Chemická ionizace (CI) je měkká ionizační technika, což je přímá aplikace výsledků výzkumu molekulární a iontové reakce v analytické chemii. Nejstarší ionizační technikou byla ionizace elektronovým bombardováním (EI). Produkt získaný EI má mnoho fragmentů, které je obtížné analyzovat. CI, který produkoval jen velmi málo fragmentů, začal v padesátých letech a má velký potenciál v analytické chemii.

v procesu CI elektrony nejprve bombardují reakční plyn za vzniku reakčních iontů. Molekuly vzorku jsou pak ionizovány reakčními ionty prostřednictvím molekulární a iontové reakční dráhy. Sedmdesátá léta byla považována za milník ve vývoji CI. V té době vědci vyřešili nedostatky práce CI ve vakuovém prostředí, což umožnilo CI pracovat za atmosférických podmínek. Atmosférická chemická ionizace poskytuje energii z koronového výboje a nevyžaduje vakuové prostředí, což výrazně zvyšuje rozsah aplikací CI. V současné době je CI široce používán v technice hmotnostní spektrometrie.

Princip Chemické Ionizace

princip CI, je použití činidla ion X+ reagovat s analytem molekula dosáhnout ionizace analytu:

Ve výše uvedené reakce, X+ je odvozen od reakce ionizovaného plynu. Některé běžné reakční plyny zahrnují metan, amoniak, vodu a isobutan. Reakční doba a rychlostní konstanta (k) Ve vzorci lze získat literaturou nebo měřením. Když je činidlo ion X+ H3O+, vzorec (2) je:

reakční iont je produkován iontovým zdrojem. Mezi běžně používané iontové zdroje patří hlavně zdroj záření,zdroj výboje duté katody a běžný zdroj energie výboje. 210Po a 241Am jsou nejčastějšími zdroji záření. Ionizační proces začíná alfa částicemi emitovanými 210Po a 241Am. Má vysokou energii a může se srazit s reakčním plynem za vzniku reakčních iontů a elektronů. Pokud jsou generované elektrony dostatečně vysoké, mohou se srazit s plynným činidlem a vytvořit nové ionty činidla a elektroniku. V CI používajícím H3O+ jako reakční iont se běžně používá dutý katodový vybíjecí zdroj energie, který může produkovat 99,5% H3O+.

Podle podmínek chemické ionizace, CI je zařazen do nízkého tlaku chemická ionizace (

Obrázek 1. Princip chemické ionizace

Výhody a Nevýhody CI

rozlišení CI spektrum je jednoduché a přesné molekulové hmotnosti analytu lze získat. Produkt získaný CI má málo fragmentů a jeho produkty jsou hlavně molekuly a ionty analytu. Selektivitu CI lze snadno zvýšit výběrem vhodného reakčního iontu. Například činidlo ion H3O+ reaguje pouze s organickou látkou, která má protonovou afinitu větší než H3O+. Kromě toho má CI vysokou citlivost a rychlou odezvu (15s). Pokud jsou však reaktivní ionty nečisté a současně dojde k řadě chemických ionizačních reakcí, hmotnostní spektrometrie se stává obtížnou.

příklady aplikací CI

V současné době je CI široce používán jako zdroj iontů v systémech hmotnostní spektrometrie k detekci různých stopových látek. CI lze použít k detekci látek, jako jsou stopové plyny v atmosféře, rezidua pesticidů v zelenině a ovoci, melamin v sušeném mléce, změkčovadla a herbicidy v půdě. Kromě toho lze CI použít také pro identifikaci materiálu, jako je identifikace kvality čaje.

• měření těkavých organických sloučenin (VOC)

při měření VOC CI se H3O + obecně používá jako reakční iont. H3O+ nereaguje s většinou látek ve vzduchu, jako jsou O2, N2, CO2 atd. Na druhé straně většina reakcí přenosu protonů není disociována, takže ionty produktu jsou jednoduché, což usnadňuje analýzu výsledků. Princip měření VOC pomocí H3O + jako reakčního iontu je uveden v rovnici (3). Konečný produkt byl vyřešen hmotnostní spektrometrií reakce přenosu protonů.

• stanovení melaminu v sušeném mléce

při měření melaminu pomocí CI se N2 používá jako reakční plyn. Působením vysokého napětí, N2 a H2O podstoupit složité fyzikálně-chemické reakce vytvářet činidla ionty H3O+. Reakční proces je znázorněn ve vzorci (3-6). H3O+ reaguje s melaminem v sušeném mléce a reakční princip je uveden ve vzorci (2).

• Identifikace čaj kvality

Různé druhy čaje mohou být identifikovány na základě měření chemických látek na povrchu čajových lístků s CI. H3O+ reaguje s povrchem čaj s butanol, geraniol, kofeinu a dalších látek a reakčních produktů tvoří různé hmotnostní spektra na spektrometru. Obsah stejné látky v různých odrůdách čaje je odlišný, takže hmotnostní spektrum tvořené detekcí CI je odlišné. Hmotnostní spektrum může do jisté míry odrážet chemické charakteristiky otisku prstu čaje. Proto má CI důležitou praktickou aplikační hodnotu pro rychlou identifikaci a analýzu kvality čaje.

chemická ionizace je široce používána v hmotnostní spektrometrii díky své silné selektivitě a vysoké citlivosti. Chemická ionizační hmotnostní spektrometrie (CIMS) umožňuje nejen tandemovou hmotnostní spektrometrii identifikace látek v komplexních vzorcích, ale také získává údaje o chemických otiscích prstů pro vzorky pro chemometrickou analýzu. Aplikace CIM má pozitivní vliv na podporu rozvoje potravin, medicíny, ochrany životního prostředí, zemědělství a dalších průmyslových odvětví.

krátce jsme představili CI, Typ ionizační metody, která vám pomůže pochopit více o hmotnostní spektrometrii. Ve společnosti Creative Proteomics jsme vyvinuli profesionální platformu hmotnostní spektrometrie, která obsahuje nejmodernější nástroje. Použitím hmotnostní spektrometrie může Creative Proteomics poskytovat různé služby, které splňují různé požadavky, včetně:

• Proteomika Služby
• Metabolomika Služby
• Glycomics Služby

1. Fales H M; et al. Porovnání hmotnostních spekter některých biologicky významných sloučenin získaných různými ionizačními technikami. Analytická Chemie, 1975, 47(2):207-219.
2. Lindinger W; et al. On-line monitorování těkavých organických sloučenin na hladinách pptv pomocí lékařských aplikací hmotnostní spektrometrie proton-transfer-reaction (PTR-MS), kontroly potravin a výzkumu životního prostředí. Mezinárodní žurnál hmotnostní spektrometrie & iontové procesy, 1998, 173(3):191-241.
3. Chen H; et al. Povrchová desorpce atmosférický tlak chemická ionizace hmotnostní spektrometrie pro přímou analýzu okolních vzorků bez toxické chemické kontaminace. Journal of hmotnostní spektrometrie, 2010, 42(8):1045-1056.
4. Yang S; et al. Detekce melaminu v mléčných výrobcích povrchovou Desorpcí atmosférický tlak chemická ionizační hmotnostní spektrometrie. Analytická Chemie, 2009, 81(7):2426.