekt detektaacutelaacutes)

El aacutel taacute i eacutel ki bb d t kt j lEluens megvaacutelasztaacutesa mineacutel kisebb detektorjel

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

DetektorokKolonna időben (teacuterben) elvaacutelasztja az egyes alkotoacutekat

Az adott komponens az eluenssel (vivőgaacutezzal) egyuumltt beaacuteramlik a detektorbamennyiseacutegi analiacutezis a detektor aacuteltal előaacutelliacutetott jel araacutenyos az anyag

koncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacutevelkoncentraacutecioacutejaacuteval vagy időegyseacuteg alatt bejutott mennyiseacutegeacuteveluniverzaacutelis minden molekulaacutera ad jeletszelektiacutev bizonyos vegyuumllettiacutepusokra ad jelet

f k k bi l k l k d j lspecifikus csak bizonyos molekulaacutekra ad jeletdestruktiacutev

nem destruktiacutev

dinamikus tartomaacuteny az a koncentraacutecioacute tartomaacuteny amelyben a koncentraacutecioacute vaacuteltozaacutesa detektorjel vaacuteltozaacutest eredmeacutenyez

lineaacuteris tartomaacuteny T= mc (elteacutereacutes lt 5 )

eacuterzeacutekenyseacuteg m (egyseacutegnyi koncentraacutecioacutevaacuteltozaacutes hataacutesaacutera bekoumlvetkező jelvaacuteltozaacutes)

kimutataacutesi hataacuter az a koncentraacutecioacute melynek meacutereacuteseacuteneacutel a detektor vaacutelaszjele egyeacutertelműen megkuumlloumlnboumlztethető a haacutetteacutertől (LOD)

meghataacuterozaacutesi hataacuter az a legkisebb koncentraacutecioacute amely megfelelő precizitaacutessal eacutes pontossaacuteggal meghataacuterozhatoacute (LOQ)

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

UV-Vis spektrofotomeacuteterAlkalmazhatoacute UV-Vis tartomaacutenyban elnyel az adott komponens

Lambeert-BeerAλ = ελ c l bdquofeacutenyosztoacuterdquo

(splitter)meacuterő aacuteg

reacutes(splitter)

DET

cella (kuumlvetta)I0 I A = lg I0I

feacutenyforraacutes

TEKTf i aacute

I0 I0y

monokromaacutetor

TOR

referencia aacuteg

FeacutenyforraacutesUV deuteacuterium laacutempa

Detektorfotodioacuteda

Cellakvarc kuumlvettal 5 10Vis volfraacutem laacutempa l=5-10 mm

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Dioacutedasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromaacutetor

feacutenyforraacutes lencse cella (kuumlvetta)dioacuteddioacutedasor

Előnykuumlloumlnboumlző hullaacutemhosszuacutesaacutegon meacutert elnyeleacutesek egyidejű meacutereacutesespektrum felveacutetele minőseacutegi informaacutecioacute

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Fluoreszcencia meacutereacutesen alapuloacute detektorfluoreszkaacuteloacute anyagok detektaacutelaacutesa

eacute

monokromaacutetorcella (kuumlvetta)reacutes ( )

feacutenyforraacutesmonokromaacutetor

D kDetektora kibocsaacutetott feacutenyt meacuteri

pl festeacutekanyagokpl festeacutekanyagok

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Vezetőkeacutepesseacuteg meacutereacutesen alapuloacute detektor

V tőkeacute eacute G [Si ] 1RVezetőkeacutepesseacuteg G [Siemens] 1R

Ha egy elektrolit oldatba keacutet azonos meacuteretű siacutek feluumlletű paacuterhuzamos elektroacutedlap (pl Pt-gy p p (plap) meruumll amelyek feluumlleteacutenek nagysaacutega A a koumlztuumlk levő taacutevolsaacuteg pedig l akkor az iacutegykapott vezetőkeacutepesseacutegi cellaacutera igaz hogy

K=Al cellaaacutellandoacute (geometria)f jl ( ifik ) őkeacute eacute dj keacute eacute i (1 2) f luumll ű aacute oacutelκ fajlagos (specifikus) vezetőkeacutepesseacuteg megadja a keacutet egyseacutegnyi (1 cm2) feluumlletű egymaacutestoacutel

egyseacutegnyi taacutevolsaacutegra (1 cm-re) levő elektroacuted koumlzoumltt levő elektrolitoldat vezetőkeacutepesseacutegeacutet

ld k őkeacute eacute ddi iacute l jd aacuteoldatok vezetőkeacutepesseacutege additiacutev tulajdonsaacutegFuumlgg

ionok minőseacutegeacutetől (mozgeacutekonysaacuteg)i k aacute aacutetoacutel (k t aacute ioacute)ionok szaacutemaacutetoacutel (koncentraacutecioacute)

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Semleges molekulaacutek nem detektaacutelhatoacutek

El 2 l kt oacuted ( eacutel) lh l aacute laacute i llaacutebElv 2 elektroacuted (aceacutel) elhelyezve az aacuteramlaacutesi cellaacutebanmegfelelő feszuumlltseacuteg aacuteram folyikAacuteramerősseacuteg toumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklettoumllteacutes meacuteret koncentraacutecioacute oldoacuteszer hőmeacuterseacuteklet

Egyenfeszuumlltseacuteg elektroliacutezis veszeacutelyeVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100-10 kHz U= 20 VVaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteg 100 10 kHz U 20 V

bdquoEacuterintkezeacutes mentesrdquo cella

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

The detector works without direct contact of thel t d ith th l t l Th ielectrode with the eluent or sample The sensor is

based on two metal tubes that are placed around afused silica capillary with a detection gap ofapproximately 15 mm (Figure 42) The conductivitypp y ( g ) ysensor is based on two metal tubes that act ascylindrical capacitors The electrodes may be placedaround any nonconducting tubing such as fusedili PEEK T fl D d l f thsilica PEEK or Teflon Dead volume of the

connecting tubing is minimized and an extremely lowdead volume cell can be manufacturedA high oscillating frequency of 40ndash100 kHz is

Detektor vezetőkeacutepesseacuteg vaacuteltozaacutesa 2 oC g g q y

applied to one of the electrodes A signal is producedon the other electrode as soon as an analyte zone witha different conductivity compared to the background

th h th d t ti A lifi d

zaj csoumlkkenteacutese

passes through the detection gap An amplifier andrectifier are connected to the second electrode tomeasure resistance between the two electrodes Toisolate the two capacitors associated with eachpelectrode a thin piece of copper is placed betweenthe electrodes and grounded

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Egyeacuteb detektorokbullpotenciometriapotenciometriabullamperometriabullatomabszorpcioacutebullICPbulltoumlmegspektrometria

Termosztaacutet oszlop ioncsere hőmeacuterseacuteklet fuumlggeacutes

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

elteacutereacutes a HPLC-tőlbullIonokat meacuteruumlnk (HPLC is)bullIoncsereacutelő oszlopokat hasznaacutel (HPLC is)

ALKALMAZAacuteSOK

KlinikaiGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Koumlrnyezetveacutedelmi

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Ionpaacuterkromatograacutefia C18 HPLC oszlop + mintaacutet alkotoacute ionokkal ellenteacutetes toumllteacutesű pionok hozzaacuteadaacutesa

HILIC faacutezis Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography

CH3

SiO2 CH2-N-CH2-CH2-CH2-SO3

CH

CH3-+

CH3

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Kapillaacuteris elektroforeacutezis

l k f eacute i l l ő kouml b (aacutel laacuteb iacute ) l k ő eacuteelektroforeacutezis valamely vezető koumlzegben (aacuteltalaacuteban viacutez) elektromos erőteacuter hataacutesaacutera a toumllteacutessel rendelkező reacuteszecskeacutek elmozdulnak

elektroforetikus elvaacutelasztaacutes az elvaacutelasztandoacute komponensek adott elektromos teacuter hataacutesaacutera kialakuloacute elteacuterő migraacutecioacutes sebesseacutegeacuten alapul

elektroozmotikus aacuteramlaacutes (electroosmotic flow EOF) a folyadeacutek elektromos teacuter hataacutesaacutera valamely toumllteacutessel biacuteroacute feluumllet menteacuten kialakuloacute elmozdulaacutesa

κ = G K κ fajlagos vezetőkeacutepesseacuteg [S cm-1]G vezetőkeacutepesseacuteg [S]K cellaaacutellandoacute [cm-1][ ]

mκ

=Λ molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacuteget (Λm)cm

Kohlrausch első toumlrveacutenye

+Λ λλλ+ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]minus+ +=Λ λλmλ a kation molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm Ω mol ]

λ- az anion molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Kohlrausch maacutesodik toumlrveacutenye erős elektrolitok210 kcm minusΛ=Λ

Λ0 veacutegtelen hiacuteg oldat molaacuteris fajlagos vezetőkeacutepesseacutege [cm2Ω-1mol-1]c elektrolit koncentraacutecioacuteja [M]k aacutellandoacute [M-12]

ion vaacutendorlaacutesaacutet veacutegtelen hiacuteg elektrolitoldatban

F l kt őFe=zieE

Fe elektromos erőzi az i komponens toumllteacutesszaacutemae az elemi toumllteacutes E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm-1]E az elektromos teacutererősseacuteg [Vcm 1]

suacuterloacutedaacutes miatt

Fs=kηvi0

k aacutellandoacute [cm]η az oldat viszkozitaacutesa [Pas]vi

0 az i komponens vaacutendorlaacutesi sebesseacutege a veacutegtelen hiacuteg oldatban

Stokes-toumlrveacuteny k=6πr

F F Eezi0

ri az i ion hidrodinamikai sugara

A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos aFe=Fs Er

vi

ii πη6= A vaacutendorlaacutesi sebesseacuteg egyenesen araacutenyos a

teacutererősseacuteggel

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Evi

i =micro mozgeacutekonysaacuteg

i

ii r

ezπη

micro6

= hiacuteg oldat goumlmb alakuacute reacuteszecskeiη

valoacutesaacuteg iont koumlruumllvevő ionok gaacutetoljaacutek a mozgaacutesaacutet (elektrosztatikus koumllcsoumlnhataacutesok)

microieff effektiacutev elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg

qeff az ion effektiacutev toumllteacuteseR az ion teljes sugaraR

qeffeffi πη

micro6

=R az ion teljes sugaraη

az elektroforetikus mozgeacutekonysaacuteg fuumlggaz ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)az ion toumllteacuteseacutetől (lehet pozitiacutev ill negatiacutev toumllteacuteseacutenek előjeleacutetől fuumlggően)sugaraacutetoacutelalakjaacutetoacutelszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőlszolvataacuteltsaacutegaacutenak meacuterteacutekeacutetőla koumlzeg viszkozitaacutesaacutetoacutelpH-jaacutetoacuteli ő eacute tőlionerősseacutegtőlhőmeacuterseacuteklettől

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

uumlveg feluumllet amp viacutez szilanol csoportokpH gt 2 5 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanakpH gt 25 deprotonaacutelt forma pozitiacutev toumllteacuteseket vonzanak

negatiacutev elektroacuted (katoacuted) feleacute mozognak folyamatos aacuteramlaacutes (dugoacuteszerű aacuteramlaacutesi profil)

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

PC

D

PC

E EKDD

PP

Vbdquoinletrdquobdquooutletrdquo

A kapillaacuteris elektroforetikus keacuteszuumlleacutek sematikus rajzaE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyiE elektroacuted K kapillaacuteris D detektor P puffertartoacute edeacuteny PC szemeacutelyi

szaacutemiacutetoacutegeacutep V taacutepegyseacuteg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

ELE

kation

EKTR

semleges

ROFE molekula

i

ERO

anionGRA

microa laacutetszoacutelagos mozgeacutekonysaacuteg Alapesetbemenet +

M

microe effektiacutev mozgeacutekonysaacutegmicroEOF elektroozmotikus aacuteramlaacutes

bemenet +kimenet -

kation komigraacuteli k t i aacutelmicroa = microe + microEOF

anion kontramigraacutel

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

D katoacuted (-) anoacuted (+)

D

EOF

vk

va

inletoutletVV

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

k d ( )d ( )D

katoacuted (-)anoacuted (+) EOF

vk

va

inletoutlet inletoutletV

Fordiacutetott polaritaacutesFordiacutetott polaritaacutesbemenet -kimenet +

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

koumlvetelmeacutenyekA kapillaacuteris

koumlvetelmeacutenyekbullkeacutemiailag eacutes elektromosan inertbullhajleacutekony kvarc kapillaacuterisj ybullkellően szilaacuterdbullmegfizethető

kvarc kapillaacuteris(poliimid bevonattal)

bullne nyeljen el az UV-Vis tartomaacutenyban

25 microm - 100 microm 10 ndash 100 cm

bevonatos kapillaacuterisok polimerek PVAteflon

Kondiacutecionaacutelaacutes uumlvegfeluumllet helyreaacutelliacutetaacutesa (NaOH)

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

A detektormegfelelő eacuterzeacutekenyseacutegkimutataacutesi hataacuterkicsiny zajjalnagy linearitaacutesi tartomaacutennyal gyors vaacutelaszidővelgyors vaacutelaszidővel

Toumlbbfeacutele meacutereacutesi elv

UV-Visfluoreszcenciafvezetőkeacutepesseacuteg

MSUV-Vis egyszerű olcsoacute szeacuteleskoumlrben alkalmazhatoacute

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

UV-Vis

Lambert-Beer A=εcl

haacutetteacuterelektrolit eln eleacutesehaacutetteacuterelektrolit elnyeleacutese

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

feacutenyuacutet hosszaacutenak noumlveleacutese

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

fluoreszcencia

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

A taacutepegyseacuteg U=5-30 kV I 3 300 AI=3-300 microA

A feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesaacutenak hataacutesa

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő a teacutererősseacuteggbullnő az EOFbullcsoumlkkennek a migraacutecioacutes idők

ceacutelszerű nagyobb feszuumlltseacutegen dolgozni

bulleacutelesebb csuacutecsokat kapunk

noumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt fes uumlltseacutegetnoumlvelve a kapillaacuterisra kapcsolt feszuumlltseacutegetbullnő az aacuteramerősseacutegbullegyre toumlbb hő szabadul fel (Joule-hő) ceacutelszerű kisebb egyre toumlbb hő szabadul fel (Joule hő)bullkiszeacutelesednek a csuacutecsokbullcsuacutesznak a migraacutecioacutes idők

feszuumlltseacutegen dolgozni

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

I

U

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Mintabevitel

hidrodinamikai injektaacutelaacutesnyomaacutes alkalmazaacutesa

elektrokinetikus injektaacutelaacutesfeszuumlltseacuteg alkalmazaacutesa

elektroforetikus mozgeacutekonysaacutegtoacutelfuumlgg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

pufferekkel szemben taacutemasztott koumlvetelmeacutenyekbullnagy pufferkapacitaacutes a kivaacutelasztott pH-tartomaacutenybanki l leacute d t ktaacutelaacute h llaacute h aacutebullkis elnyeleacutes a detektaacutelaacutes hullaacutemhosszaacuten

bullkis mozgeacutekonysaacuteg az aacuteramtermeleacutes minimalizaacutelaacutesa eacuterdekeacuteben

Pufferkoncentraacutecioacute

C oumlkk teacute Nouml leacuteCsoumlkkenteacutese Noumlveleacutese

darr aacuteram Joule-hő termelődeacutes uarrdarr hőaacuteramlaacutes okozta zoacutenaszeacutelesedeacutes uarruarr elektroozmotikus aacuteramlaacutes darrdarr meghataacuterozaacutes időtartama uarruarr adszorpcioacute a kapillaacuteris falaacuten darr

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

pHszilanolcsoportok protonaacuteltsaacutega (feluumlleti toumllteacutesaacutellapot)

i t di iaacute ioacutejminta disszociaacutecioacuteja

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Aacuteramlaacutesi profil

EOF laminaacuteris aacuteramlaacutes

l h j j k ill i b l j b i daacuteramlaacutes hajtoacuteereje a kapillaacuteris belsejeacuteben mindenuumltt azonos

laminaacuteris aacuteramlaacutesi profilboacutel eredő zoacutenakiszeacutelesedeacutes a kapillaacuteris elektroforeacutezisneacutel elhanyagolhatoacute

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

SzelektivitaacutesSzelektivitaacutesbullpuffer minőseacutege koncentraacutecioacuteja

bullpH

Elő oumlk

p

Előnyoumlkbullroumlvid analiacutezis idő

bullnagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 105-106)nagy felbontoacutekeacutepesseacuteg (N 10 -10 )bullkicsiny oldoacuteszerfelhasznaacutelaacutesbullegyszerű mintaelőkeacutesziacuteteacutesgy

Haacute aacute kHaacutetraacutenyokbullkisebb eacuterzeacutekenyseacuteg

bullkeveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)keveacutesbeacute robusztus (reprodukaacutelhatoacutesaacutegi probleacutemaacutek)

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

AacuteALKALMAZAacuteSOKbaacutermi ami befeacuter a kapillaacuterisba

KlinikaiG oacuteGyoacutegyszeripariEacutelelmiszeripari

Kouml eacuted l iKoumlrnyezetveacutedelmi

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Minőseacutegi analiacutezis

Alapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlggAlapja a retencioacutes idő a minta komponenseinek minőseacutegeacutetől fuumlgg

A legegyszerűbb moacutedszer a retencioacutes idők(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

relatiacutev retencioacute (rxr) a kiacuteseacuterletikoumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacute(pontosabban a redukaacutelt retencioacutes idők)

oumlsszehasonliacutetaacutesa ismert vegyuumlletek retencioacutes idejeacutevel

koumlruumllmeacutenyek kuumlloumlnboumlzőseacutegeacuteből szaacutermazoacuteelteacutereacuteseket kompenzaacuteljaegy kivaacutelasztott (r) anyagra vonatkoztatottredukaacutelt retencioacutes idő haacutenyadosakeacutent adnakymeg

r tx r

Rx

=jel

tx rRr

időtx

jel

időtxtr

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Mennyiseacutegi eacuterteacutekeleacutesa kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponenseka kromatogramon levő csuacutecsok teruumllete (magassaacutega) araacutenyos a mintakomponensek

mennyiseacutegeacutevel ill koncentraacutecioacutejaacuteval

Detektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakDetektor a komponensek vagy az eluens fizikai vagy keacutemiai tulajdonsaacutegainakmeacutereacutese

1 kalibraacutecioacutes moacutedszer2 addiacutecioacutes moacutedszer

3 belső standard moacutedszer

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

A kalibraacutecioacutes moacutedszer jelc1 T1

T = mc

T csuacutecs teruumlletec koncentraacutecioacute (anyagmennyiseacuteg)m araacutenyossaacutegi teacutenyező (eacuterzeacutekenyseacuteg)

idő

j

T

jelc2 T2

1 fuumlggetlen standard (kalibraacuteloacute) oldatok

ismeretlen oldat T

T3

ismeretlen oldat Tx

T

jel

idő

c3 T3

T2

Tx

m

3 T3T1

cidő

c1 c2 c3

cx

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Standard addiacutecioacute jelcx Tx

T1 x= idő

j

1xTx+T1T1=T1x-TxT2 x=

T

jelcx+ c1 T1

x

2xTx+T2T2=T2x-Tx

T2

T1

idő

jel c2 + c T2Txc2 + cx T2

x

ccx c1 c2

idő

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Belső standardrelatiacutev teruumllet meghataacuterozaacutesag

a mintaacuten beluumlli referencia

roumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehozroumlgziacutetett (meghataacuterozott eacutes aacutellandoacute) koncentraacutecioacuteban (mennyiseacutegben) a mintaacutehoz hozzaacuteadjuk a referencia anyagot

a referencia anyag csuacutecsaacutera vonatkoztatjuk a meghataacuterozni kiacutevaacutent csuacutecsok teruumlleteacutet

Előnyoumlkaz analiacutezis soraacuten felleacutepő hibaacutek egy reacuteszeacutet kuumlszoumlboumlli kid laacuteadagolaacutes

eacuterzeacutekenyseacuteg vaacuteltozaacutesa

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg

Analitikai informaacutecioacutei ő eacute i t ioacute ( i aacute ioacute ) időminőseacutegi retencioacutes (migraacutecioacutes) idő

retencioacutes (migraacutecioacutes) idő fuumlggalkalmazott koumlruumllmeacutenyekalkalmazott koumlruumllmeacutenyekbullmozgoacutefaacutezis

bullanyagi minőseacuteg

r t Rx

=

bullaacuteramlaacutesi sebesseacutegbullaacutelloacutefaacutezis

i ő eacute rtx r

Rr

=bullminőseacutegbullhossz

bullhőmeacuterseacuteklethőmeacuterseacutekletbullpH ionerősseacutegbullstb

minőseacutegi informaacutecioacute UV-Vis spektrumNoumlvekvő igeacutenyek uacutej detektorok alkalmazaacutesa fejleszteacutese

Toumlmegspektromeacuteter

Toumlmegspektrometria (MS) Nobel-diacutej 1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)

1922 1989 2002

Alapelve a gaacutezaacutellapotuacute ionizaacutelt molekulaacutekat ezek toumlredeacutekeit (un fragmenseit)vagy bizonyos esetekben az atomokboacutel keacutepződoumltt ionokat toumlmeguumlk alapjaacutenszeacutetvaacutelasztja majd mennyiseacutegileg meghataacuterozza

1 mintabevitel eacutes a minta gaacutezaacutellapotba hozaacutesa2 ionizaacutecioacute eacutes bizonyos esetekben fragmentaacutecioacute

3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa3 a keletkezett ionok toumllteacutesegyseacutegre jutoacute toumlmeguumlk szerinti elvaacutelasztaacutesa 4 a szeacutetvaacutelasztott kuumlloumlnboumlző toumlmegű ionok mennyiseacutegeacutenek meghataacuterozaacutesa

A keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacuteseA keacuteszuumlleacutek feleacutepiacuteteacutese

vezeacuterlő- eacutes adatfeldolgozoacute rendszer

mintabevitel ionforraacutes analizaacutetor detektor

vaacutekuumrendszer

A vaacutekuumrendszer

1 i f aacute b f l lő h eacutek aacute l lő aacutelliacute h oacutek l k i k1 az ionforraacutesban megfelelő hateacutekonysaacuteggal elő aacutelliacutethatoacutek legyenek az ionok 2 megfelelő hosszuacutesaacuteguacute szabad uacutethosszat kell biztosiacutetani

az ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorbaaz ionforraacutesban keacutepződoumltt ionok uumltkoumlzeacutes neacutelkuumll eljuthassanak a detektorba

kb 10-3 Pa

keacutetleacutepcsős nyomaacutescsoumlkkenteacutes1 elővaacutekuum neacutehaacuteny torr2 nagyvaacutekuum 10-3 Pa

vaacutekuumszivattyuacute

2 nagyvaacutekuum 10 Pa

1 atmoszfeacuterikus nyomaacutesroacutel keacutepes koumlzvetlenuumll gaacutezt elsziacutevni (rotaacutecioacutes szivattyuacutek)2 műkoumldeacuteseacutehez un elővaacutekuum megteremteacutese szuumlkseacuteges (diffuacutezioacutes szivattyuacutek)

Olajrotaacutecioacutes pumpaOlajrotaacutecioacutes pumpa

előnye kicsiny haacutetteacuterzaj

Előny

Ki i l k l touml ű l ( l H )Kicsiny molekula toumlmegű eluens (pl H2) is hateacutekonyan eltaacutevoliacutethatoacute

Ionizaacutecioacutes moacutedszerekIonizaacutecioacutes moacutedszereklehetőveacute teszik a kuumlloumlnfeacutele halmazaacutellapotuacute igen elteacuterő tulajdonsaacutegokkal biacuteroacute

anyagfeacuteleseacutegek ionizaacutecioacutejaacutet

Elektronionizaacutecioacute (electron impact ionization EI)legaacuteltalaacutenosabban alkalmazott ionizaacutecioacutes technika

EI

1 mintabevezető nyiacutelaacutes 2 ionvisszaverő lemez (repeller) 3 izzoacuteszaacutel 4 elektronbevezető nyiacutelaacutes 5 eacutes 6 iongyorsiacutetoacute reacutes 7 beleacutepő nyiacutelaacutes 8 ionkeacutepződeacutes

helye 9 anoacutedy∆U=5-100 V

EITasymp 200 oCp asymp 10-8-10-9 atmp asymp 10 10 atm

elektronok Uenergia molekulaenergia

gerjesztett molekula

elektron emisszioacute

molekulaion fragmens ionokg

fragmentaacutecioacute elektronok energiaacuteja (gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg 70 eV)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)minőseacutegi azonosiacutetaacutes (ujjlenyomat)

aacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződnekaacuteltalaacuteban egyszeres pozitiacutev ionok keacutepződneknegatiacutev ionok nagy elektronegativitaacutesuacute atomok vannak jelen a molekulaacuteban

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

a mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagensrdquo gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteka mintaacutet az elektronforraacutesba toumlrteacutenő beleacutepeacutese előtt un bdquoreagens gaacutezzal hiacutegiacutetjaacuteknem a vizsgaacutelandoacute minta leacutep koumlzvetlen koumllcsoumlnhataacutesba az elektronokkal hanem a

hiacutegiacutetoacute gaacutez molekulaacutei

mintaacutet alkotoacute komponensek szekunder ionizaacutecioacute

RH RH+e-RH RH+

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion keacutepződeacutesCH4 + endash = CH4

+ + 2endash (CH3+)

k d i keacute ődeacute

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

szekunder-ion keacutepződeacutesCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)b) hidrogeacuten absztrakcioacuteCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C H + MH C H M+)(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) toumllteacutesaacutetvitel)CH4

+ + MH = CH4 + MH+

Keacutemiai ionizaacutecioacute (CI)

R aacuteReagens gaacutezbullmetaacutenbulli-butaacutenbullammoacutenia

Ionizaacutecioacute a hiacutegiacutetoacute gaacutez minőseacutegeacutetől fuumlggően

[M+H]+ [M-H]- [M+NH4]+

Előnyoumlkbullegyszerűsiacuteti a toumlmegspektrumotbullmolekulaion toumlmegeacutet adja megbullmolekulaion toumlmegeacutet adja meg

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutek(atmoszfeacuterikus nyomaacuteson műkoumldnek)

minta elpaacuterologtataacutesT

ionizaacutelaacutes

kapcsolt technikaacutek HPLC-MS

bulltermikus ionizaacutecioacutebullelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacuteelektromos teacuter okozta ionizaacutecioacute

bullionuumltkoumlzeacutes okozta ionizaacutecioacutebullgyors atom uumltkoumlzeacutesi

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization(MALDI)

MINTA + maacutetrix (ionizaacutecioacutet segiacuteti) grid

( )

hνlaser

Gas phase ions

g

Ta +

++

++

++

rge

ldquoTime-of fligthrdquotube

+

+

+

++

+

++

++

et

++

+++ ++

+ +

Uacc source

Analizaacutetorokaz ionok toumlmegtoumllteacutes szerinti elvaacutelasztaacutesa

JellemzeacuteseJellemzeacutese1 maximaacutelis toumlmegszaacutem amelynek vizsgaacutelataacutera meacuteg alkalmas az adott analizaacutetor2 transzmisszioacute a detektort eleacuterő eacutes az ionforraacutesban keletkezett ionok haacutenyadosa3 f lb taacute li aacutet kk touml kuumllouml b eacute l t d l aacutel t i keacutet i t3 felbontaacutes az analizaacutetor mekkora toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel tud elvaacutelasztani keacutet iont

bullszektor tiacutepusuacutebullkvadrupoacutelbullkvadrupoacutelbullioncsapdaacutes

bullrepuumlleacutesi idő analizaacutetor

Szektor tiacutepusuacute analizaacutetorok

Ionok elvaacutelasztaacutesa

maacutegnes

Ionok elvaacutelasztaacutesaMaacutegneses teacuter vagy a gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg vaacuteltoztataacutesa

E= qU=zeU frac12 mv2 = zeUmaacutegnes

ionnyalaacuteb Ekin= frac12 mv2

q z frac12 mv2 = zeU

v = mzeU2

aacute

m

ionforraacutes detektor

Lorentz-erő

mv2r= zevBFL = zevB

Fc = mv2rFL= Fc

zevBmv2

r =

r = mv(zeB) = (mz) (veB)

Elektrosztatikus analizaacutetor

egyszeres foacutekuszaacutelaacutes felbontaacutesa korlaacutetozott

keacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacuteskeacutetszeres foacutekuszaacutelaacutes maacutegneses + elektromos foacutekuszaacutelaacutes jobb felbontaacutes

Kvadrupoacutelus analizaacutetorok

olcsoacute egyszerűen kezelhető stabilis reprodukaacutelhatoacute toumlmegspektrumot eredmeacutenyező analizaacutetor

1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja1 ionizaacuteloacute elektronsugaacuter 2 az analizaacutetor aacuteltal kiszűrt ionok uacutetja3 az analizaacutetor aacuteltal aacutetengedett ionok uacutetja 4 detektor

egymaacutessal szemben elhelyezkedő rudakat elektromosan oumlsszekoumltve azokra egyen-eacutes vaacuteltoacuteaacuteramot kapcsolva kvadrupolaacuteris vaacuteltozoacute elektromos teacuter alakul ki

az ionok oszcillaacuteloacute mozgaacutest veacutegezve haladnak aacutetg g

oszcillaacutecioacute amplituacutedoacuteja fuumlggbullion toumllteacutesebullion toumlmegebullalkalmazott feszuumlltseacutegek

Ioncsapdaacutes analizaacutetor (IonTrap)moacutedosiacutetott kvadrupoacutelus analizaacutetorbdquotaacuterolni tudja az ionokatrdquo

Repuumlleacutesi idő analizaacutetorok azonos kinetikus energiaacutejuacute ionok sebesseacutege vaacutekuumban kuumllső elektromos vagy

Uionforraacutes Ionok repuumlleacutesi cső

maacutegneses teret nem tartalmazoacute koumlzegben toumlmeguumlk neacutegyzetgyoumlkeacutevel fordiacutetva araacutenyos

ionforraacutes(egyenlő mozgaacutesi energia) (teacuter mentes)

U2Kisebb toumlmegű ion nagyobb sebesseacuteg v = mzeU2

Tandem MSMSMS

QQQ (TRIPPLE QUAD)QTOFTOFTOF

Tandem bdquoin spacerdquo QQQ QTOF

TOFTOF

szerkezetvizsgaacutelat

bdquoin timerdquo IT

MSnminőseacutegi azonosiacutetaacutes

Detektorok

az analizaacutetor aacuteltal elvaacutelasztott adott idő alatt becsapoacutedott ionok szaacutemaacutet hataacuterozza meg

pontdetektor az ionok egymaacutest koumlvetően eacuterik el a detektor ugyanazon pontjaacutetCsak olyan analizaacutetorral alkalmazhatoacute egyuumltt amely keacutepes az ionokat időben

elvaacutelasztani egymaacutestoacutel pl kvadrupoacutelus

Elektronsokszorozoacute 1 a foacutekuszaacutelt ionnyalaacuteb egy un konverzioacutes dinoacutedaacuteba uumltkoumlzve onnan elektronokat

loumlk kiloumlk ki 2 kiloumlkődoumltt elektronokat megfelelő feszuumlltseacuteggel gyorsiacutetjuk3 uacutejabb eacutes uacutejabb feluumllettel uumltkoumlztetve megsokszorozott elektronaacuteramot kapunk

fotokonverzioacutes detektorok a becsapoacutedoacute ionok hataacutesaacutera kiloumlkődoumltt elektronokat szcintillaacutetor segiacutetseacutegeacutevel fotonokkaacute alakiacutetjuk majd a kibocsaacutetott fotonokat

f t l kt k oacute l l kt j lleacute l kiacutetj kfotoelektronsokszorozoacuteval elektromos jelleacute alakiacutetjuk

jobb hataacutesfok hosszabb eacutelettartam eacutes kisebb karbantartaacutesi igeacuteny

Sordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutelSordetektor egymaacutestoacutel teacuterben elvaacutelasztott ionok egyidőben eacuterik el a kileacutepőreacutesneacutel elhelyezett detektor sort

draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)draacutega magasabb aacuterfekveacutesű keacuteszuumlleacutekekben alkalmazzaacutek (TOF szektor)

Kapcsolt technikaacutek

A t eacute biacute h toacute i ő eacute i eacute i eacute i liacute i lkeacute lh t tl i taacutet

valoacutes mintaacutek komplex sokkomponensű rendszerek

A pontos eacutes megbiacutezhatoacute minőseacutegi eacutes mennyiseacutegi analiacutezis elkeacutepzelhetetlen a mintaacutet alkotoacute komponensek elvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll

elvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacutegeselvaacutelasztaacutestechnikai eljaacuteraacutes alkalmazaacutesa szuumlkseacuteges

A hagyomaacutenyos kromatograacutefiaacutes technikaacutek azonban meacuteg toumlkeacuteletes szeparaacutecioacute eacute kiacute aacutel k b luacute bi aacute i ő eacute i iacute aacuteeseteacuten sem kiacutenaacutelnak abszoluacutet biztonsaacutegos minőseacutegi azonosiacutetaacutest

minőseacutegi informaacutecioacute csak az adott komponens retencioacutes viselkedeacutese

a manapsaacuteg megkoumlvetelt megbiacutezhatoacute eacutes reprodukaacutelhatoacute meghataacuterozaacutesok indokoljaacutek a toumlmegspektrometria eacutes az elvaacutelasztaacutestechnikai moacutedszerek

kombinaacutelaacutesaacutet

A koumlvetkező felteacuteteleknek kell teljesuumllnie ahhoz hogy a keacutet meglehetősen elteacuterő kouml uumll eacute k kouml ouml űkoumldő oacuted k l i dj k aacute hkoumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt műkoumldő moacutedszert kapcsolni tudjuk egymaacuteshoz

bullA kombinaacutecioacute ne vezessen kromatograacutefiaacutes hateacutekonysaacuteg csoumlkkeneacuteshezbullA kromatograacutefboacutel a toumlmegspektromeacuteterbe toumlrteacutenő bevezeteacutes soraacuten a minta

alkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbealkotoacuteiban nem kontrollaacutelt keacutemiai aacutetalakulaacutes ne menjen veacutegbebullA minta megfelelő mennyiseacutege bejusson eacutes ionizaacuteloacutedjon a toumlmegspektromeacuteterbenbullA kromatograacutefot eacutes az MS-t oumlsszekapcsoloacute un interfeacutesz ne noumlvelje szaacutemottevően a

haacutetteacute jthaacutetteacuterzajtbullAz interfeacutesz legyen egyszerű feleacutepiacuteteacutesű koumlnnyen hasznaacutelhatoacute tisztiacutethatoacute eacutes

karbantarthatoacute valamint lehetőseacuteg szerint olcsoacutebullAz interfeacutesz legyen kompatibilis valamennyi kromatograacutefiaacutes koumlruumllmeacutennyel (pl

vivőgaacutezok oldoacuteszerek aacuteramlaacutesi sebesseacuteg pH hőmeacuterseacuteklet stb)bullAz interfeacutesz ne korlaacutetozza az MS nyuacutejtotta lehetőseacutegeket (pl ionizaacutecioacute vaacutekuum y j g (p

felbontoacutekeacutepesseacuteg stb)bullAz interfeacutesz alkalmazaacutesaacuteval nyert eredmeacutenyek reprodukaacutelhatoacutek legyenek

Atmoszfeacuterikus nyomaacutesuacute ionizaacutecioacutes technikaacutekHPLCMS

N b l diacutejESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-diacutej

ESIaz oldatbeli ionok gaacutezfaacutezisba juttataacutesa

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szuumlkseacuteges ionok jelenleacutete az oldatbanelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacuteelektromos kisuumlleacutes szekunder ionizaacutecioacute

CEMS

GCMSInterface

bulljet-szeparaacutetorj pbullmembraacuten alkalmazaacutesa

kicsiny aacutetmeacuterőjű (d le 025 mm) kapillaacuteris oszlopok elterjedeacutesei t f eacutelkuumlli kouml tl tl k t taacuteinterface neacutelkuumlli koumlzvetlen csatlakoztataacutes

EI1 anyamolekula gerjesztődik2 ionizaacuteloacutedik3 fragmentaacutecioacute

fragmentaacutecioacutebullkoumlteacuteshasadaacutes

bulla molekulaacutet alkotoacute atomok aacutetrendeződeacutese f g

toumlmegspektrum mz fuumlggveacutenyeacuteben aacutebraacutezolt beuumlteacutesszaacutem

molcsuacutecs molekulaion csuacutecsabaacuteziscsuacutecs legintenziacutevebb vonal

leaacutenyion molekulaionboacutel keacutepződő ion

unokaion leaacutenyionokboacutel keacutepződő ion

relatiacutev intenzitaacutesCH4mz = 16

I 100mz = 15

Ir = 100Ir asymp 95

mz = 14

mz = 17I 1 1

Ir asymp 20

Ir = 11

mz

Fontosabb elemek izotoacutepeloszlaacutesa

Elem Elem Elem 1H 99985 16O 9976 79Br 5069 2H 0015 17O 0037 81Br 4931 10B 20 18O 0204 11B 80 32S 95 00B 80 S 950012C 98892 33S 076 13C 1108 34S 422 14N 99 63 35Cl 75 7714N 9963 35Cl 757715N 037 37Cl 2423

A elem F P IA+1 elem C N BA+2 elem Cl Br S OA+2 elem Cl Br S O

A C elmeacuteleti spektrumaA+1

1200

A C elmeacuteleti spektruma

08

09

05

06

07

danc

e

03

04

05

Abu

nd

01

02

1300

100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150mz

00

A C elmeacuteleti spektrumaA C10 elmeacuteleti spektruma

12000

07

08

10 1 1 1105

06

ance

10 x 11 = 11

03

04

Abu

nda

01

02

12100

122 00 123 01 124 01 125 01 126 02 127 02 128 02 129 03

118 120 122 124 126 128 130 132mz

0012200 12301 12401 12501 12602 12702 12802 12903

A C elmeacuteleti spektrumaA C100 elmeacuteleti spektruma

120100

030

035 120000

020

025

danc

e 120200

010

015Abu

nd

005

010120301

1204011206 02 1208 02 1210 03 1212 04 1215 05 1217 05 1219 06 1221 07

1200 1205 1210 1215 1220mz

000120602 120802 121003 121204 121505 121705 121906 122107

A C elmeacuteleti spektrumaA C1000 elmeacuteleti spektruma

0121201103

120120412009 03

009

010

01112012041200903

12013041200802

006

007

008

unda

nce

1201404

1200702

1201505

003

004

005Abu

12006021201605

12017 0512005 01

000

001

00212017051200501

12018061200401 1201906

1202107 1202709 1203210 1203812 1204414 1204916

12000 12010 12020 12030 12040 12050mz

Br 1 Br 2 csuacutecs 50-50 BrA+2

045

0507892

8091

035

040

0 20

025

030

Abu

ndan

ce

010

015

020

77 78 79 80 81 82000

005

mz

2Br2Br2 Br 3 csuacutecs 25-50-25

15983

0 35

040

045

025

030

035

unda

nce

1578416183

015

020Abu

000

005

010

156 157 158 159 160 161 162 163mz

3Br3Br3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125

2387524075

030

035

020

025

danc

e

0 10

015Abu

nd

2367624275

005

010

235 236 237 238 239 240 241 242 243 244mz

000

Izotoacutepeloszlaacutes szaacutemiacutetaacutesa

1 Br 2 csuacutecs 50-50

2 Br 3 csuacutecs 25-50-252 Br 3 csuacutecs 25 50 25

3 Br 4 csuacutecs 125-375-375-125 (a+b)n

(a+b)2 = a2 + 2ab + b2111

(a+b)3 = a3 + 3a2b + 3ab2 + b3 12113311464114641

hexaacuten C6H14

homoloacuteg sorozatok 14 toumlmegkuumlloumlnbseacuteggel

Szeacutenhidrogeacutenekből keacutepződő fragmensekCnH2n+1 CnH2n

molekulaionboacutel CnH2n-1

(CnH2n+1)+ ionboacutel

C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmegC keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg C keacuteplet toumlmeg1 CH3 15 1 CH2 14 1 CH 13 2 C2H5 29 2 C2H4 28 2 C2H3 27 3 C H 43 3 C H 42 3 C H 413 C3H7 43 3 C3H6 42 3 C3H5 414 C4H9 57 4 C4H8 56 4 C4H7 55 5 C5H11 71 5 C5H10 70 5 C5H9 69 6 C6H13 85 6 C6H12 84 6 C6H11 83

3-Pentanol C5H12O M = 8815

Neacutehaacuteny gyakoribb neutraacutelis veszteacutes

Toumlmeg Atomcsoport Vegyuumllettiacutepus 1 H aldehidek2 H2 aromaacutesok

14 CH2 szeacutenhidrogeacutenek 15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek15 CH3 szeacutenhidrogeacutenek18 H2O alkoholokaldehidek ketonok 26 C2H2 aromaacutes szeacutenhidrogeacutenek 27 HCN aromaacutes aminok27 HCN aromaacutes aminok

N-heterociklusos vegyuumlletek 28 CO aldehidek ketonok fenolok 29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok29 CHO aromaacutes aldehidek fenolok31 OCH3 metoxi-vegyuumlletek 32 SH 33 S

tiolok 33 H2S44 CO2 savak savanhidridek eacuteszterek 45 COOH karbonsavak

relatiacutev intenzitaacutesC6H6mz = 78

I 100Ir = 100

mz = 79I 6 6

mz = 77I asymp 15 Ir = 66Ir asymp 15mz = 76

Ir asymp 5

mz

naftalin C10H8

MS SPEKTRUM EacuteRTELMEZEacuteSE

spektrum-koumlnyvtaacuterszoftverek (meg kell venni)

gondolkozaacutesszabaacutelyok ismerete (meg kell tanulni)

gyors

1 baacuteziscsuacutecs (normalizaacutelaacutes)Aacute Oacute 2 molcsuacutecs

3 izotoacutepvonalak4 c atomok szaacutema

IONIZAacuteCIOacute

4 c atomok szaacutema5 oumlsszegkeacuteplet6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese6 reaacutelis veszteacutesek kereseacutese7 SZERKEZETI KEacutePLET

molcsuacutecslegnagyobb toumlmeg kiveacuteve

bullizotoacutep vonalbullszennyezeacutesybullnem jelenik meg